CN107867839A - 一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，包括：(1)、制备ZnO/SiO2基料；(2)、加入4～5wt％的MgO2；(3)、球磨；(4)、烘干、过筛；(5)造粒：在陶瓷粉料中加入8wt％的聚乙烯醇，充分研磨后再过筛；(6)、干压成型：将造粒好的陶瓷粉料在180MPa的压力下压制成圆柱形陶瓷生坯或圆片；(7)、烧结：在500℃排胶1小时，然后按照3～5℃/min速率升至1200～1350℃保温2小时；(8)、冷却至室温。本发明通过Mg2+的添加能够有效改善ZnO/SiO2微波介质陶瓷的烧结特性，展宽烧结温区，降低烧结温度。所获得陶瓷材料性能参数如下：介电常数＝6.2，品质因数＝47900GHz，温度系数＝‑51.2ppm/℃。

Description

一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法
技术领域
本申请属于通讯技术领域，特别是涉及一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法。
背景技术
近年来，为了适应电子元器件高频化发展需求，低介高频的陶瓷材料越来越成为研究的热点。ZnO/SiO2低介电常数陶瓷系统是一种新型的微波介质陶瓷体系，该陶瓷体系具有较小的介电常数和优异的微波性能，但是烧结温度较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，包括：
(1)、制备ZnO/SiO2基料；
(2)、加入4～5wt％的MgO2；
(3)、球磨；
(4)、烘干、过筛；
(5)造粒：在陶瓷粉料中加入8wt％的聚乙烯醇，充分研磨后再过筛；
(6)、干压成型：将造粒好的陶瓷粉料在180MPa的压力下压制成圆柱形陶瓷生坯或圆片；
(7)、烧结：在500℃排胶1小时，然后按照3～5℃/min速率升至1200～1350℃保温2小时；
(8)、冷却至室温。
优选的，在上述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法中，制备ZnO/SiO2基料的制备方法包括：
(1)、ZnO和SiO2按照摩尔比4:3计量；
(2)、球磨：将按配方称好的粉料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10～15小时；
(3)、烘干、过筛：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃，干燥时间20min，干燥完成后采用100目的筛子过筛；
(4)、预烧：在氧化铝坩埚中于1100℃预烧4小时。
优选的，在上述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法中，所述步骤(3)中，球磨方法包括：将料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10～15小时。
优选的，在上述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法中，所述步骤(4)中，烘干、过筛方法包括：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间20min，干燥完成后采用40目的筛子过筛，获得陶瓷粉料。
优选的，在上述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法中，所述步骤(8)中，冷却至室温方法包括：首先以1℃/min的速率降到1000℃，再以100℃/小时的速率降到800℃，然后自然冷却至常温。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过Mg2+的添加能够有效改善ZnO/SiO2微波介质陶瓷的烧结特性，展宽烧结温区，降低烧结温度。所获得陶瓷材料性能参数如下：介电常数＝6.2，品质因数＝47900GHz，温度系数＝-51.2ppm/℃。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本实施例中，Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，包括：
(1)、制备ZnO/SiO2基料；
(2)、加入5wt％的MgO2；
(3)、球磨：将料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10小时；
(4)、烘干、过筛：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间20min，干燥完成后采用40目的筛子过筛，获得陶瓷粉料；
(5)造粒：在陶瓷粉料中加入8wt％的聚乙烯醇，充分研磨后再过筛；
(6)、干压成型：将造粒好的陶瓷粉料在180MPa的压力下压制成圆柱形陶瓷生坯或圆片；
(7)、烧结：在500℃排胶1小时，然后按照5℃/min速率升至1250℃保温2小时；
(8)、冷却至室温：首先以1℃/min的速率降到1000℃，再以100℃/小时的速率降到800℃，然后自然冷却至常温。
制备ZnO/SiO2基料的制备方法包括：
(1)、ZnO和SiO2按照摩尔比4:3计量；
(2)、球磨：将按配方称好的粉料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10小时；
(3)、烘干、过筛：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃，干燥时间20min，干燥完成后采用100目的筛子过筛；
(4)、预烧：在氧化铝坩埚中于1100℃预烧4小时。
Mg2+的添加能够有效改善ZnO/SiO2微波介质陶瓷的烧结特性，展宽烧结温区，降低烧结温度。
将烧结好的陶瓷粉体进行测试，测试项目包括介电常数、品质因数和温度系数，所用仪器型号为HP8703A，测试腔体为Φ30×t28mm的镀银铝腔，其性能参数如下：介电常数＝6.2，品质因数＝47900GHz，温度系数＝-51.2ppm/℃。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (5)

1.一种Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：：
(1)、制备ZnO/SiO2基料；
(2)、加入4～5wt％的MgO2；
(3)、球磨；
(4)、烘干、过筛；
(5)造粒：在陶瓷粉料中加入8wt％的聚乙烯醇，充分研磨后再过筛；
(6)、干压成型：将造粒好的陶瓷粉料在180MPa的压力下压制成圆柱形陶瓷生坯或圆片；
(7)、烧结：在500℃排胶1小时，然后按照3～5℃/min速率升至1200～1350℃保温2小时；
(8)、冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：制备ZnO/SiO2基料的制备方法包括：
(1)、ZnO和SiO2按照摩尔比4:3计量；
(2)、球磨：将按配方称好的粉料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10～15小时；
(3)、烘干、过筛：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度80℃，干燥时间20min，干燥完成后采用100目的筛子过筛；
(4)、预烧：在氧化铝坩埚中于1100℃预烧4小时。
3.根据权利要求1所述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，球磨方法包括：将料放入尼龙球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质，氧化锆为磨球，利用变频式行星球磨机球磨，球磨转速365rpm，按照原料：磨球：无水乙醇＝1:3:2比例球磨10～15小时。
4.根据权利要求1所述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，烘干、过筛方法包括：将球磨后浆料在干燥箱中进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间20min，干燥完成后采用40目的筛子过筛，获得陶瓷粉料。
5.根据权利要求1所述的Mg掺杂ZnO/SiO2微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中，冷却至室温方法包括：首先以1℃/min的速率降到1000℃，再以100℃/小时的速率降到800℃，然后自然冷却至常温。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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