CN109279892A - 一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明采用共沉淀法制备了一种微波陶瓷预烧粉体，该方法包括步骤：（1）溶液混合；（2）共沉淀；（3）离心洗涤；（4）砂磨；（5）喷雾干燥；（6）预烧。该方法制备的微波陶瓷粉体具有以下特点：较低的煅烧温度及较短的煅烧时间，陶瓷粉体更均一，所需的原材料更加便宜，制备工艺简单，制备过程环保，成本较低适合大规模工业化生产。

Description

一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法
技术领域
本发明属于电子材料领域，具体涉及一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法。
背景技术
微波陶瓷是指在微波频段电路中作为介质材料完成微波信号处理的一种陶瓷，是一种新型的电子功能陶瓷。随着微波通信事业的迅猛发展，移动通讯、汽车电话、电视卫星、军用雷达、全球定位系统等领域对高性能化的微波电路和微波器件的需求日益增加，信息容量呈指数性增长，应用频率朝着更高的频段发展.而微波陶瓷的预烧粉体直接影响这最终的微波陶瓷的性能。目前介电常数20-30左右的微波陶瓷普遍采用(MgxCa1-x)TiO3系微波陶瓷粉体，这类陶瓷粉体普遍采用固相法，通过搅拌磨混料，烘干，预烧，二次磨料，加胶喷雾过程，最终制得微波陶瓷预烧粉体，而在预烧和喷雾过程中其需要的温度普遍在1200℃以上，需要耗费大量的热量且所需材料均为电子级，成本更高。为了提高产品竞争力，稳定低廉的原材料对微波粉体制备尤为关键。本发明便是通过一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉来解决现有介电常数为20-30的(MgxCa1-x)TiO3系微波陶瓷粉体生产不满足电子市场需求的问题。
发明内容
本发明的目的在于使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体以解决现有微波陶瓷预烧粉体在生产过程中需要耗费大量热量且生产原料较昂贵的问题。
一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其制备步骤如下：
（1）溶液混合：将过滤好的0.8-1.2mol/L氯化镁溶液，氯化钙溶液，二氯氧钛溶液，氯化锌溶液按一定比例混合，搅拌均匀，得混合溶液a。
（2）共沉淀：将碳铵溶液以25-35mL/min流速转到将混合溶液a中，pH≥7时停止加料,转料完后保温50-70min，制得浆料b。转料与保温过程保持温度在38-42℃范围内。
（3）离心洗涤：加纯水采用离心机洗涤浆料b，直到氯离子低于10ppm；
（4) 砂磨：洗涤结束后按照固液比为1，进行循环砂磨，直到(D90-D10)/D50≤2.0，D50≤400nm。
（5）喷雾干燥：采用进风260℃，出风110℃进行喷雾干燥。
（6）预烧：将干燥后的物料，装入坩埚，以980-1050℃，2-3小时进行煅烧。
进一步的，步骤（1）中(n(MgCl2)+n(CaCl2))/n(TiOCl2)摩尔比为1, n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为4.0-6.0，n(ZnCl2)/n(TiOCl2)摩尔比为0.1。、
进一步的，步骤（2）沉淀剂碳铵溶液温度为30-40℃，浓度为2.5-4.0mol/L。
进一步的，步骤（6）中预烧以1000℃煅烧2.5小时。
更进一步的，步骤（1）中混合溶液的氯化镁浓度为1.0mol/L，n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为5.0。
本发明在制备微波陶瓷粉体上采用了共沉淀法其相对于现有常用的固相法其通过溶液混合沉淀更加均匀，避免了固相法中搅拌研磨成分混合不均匀的问题，且沉淀法所制得的颗粒粒径更小，减小了后续研磨的强度。现有的介电常数20-30左右的微波陶瓷普遍采用(MgxCa1-x)TiO3系，其原料为电子级二氧化钛与氧化镁或氢氧化镁通过固相法预烧工艺制得，本发明采用共沉淀法直接合成微波陶瓷前驱体，相对于固相法而言，原材料氯化镁，氯化钙，氯化锌，四氯化钛更加便宜，且Mg/Ca/Ti比例可调控而且分散均匀。其次本发明所需的最高温度为1050℃且持续煅烧时间大大减少，减少了大量能量的消耗。
具体实施方式
下面通过实施例对于本发明进行进一步说明
实施例1-9
分别将0.8mol/L，1.0 mol/L，1.2 mol/L氯化镁，氯化钙，氯化锌，二氯氧钛溶液按照(n(MgCl2)+n(CaCl2))/n(TiOCl2)摩尔比为1，n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为4.0、5.0、6.0，n(ZnCl2)/n(TiOCl2)摩尔比为0.1进行搅拌混合，而后升温至38℃；将2.0mol/L碳铵溶液以25ml/min流速转到上述溶液中，转料完毕后保温50min。反应结束后进行离心洗涤，当氯离子≤10ppm时，进行砂磨，砂磨后以260℃进风，110℃出风进行喷雾干燥，而后以1000℃，3小时进行煅烧。测试结果如表1：
由表1数据可知当氯化镁浓度为1.0mol/L，n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为5.0时其介电常数最低且Qf最高。
实施例10-18
分别将1.0 mol/L氯化镁，氯化钙，氯化锌，二氯氧钛溶液按照(n(MgCl2)+n(CaCl2))/n(TiOCl2)摩尔比为1，n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为5.0，n(ZnCl2)/n(TiOCl2)摩尔比为0.1进行搅拌混合，而后升温至42℃；将3.5mol/L碳铵溶液以3.5ml/min流速转到上述溶液中，转料完毕后保温70min。反应结束后进行离心洗涤，当氯离子≤10ppm时，进行砂磨，砂磨后以260℃进风，110℃出风进行喷雾干燥，而后分别以980，1000，1050℃,2.0，2.5，3小时进行煅烧，测试结果如表2。
由表2可知随着煅烧温度升高及煅烧时间的延长其介电常数变化较小，其品质因数整体上随着温度的升高及煅烧时间的延长有所升高，但当其煅烧温度为1000℃，煅烧时间为2.5h时其温度继续上升及煅烧时间的延长对于品质因数Qf基本无影响。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其制备步骤如下：
（1）溶液混合：将过滤好的0.8-1.2mol/L氯化镁溶液，氯化钙溶液，二氯氧钛溶液，氯化锌溶液按一定比例混合，搅拌均匀，得混合溶液a；
（2）共沉淀：将碳铵溶液以25-35mL/min流速转到将混合溶液a中，pH≥7时停止加料,转料完后保温50-70min，制得浆料b；
转料与保温过程保持温度在38-42℃范围内；
（3）离心洗涤：加纯水采用离心机洗涤浆料b，直到氯离子低于10ppm；
（4) 砂磨：洗涤结束后按照固液比为1，进行循环砂磨，直到(D90-D10)/D50≤2.0，D50≤400nm；
（5）喷雾干燥：采用进风260℃，出风110℃进行喷雾干燥；
（6）预烧：将干燥后的物料，装入坩埚，以980-1050℃，2-3小时进行煅烧。
2.根据权利要求1所述一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其特征在于：步骤（1）中混合溶液的(n(MgCl2)+n(CaCl2))/n(TiOCl2)摩尔比为1, n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为4.0-6.0，n(ZnCl2)/n(TiOCl2)摩尔比为0.1。
3.根据权利要求1所述一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其特征在于：步骤（2）沉淀剂碳铵溶液温度为30-40℃，浓度为2.5-4.0mol/L。
4.根据权利要求1所述一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其特征在于：步骤（6）中预烧以1000℃煅烧2.5小时。
5.根据权利要求2所述一种使用共沉淀法制备微波陶瓷预烧粉体的方法，其特征在于：步骤（1）中混合溶液的氯化镁浓度为1.0mol/L，n(MgCl2)/n(CaCl2)摩尔比为5.0。
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