CN109415265B - 一种介质陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种介质陶瓷材料及其制备方法，该介质陶瓷材料包含二氧化钛以及氧化亚钴。该介质陶瓷材料品质因数Q值较高，致密性较高，同时，加热烧结时的温度也降低；因含有二氧化钛和氧化亚钴，可以有效改善该材料谐振频率温度系数。

Description

一种介质陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
微波介质陶瓷材料是在微波频段电路的应用中，作为介质材料并完成一种或多种功能的新型功能电子陶瓷材料，是现代通信技术的关键基础材料。随着微波通信的快速发展，微波通信系统迫切需要高性能的微波介质器件。目前，移动通信的频率范围在L波段，相应的微波介质器件虽然已经产业化，但当频率向高端发展时，如卫星电视接收机和高速公路收费系统的频率位于C波段，现有的微波介质材料的介电常数εr值较大(εr>20)、品质因素Q值较小，无法制备出符合要求的低损耗、尺寸合适的微波介质器件。
目前，介电常数εr值低于15的微波介质陶瓷材料主要有R2BaCuO5(R＝Y，Sm和Yb等)陶瓷材料、Y2Ba(Cu1-xMgx)O5陶瓷材料、AWO4(A＝Ca，Sr和Ba等)陶瓷材料、Zn2SiO4系陶瓷材料、氧化铝陶瓷材料、堇青石陶瓷材料和滑石陶瓷材料等。
本申请的发明人在长期的研发过程中，发现Y2Ba(Cu1-xMgx)O5陶瓷材料的品质因素Q值较低(品质因素Q值小于4000GHz)；AWO4陶瓷材料因AWO4难以致密化，使其致密度不高；Al2O3陶瓷材料中Al2O3含量越高(90％～99％)，其综合性能越好，所需的烧结温度也越高，高达1600℃；堇青石陶瓷材料的主晶相为2MgO·2Al2O3·5SiO2，这种材料离子排列不紧密，晶格存在着大的空隙，因而不易致密，介电损耗大；滑石陶瓷材料以天然滑石(3MgO·4SiO2·H2O)为原料制成，其层状结构导致热稳定性差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种介质陶瓷材料及其制备方法，该介质陶瓷材料具有较低的烧结温度，且致密性良好。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种介质陶瓷材料，所述介质陶瓷材料包含二氧化钛以及氧化亚钴。
其中，所述介质陶瓷材料包含质量百分比不低于75％的[2MgO+(1+x)SiO2]，质量百分比不超过24％的二氧化钛，以及质量百分比不超过1％的氧化亚钴，其中，所述氧化镁MgO和所述二氧化硅SiO2的摩尔比为2：(1+x)，0≤x≤0.2。
其中，所述[2MgO+(1+x)SiO2]的质量百分比范围为75％-95％，所述二氧化钛的质量百分比范围为4.5％-24％，所述氧化亚钴的质量百分比范围为0.5％-1％。
其中，所述介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，品质因数Q值为100000～240000GHz，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种介质陶瓷材料的制备方法，所述方法包括：
对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料；
对所述纳米粉料进行加热煅烧，形成前躯体粉料；
将二氧化钛和氧化亚钴添加至所述前驱体粉料中，并进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体；
对所述陶瓷粉体进行加热烧结，进而获得所述介质陶瓷材料。
其中，[2MgO+(1+x)SiO2]在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不低于75％，二氧化钛在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不超过24％，以及氧化亚钴在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不超过1％，其中，所述氧化镁MgO和所述二氧化硅SiO2的摩尔比为2：(1+x)，0≤x≤0.2。
其中，所述[2MgO+(1+x)SiO2]在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为75％-95％，所述二氧化钛在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为4.5％-24％，所述氧化亚钴在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为0.5％-1％。
其中，所述介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，品质因数Q值为100000～240000GHz，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃。
其中，所述纳米粉料的煅烧温度为850～1000℃，煅烧时间为2～4小时。
其中，所述陶瓷粉体的烧结温度为1075～1200℃，烧结时间为2～4小时。
其中，在进行所述第一次高能球磨时，球料比为5～8:1，转速为550～800转/分钟，球磨时间为5～20小时。
其中，在进行所述第二次高能球磨时，球料比为6～10:1，转速为600～900转/分钟，球磨时间为5～9小时。
其中，所述对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料之前，包括：
在所述起始原料中加入球磨介质和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，其中，所述起始粉料、所述球磨介质以及所述去离子水的重量比为1:1.5:2，所述起始粉料、所述球磨介质以及所述去离子水占球磨罐容积60％～80％，转速为300～400转/分钟，混合时间为4～5小时。
其中，所述第一次高能球磨后的所述纳米粉料粒度d50分布在50～400nm范围内。
其中，所述第二次高能球磨后的所述陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的介质陶瓷材料包含二氧化钛以及氧化亚钴。本发明的介质陶瓷材料品质因数Q值较高，致密性较高，同时，加热烧结时的温度也降低；因含有二氧化钛和氧化亚钴，可以有效改善该材料谐振频率温度系数。
附图说明
图1是本发明实施例3获得的介质陶瓷材料的SEM图；
图2是本发明实施例3获得的介质陶瓷材料的起始原料经第一高能球磨工艺后得到的纳米粉体的SEM图；
图3是本发明介质陶瓷材料的制备方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明实施例3获得的介质陶瓷材料的SEM图。本发明提供介质陶瓷材料可为但不限于为毫米波介质陶瓷材料，介质陶瓷材料包含二氧化钛和氧化亚钴。进一步的，介质陶瓷材料是二氧化钛和氧化亚钴的硅酸镁基介质陶瓷材料。
其中，介质陶瓷材料包含质量百分比不低于75％的[2MgO+(1+x)SiO2]，质量百分比不超过24％的二氧化钛，以及质量百分比不超过1％的氧化亚钴，其中，氧化镁MgO和二氧化硅SiO2的摩尔比为2：(1+x)，0≤x≤0.2。进一步的，[2MgO+(1+x)SiO2]的质量百分比范围为75％-95％，例如75％、85％或95％等，二氧化钛的质量百分比范围为4.5％-24％，例如4.5％、15％或24％等，氧化亚钴的质量百分比范围为0.5％-1％，例如0.5％、0.8％或1％等。
其中，介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，例如7.5、8.5、9.5等，品质因数Q值为100000～240000GHz，例如，135000GHz、170000GHz、200000GHz等，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃，例如，-50ppm/℃、-35ppm/℃、-20ppm/℃、-5ppm/℃等。
本实施方式中，介质陶瓷材料是通过两次高能球磨工艺制备而成的。
具体而言，起始原料氧化镁和二氧化硅经过第一次高能球磨工艺后，起始原料氧化镁和二氧化硅可在较低的煅烧温度(如850～1000℃)下合成硅酸镁；在高温煅烧之后，添加作为添加剂的二氧化钛和氧化亚钴，并经过第二次高能球磨工艺，以进一步将粉体均匀细化和预合金化，从而在较低温度(1075～1200℃)下进行烧结，就可将得到的陶瓷粉体致密化。
可以理解，请结合参阅图2，图2是本发明实施例3获得的介质陶瓷材料的起始原料经第一高能球磨工艺后得到的纳米粉体的SEM图。因起始原料氧化镁和二氧化硅经过第一次高能球磨工艺后被均匀细化，使得起始原料被激活的表面活化能较低，从而在合成硅酸镁时的烧结温度降低；在第二次高能球磨工艺前，添加作为添加剂的二氧化钛和氧化亚钴，可以有效改善该材料谐振频率温度系数；在第二次高能球磨工艺中，因得到的陶瓷粉体较细且粒度分布均匀，使得生长的晶粒分布均匀、晶粒大小均匀以及晶粒排列密集，从而最后获取的材料品质因数Q值较高，致密性较高，另外，被细化成的陶瓷粉体粒径较小，被激活的表面活化能较低，从而在加热烧结时的温度也降低。
区别于现有技术，本实施方式提供的介质陶瓷材料包含二氧化钛以及氧化亚钴。本实施方式的介质陶瓷材料品质因数Q值较高，致密性较高，同时，加热烧结时的温度也降低；因含有二氧化钛和氧化亚钴，可以有效改善该材料谐振频率温度系数。
请参阅图3，图3本发明介质陶瓷材料的制备方法一实施方式的流程示意图。本实施方式的介质陶瓷材料的制备方法，包括：
步骤S101，对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料；
其中，[2MgO+(1+x)SiO2]在介质陶瓷材料中的质量百分比不低于75％，进一步的，[2MgO+(1+x)SiO2]的质量百分比范围为75％-95％，例如75％、85％或95等，其中，氧化镁和二氧化硅的摩尔比为2：(1+x)，其中，0≤x≤0.2，例如，x的值为0.5、1、1.5等。
第一次高能球磨后的纳米粉料粒度d50分布在50～400nm范围内，进一步的，纳米粉料d50分布在50-200nm范围内，例如80nm、110nm、140nm、170nm等。
第一次高能球磨使得起始原料均匀细化形成纳米粉料，继续研磨后，因纳米粉料的粒径较小，且高能球磨过程中所产生的能量较高，使得纳米粉料被激活的表面活化能较低，发生物理固化反应，而因在高能球磨过程中所能达到的温度有限，部分粒径较小的纳米粉料在高能球磨过程中合成硅酸镁。
在一实施方式中，对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料之前，包括：
在起始原料中加入球磨介质和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，其中，起始粉料、球磨介质以及去离子水的重量比为1:1.5:2，起始粉料、球磨介质以及去离子水占球磨罐容积60％～80％，例如65％、70％、75％等，转速为300～400转/分钟，例如325转/分钟、350转/分钟、375转/分钟等，混合时间为4～5小时，例如4.25小时、4.5小时、4.75小时等。
本实施方式中，球磨介质为氧化锆球。
可以理解，在其它实施方式中，去离子水采用有机溶剂(例如无水乙醇)替换。
在进行第一次高能球磨时，球料比为5～8:1，例如5.75:1、6.5:1、7.25:1等，转速为550～800转/分钟，例如600转/分钟、650转/分钟、700转/分钟、750转/分钟等，球磨时间为5～20小时，例如9小时、13小时、17小时等。
步骤S102，对纳米粉料进行加热煅烧，形成前躯体粉料；
具体的，将纳米粉料放在密闭的耐高温坩埚中进行加热煅烧，经过高温煅烧反应合成具有高纯度主晶相的前驱体粉料。
纳米粉料的煅烧温度为850～1000℃，例如，875℃、900℃、925℃、975℃等，煅烧时间为2～4小时，例如2.5小时、3小时、3.5小时等。
步骤S103，将二氧化钛和氧化亚钴添加至前驱体粉料中，并进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体；
其中，二氧化钛在介质陶瓷材料中的质量百分比不超过24％，氧化亚钴在介质陶瓷材料中的质量百分比不超过1％，进一步的，二氧化钛在介质陶瓷材料中的质量百分比范围为4.5％-24％，例如4.5％、15％或24％等，氧化亚钴在介质陶瓷材料中的质量百分比范围为0.5％-1％，例如0.5％、0.8％或1％等。
可以理解，第一次高能球磨所形成的纳米粉料粒径较小，加热煅烧会使得纳米粉料收缩，结成块状，同时前驱体粉料中添加有二氧化钛和氧化亚钴，第二次高能球磨后，块状粉料会被再次细化，二氧化钛和氧化亚钴与纳米粉料将均匀混合，同时，纳米粉料将进一步均匀细化和预合金化，从而达到降低烧结温度和磁体致密化的目的。
可以理解，在第二次高能球磨工艺中，因得到的陶瓷粉体较细且粒度分布均匀，使得生长的晶粒分布均匀、晶粒大小均匀以及晶粒排列密集，从而获取的材料品质因数Q值较高，致密性较高，另外，被细化成的陶瓷粉体粒径较小，被激活的表面活化能较低，从而在加热烧结时的温度也降低。
在进行第二次高能球磨时，球料比为6～10:1，例如7:1、8:1、9:1等，转速为600～900转/分钟，例如675转/分钟、750转/分钟、825转/分钟等，球磨时间为5～9小时，例如6小时、7小时、8小时等。
第二次高能球磨后的陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
步骤S104，对陶瓷粉体进行加热烧结，进而获得介质陶瓷材料。
可以理解，获得的介质陶瓷材料可为但不限于为毫米波介质陶瓷材料。
其中，陶瓷粉体的烧结温度为1075～1200℃，例如，1100℃、1130℃、1190℃等，烧结时间为2～4小时，例如2.5小时、3小时、3.5小时等。
介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，例如7.5、8.5、9.5等，品质因数Q值为100000～240000GHz，例如，135000GHz、170000GHz、200000GHz等，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃，例如，-50ppm/℃、-35ppm/℃、-20ppm/℃、-5ppm/℃等。
在一实施方式中，对陶瓷粉体进行加热烧结之前，包括：
将粘接剂、塑化剂以及有机溶剂等添加至陶瓷粉体中，并均匀混合。
在一实施方式中，将粘接剂、塑化剂以及有机溶剂等添加至陶瓷粉体之后，还包括：
对陶瓷粉体进行粉料造粒，以将陶瓷粉体制成具球状流动性的粉体颗粒，其中，粉料造粒的方式可为但不限于为喷雾造粒。
在一实施方式中，粉料造粒之后，还包括：
对粉体颗粒进行压制成型，以将具球状流动性的粉体颗粒制成所需形状的陶瓷压坯。
区别于现有技术，本实施方式提供的介质陶瓷材料的制备方法包括：对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料；对所述纳米粉料进行加热煅烧，形成前躯体粉料；将二氧化钛和氧化亚钴添加至所述前驱体粉料中，并进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体；对所述陶瓷粉体进行加热烧结，进而获得所述介质陶瓷材料。因起始原料氧化镁和二氧化硅经过第一次高能球磨工艺后被均匀细化，使得原始材料被激活的表面活化能较低，从而在合成硅酸镁时的烧结温度降低；在第二次高能球磨工艺前，添加作为添加剂的二氧化钛和氧化亚钴，可以有效改善该材料谐振频率温度系数；在第二次高能球磨工艺中，因陶瓷粉体较细且粒度分布均匀，使得生长的晶粒分布均匀、晶粒大小均匀以及晶粒排列密集，从而最后获取的材料品质因数Q值较高，致密性较高；另外，被细化成的陶瓷粉体粒径较小，被激活的表面活化能较低，从而在加热烧结时的温度降低。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明：
实施例1
本实施例的原料配比表达式为：[2MgO+(1+0.05)SiO2]+5wt％TiO2+0.25wt％CoO，以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化亚钴为主要原料，通过以下步骤实现。
1.以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅为起始粉料，按照表达式2MgO+(1+0.05)SiO2所需摩尔百分比称取后，加入球磨介质氧化锆球和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，得到干燥粉料。其中，起始粉料、球磨介质及去离子水的重量比为1:1.5:2，混合时间为4小时。
2.将步骤1得到的干燥粉料进行第一次高能球磨，得到纳米粉料。其中，球料比为5:1，转速为550转/分钟，球磨时间为8小时，纳米粉料粒度d50分布在50～200nm范围内。
3.将步骤2制得的纳米粉料放在密闭的耐高温坩埚中进行加热煅烧，经过高温煅烧反应合成具有高纯度主晶相的前驱体粉料。其中，煅烧温度为1000℃，保温时间为3小时。
4.按照表达式[2MgO+(1+0.05)SiO2]+5wt％TiO2+0.05wt％CoO将一定比例的二氧化钛和氧化亚钴添加到步骤3得到的前驱体粉料中，以氧化锆球为球磨介质，对混合粉料进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体，其中，球料比为6:1，转速为600转/分钟，球磨时间为5小时，得到的陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
5.在步骤4得到的陶瓷粉体中加入粘接剂、塑化剂及有机溶剂等，混合均匀，进行粉料造粒和压制成型，然后在高温炉中加热烧结，获得介质陶瓷材料。其中，烧结温度为1200℃，烧结时间为4小时。
经测试，实施例1中获得的微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr值为7.1，品质因数Q值为210 000GHz，谐振频率温度系数τf值为-48ppm/℃。
实施例2
本实施例的原料配比表达式为：[2MgO+(1+0.1)SiO2]+8wt％TiO2+0.4wt％CoO，以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化亚钴为主要原料，通过以下步骤实现。
1.以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅为起始粉料，按照表达式2MgO+(1+0.1)SiO2所需摩尔百分比称取后，加入球磨介质氧化锆球和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，得到干燥粉料。其中，起始粉料、球磨介质及去离子水的重量比为1:1.5:2，混合时间为4小时。
2.将步骤1得到的干燥粉料进行第一次高能球磨，得到纳米粉料。其中，球料比为6:1，转速为600转/分钟，球磨时间为8小时，纳米粉料粒度d50分布在50～400nm范围内。
3.将步骤2制得的纳米粉料放在密闭的耐高温坩埚中进行加热煅烧，经过高温煅烧反应合成具有高纯度主晶相的前驱体粉料。其中，煅烧温度为970℃，保温时间为3小时。
4.按照表达式[2MgO+(1+0.1)SiO2]+8wt％TiO2+0.07wt％CoO将一定比例的二氧化钛和氧化亚钴添加到步骤3得到的前驱体粉料中，以氧化锆球为球磨介质，对混合粉料进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体，其中，球料比为7:1，转速为650转/分钟，球磨时间为6小时，得到的陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
5.在步骤4得到的陶瓷粉体中加入粘接剂、塑化剂及有机溶剂等，混合均匀，进行粉料造粒和压制成型，然后在高温炉中加热烧结，获得介质陶瓷材料。其中，烧结温度为1170℃，烧结时间为4小时。
经测试，实施例1中获得的微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr值为7.9，品质因数Q值为179000GHz，谐振频率温度系数τf值为-39ppm/℃。
实施例3
本实施例的原料配比表达式为：[2MgO+(1+0.15)SiO2]+12wt％TiO2+0.65wt％CoO，以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化亚钴为主要原料，通过以下步骤实现。
1.以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅为起始粉料，按照表达式2MgO+(1+0.15)SiO2所需摩尔百分比称取后，加入球磨介质氧化锆球和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，得到干燥粉料。其中，起始粉料、球磨介质及去离子水的重量比为1:1.5:2，混合时间为4小时。
2.将步骤1得到的干燥粉料进行第一次高能球磨，得到纳米粉料。其中，球料比为6:1，转速为600转/分钟，球磨时间为12小时，纳米粉料粒度d50分布在50～150nm范围内。
3.将步骤2制得的纳米粉料放在密闭的耐高温坩埚中进行加热煅烧，经过高温煅烧反应合成具有高纯度主晶相的前驱体粉料。其中，煅烧温度为920℃，保温时间为3小时。
4.按照表达式[2MgO+(1+0.15)SiO2]+12wt％TiO2+0.65wt％CoO将一定比例的二氧化钛和氧化亚钴添加到步骤3得到的前驱体粉料中，以氧化锆球为球磨介质，对混合粉料进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体，其中，球料比为8:1，转速为650转/分钟，球磨时间为7小时，得到的陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
5.在步骤4得到的陶瓷粉体中加入粘接剂、塑化剂及有机溶剂等，混合均匀，进行粉料造粒和压制成型，然后在高温炉中加热烧结，获得介质陶瓷材料。其中，烧结温度为1130℃，烧结时间为4小时。
经测试，实施例1中获得的微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr值为9，品质因数Q值为145000GHz，谐振频率温度系数τf值为-28ppm/℃。
实施例4
本实施例的原料配比表达式为：[2MgO+(1+0.2)SiO2]+24wt％TiO2+0.85wt％CoO，以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化亚钴为主要原料，通过以下步骤实现。
1.以纯度99％以上的氧化镁、二氧化硅为起始粉料，按照表达式2MgO+(1+0.2)SiO2所需摩尔百分比称取后，加入球磨介质氧化锆球和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，得到干燥粉料。其中，起始粉料、球磨介质及去离子水的重量比为1:1.5:2，混合时间为4小时。
2.将步骤1得到的干燥粉料进行第一次高能球磨，得到纳米粉料。其中，球料比为7:1，转速为650转/分钟，球磨时间为15小时，纳米粉料粒度d50分布在50～100nm范围内。
3.将步骤2制得的纳米粉料放在密闭的耐高温坩埚中进行加热煅烧，经过高温煅烧反应合成具有高纯度主晶相的前驱体粉料。其中，煅烧温度为880℃，保温时间为3小时。
4.按照表达式[2MgO+(1+0.2)SiO2]+24wt％TiO2+0.85wt％CoO将一定比例的二氧化钛和氧化亚钴添加到步骤3得到的前驱体粉料中，以氧化锆球为球磨介质，对混合粉料进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体，其中，球料比为9:1，转速为700转/分钟，球磨时间为9小时，得到的陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
5.在步骤4得到的陶瓷粉体中加入粘接剂、塑化剂及有机溶剂等，混合均匀，进行粉料造粒和压制成型，然后在高温炉中加热烧结，获得介质陶瓷材料。其中，烧结温度为1090℃，烧结时间为4小时。
经测试，实施例1中获得的微波介质陶瓷材料的相对介电常数εr值为10.2，品质因数Q值为120000GHz，谐振频率温度系数τf值为近零。
请再次参阅图1及图2，其中图1为实施例3获得的介质陶瓷材料的SEM图；图2为实施例3获得的介质陶瓷材料的起始原料经第一高能球磨工艺后得到的纳米粉体的SEM图，。从图3中可看出获得的毫米介质陶瓷材料致密性好；从图2中可看出，经过第一次高能球磨工艺后得到的纳米粉料粒度分布均匀。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种介质陶瓷材料，其特征在于，所述介质陶瓷材料包含二氧化钛以及氧化亚钴；
所述介质陶瓷材料包含质量百分比不低于75％的[2MgO+(1+x)SiO2]，质量百分比不超过24％的二氧化钛，以及质量百分比不超过1％的氧化亚钴，其中，所述氧化镁MgO和所述二氧化硅SiO2的摩尔比为2：(1+x)，0≤x≤0.2。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述[2MgO+(1+x)SiO2]的质量百分比范围为75％-95％，所述二氧化钛的质量百分比范围为4.5％-24％，所述氧化亚钴的质量百分比范围为0.5％-1％。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，品质因数Q值为100000～240000GHz，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃。
4.一种介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料；
对所述纳米粉料进行加热煅烧，形成前躯体粉料；
将二氧化钛和氧化亚钴添加至所述前驱体粉料中，并进行第二次高能球磨，形成陶瓷粉体；
对所述陶瓷粉体进行加热烧结，进而获得所述介质陶瓷材料；
[2MgO+(1+x)SiO2]在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不低于75％，二氧化钛在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不超过24％，以及氧化亚钴在所述介质陶瓷材料中的质量百分比不超过1％，其中，所述氧化镁MgO和所述二氧化硅SiO2的摩尔比为2：(1+x)，0≤x≤0.2。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述[2MgO+(1+x)SiO2]在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为75％-95％，所述二氧化钛在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为4.5％-24％，所述氧化亚钴在所述介质陶瓷材料中的质量百分比范围为0.5％-1％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述介质陶瓷材料的介电常数εr值为6.7～11，品质因数Q值为100000～240000GHz，谐振频率温度系数τf值为-65～3ppm/℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米粉料的煅烧温度为850～1000℃，煅烧时间为2～4小时。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉体的烧结温度为1075～1200℃，烧结时间为2～4小时。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在进行所述第一次高能球磨时，球料比为5～8:1，转速为550～800转/分钟，球磨时间为5～20小时。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在进行所述第二次高能球磨时，球料比为6～10:1，转速为600～900转/分钟，球磨时间为5～9小时。
11.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对纯度为99.9％以上的氧化镁和二氧化硅的起始原料进行第一次高能球磨而获得纳米粉料之前，包括：
在所述起始原料中加入球磨介质和去离子水，并进行机械混合，混合完毕后进行干燥处理，其中，所述起始原料、所述球磨介质以及所述去离子水的重量比为1:1.5:2，所述起始原料、所述球磨介质以及所述去离子水占球磨罐容积60％～80％，转速为300～400转/分钟，混合时间为4～5小时。
12.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一次高能球磨后的所述纳米粉料粒度d50分布在50～400nm范围内。
13.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二次高能球磨后的所述陶瓷粉体的粒度d50小于等于100nm。
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