CN111517779A - 一种改良微波介质陶瓷粉及其制备方法、及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改良微波介质陶瓷粉及其制备方法、及其应用，微波介质陶瓷发包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙30‑40份、二氧化钛25‑30份、氧化钐25‑35份、氧化铝5‑15份、氧化铈0.5‑2份、以及氧化铌0.01‑0.5份。本发明制备的改良微波介质陶瓷粉为介电常数43的高QxFo[陶瓷品质因素]值、低损耗的微波介质材料，能显著改善微波元器件如腔体滤波器的电性能，特别是降低滤波器的插入损耗，获得更稳定的温度系数，以减少滤波器在实际使用中因使用环境因素对滤波器所造成的影响。

Description

一种改良微波介质陶瓷粉及其制备方法、及其应用
技术领域
本发明涉及陶瓷粉，具体为一种改良微波介质陶瓷粉及其制备方法、及其应用。
背景技术
移动通信基站系统中需要使用滤波器和谐振器，而生产滤波器及谐振器的最核心原材料是介电常数为43，QXFo值42000以上的改良微波介质陶瓷粉。该陶瓷粉主要用于介质谐振器，滤波器、双工器、微波集成电路基片、元件、介质波导、介质天线等微波器件，可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。
微波介质陶瓷是近几十年来发展起来的一种新型功能陶瓷，它是制造微波介质谐振器和滤波器的关键材料。它在原来微波铁氧体的基础上，对配方和制造工艺都进行了大幅的升级换代，使之具有高介电常数、低微波损耗、温度系数小等优良性能，适于制作现代各种微波器件，如电子对抗、导航、通讯、雷达、家用卫星直播电视接收机和移动电话等设备中的稳频振荡器、滤波器、双工器等，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。
现目前介电常数为43的微波介质陶瓷原料发展得最快和最好的是日本，微波陶瓷材料和器件的生产水平以日本Murata[村田]公司、美国Trans-Tech公司、英国Filtronic[飞创]等公司为最高，年产值均达十亿美元以上。随着国际及国内移动通信业向5G发展，移动通信用基站建设中需要大量使用介电常数43的陶瓷谐振器及滤波器。现目前国内介电常数43的高QxFo[陶瓷品质因素]值微波介质原料现阶段几乎全部被日本垄断，其它国家使用此规格原料粉都需要从日本进口且价格昂贵交期长。
因此，亟需一种成本较低的改良微波介质陶瓷粉及其制备方法、及其应用。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种改良微波介质陶瓷粉及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种改良微波介质陶瓷粉，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙30-40份、二氧化钛25-30份、氧化钐25-35份、氧化铝5-15份、氧化铈0.5-2份、以及氧化铌0.01-0.5份。
作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙34份、二氧化钛28份、氧化钐29份、氧化铝8份、氧化铈1份、以及氧化铌0.1份。
作为本发明的一种优选技术方案，改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）。
作为本发明的一种优选技术方案，改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为100：80：1。
作为本发明的一种优选技术方案，改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）: （5-15）：（5-10）：（0.5-1.5）。
作为本发明的一种优选技术方案，改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为100：60：1: 10：6.5：1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂为聚羧酸铵盐的水溶液，所述可塑剂为聚乙二醇，所述脱模剂为硬脂酸钙的水分散液。
作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉的制备方法，包括以下步骤：
S1、称量：按照重量份称取以下原料制备成陶瓷粉末：碳酸钙30-40份、二氧化钛25-30份、氧化钐25-35份、氧化铝5-15份、氧化铈0.5-2份、以及氧化铌0.01-0.5份；
S2、混合：按照重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）的方式混合陶瓷粉末、去离子水、分散剂；
S3、球磨：将上述混合物球磨2.5-4小时；
S4、干燥：将上述球磨后的混合物进行干燥，干燥分为三段干燥方式，一段干燥温度为180-200℃，一段干燥时间为0.4-0.6小时，二段干燥温度为240-260℃，二段干燥时间为2-3小时，三段干燥温度为140-160℃，三段干燥时间为0.4-0.6小时，转速为9000±50RPM；
S5、煅烧：将上述干燥后的混合物进行煅烧，煅烧温度为1300-1400℃，煅烧时间为3.5-4.5小时；
S6、微粉碎：将上述煅烧后的混合物进行微粉碎，微粉碎时间为3.5-4.5，微粉碎后的混合物的粒径为0.6-1μm；
S7、组装喷雾：按照重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）: （5-15）：（5-10）：（0.5-1.5）的陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂组装喷雾。
作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷由上述的改良微波介质陶瓷粉制备而成。
作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供一种微波元器件，所述微波元器件由上述的改良微波介质陶瓷粉制备而成，所述微波元器件为谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路中的一种。
本发明的有益效果是：本发明制备的改良微波介质陶瓷粉为介电常数43的高QxFo[陶瓷品质因素]值、低损耗的微波介质材料，能显著改善微波元器件如腔体滤波器的电性能，特别是降低滤波器的插入损耗，获得更稳定的温度系数，以减少滤波器在实际使用中因使用环境因素对滤波器所造成的影响。本发明制备的改良微波介质陶瓷粉QxFo[陶瓷品质因素]达到46000以上，拥有很高的物理及电特性，在低于10GHZ频率下达到介电常数与QxFo[陶瓷品质因素]值的完美平衡。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
为了达到本发明的目的，在本发明的其中一种实施方式中提供一种改良微波介质陶瓷粉，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙30份、二氧化钛25份、氧化钐25份、氧化铝5份、氧化铈0.5份、以及氧化铌0.01份。
实施例2
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙40份、二氧化钛30份、氧化钐35份、氧化铝15份、氧化铈2份、以及氧化铌0.5份。
实施例3
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙34份、二氧化钛28份、氧化钐29份、氧化铝8份、氧化铈1份、以及氧化铌0.1份。
实施例4
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为90：70：0.5。
实施例5
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为100：80：1。
实施例6
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为110：90： 1.5。
实施例7
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为90：70：0.5: 5：5：0.5。
实施例8
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为100：60：1: 10：6.5：1。
实施例9
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉，所述改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为110： 90： 1.5: 15： 10： 1.5。
其中，所述分散剂为聚羧酸铵盐的水溶液，所述可塑剂为聚乙二醇，所述脱模剂为硬脂酸钙的水分散液。
实施例10
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种改良微波介质陶瓷粉的制备方法，参照表1，具体包括以下步骤：
S1、称量：按照重量份称取以下原料制备成陶瓷粉末：碳酸钙34份、二氧化钛28份、氧化钐29份、氧化铝8份、氧化铈1份、以及氧化铌0.1份；
S2、混合：按照重量份比为100：80：1的方式混合陶瓷粉末、去离子水、分散剂；
S3、球磨：将上述混合物球磨3小时；
S4、干燥：将上述球磨后的混合物进行干燥，干燥分为三段干燥方式，一段干燥温度为200℃，一段干燥时间为0.5小时，二段干燥温度为250℃，二段干燥时间为3小时，三段干燥温度为160℃，三段干燥时间为0.5小时，转速为9000±50RPM；
S5、煅烧：将上述干燥后的混合物进行煅烧，煅烧温度为1350℃，煅烧时间为4小时；
S6、微粉碎：将上述煅烧后的混合物进行微粉碎，微粉碎时间为4，微粉碎后的混合物的粒径为1μm；
S7、组装喷雾：按照重量份比为100：60：1: 10：6.5：1的陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂组装喷雾。
表1：改良微波介质陶瓷粉的制备流程。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例11
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷由上述的改良微波介质陶瓷粉制备而成。
实施例12
为了进一步地优化本发明的实施效果，作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供一种微波元器件，所述微波元器件由上述的改良微波介质陶瓷粉制备而成，所述微波元器件为谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路中的一种。
本发明制备的改良微波介质陶瓷粉为介电常数43的高QxFo[陶瓷品质因素]值、低损耗的微波介质材料，能显著改善微波元器件如腔体滤波器的电性能，特别是降低滤波器的插入损耗，获得更稳定的温度系数，以减少滤波器在实际使用中因使用环境因素对滤波器所造成的影响。本发明制备的改良微波介质陶瓷粉QxFo[陶瓷品质因素]达到46000以上，拥有很高的物理及电特性，在低于10GHZ频率下达到介电常数与QxFo[陶瓷品质因素]值的完美平衡。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙30-40份、二氧化钛25-30份、氧化钐25-35份、氧化铝5-15份、氧化铈0.5-2份、以及氧化铌0.01-0.5份。
2.根据权利要求1所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，包括以下原料按照重量份制备而成的陶瓷粉末：碳酸钙34份、二氧化钛28份、氧化钐29份、氧化铝8份、氧化铈1份、以及氧化铌0.1份。
3.根据权利要求1所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，所述改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）。
4.根据权利要求3所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，所述改良微波介质陶瓷粉球磨时还包括去离子水和分散剂，所述陶瓷粉末、去离子水和分散剂的重量份比为100：80：1。
5.根据权利要求1所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，所述改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）: （5-15）：（5-10）：（0.5-1.5）。
6.根据权利要求5所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，所述改良微波介质陶瓷粉组装喷雾时还包括去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂，所述陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂的重量份比为100：60：1: 10：6.5：1。
7.根据权利要求3-6任一所述的改良微波介质陶瓷粉，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸铵盐的水溶液，所述可塑剂为聚乙二醇，所述脱模剂为硬脂酸钙的水分散液。
8.一种改良微波介质陶瓷粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称量：按照重量份称取以下原料制备成陶瓷粉末：碳酸钙30-40份、二氧化钛25-30份、氧化钐25-35份、氧化铝5-15份、氧化铈0.5-2份、以及氧化铌0.01-0.5份；
S2、混合：按照重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）的方式混合陶瓷粉末、去离子水、分散剂；
S3、球磨：将上述混合物球磨2.5-4小时；
S4、干燥：将上述球磨后的混合物进行干燥，干燥分为三段干燥方式，一段干燥温度为180-200℃，一段干燥时间为0.4-0.6小时，二段干燥温度为240-260℃，二段干燥时间为2-3小时，三段干燥温度为140-160℃，三段干燥时间为0.4-0.6小时，转速为9000±50RPM；
S5、煅烧：将上述干燥后的混合物进行煅烧，煅烧温度为1300-1400℃，煅烧时间为3.5-4.5小时；
S6、微粉碎：将上述煅烧后的混合物进行微粉碎，微粉碎时间为3.5-4.5，微粉碎后的混合物的粒径为0.6-1μm；
S7、组装喷雾：按照重量份比为（90-110）：（70-90）：（0.5-1.5）: （5-15）：（5-10）：（0.5-1.5）的陶瓷粉末、去离子水、分散剂、胶水、可塑剂和脱模剂组装喷雾。
9.一种微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷由权利要求1-7任一所述的改良微波介质陶瓷粉制备而成。
10.一种微波元器件，其特征在于，所述微波元器件由权利要求1-7任一所述的改良微波介质陶瓷粉制备而成，所述微波元器件为谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路中的一种。
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