CN113004036B - 高抗热震性中介微波介质陶瓷及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高抗热震性中介微波介质陶瓷及制备方法，涉及介质合路器、双工器及多工器制造的技术领域，本发明提供的高抗热震性中介微波介质陶瓷包括复合氧化物和改性剂；所述复合氧化物具有如下通式xCaTiO3‑(1‑x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；所述改性剂包括ZrO2和其他改性剂，所述其他改性剂包括Nb2O5、LiCO3、Bi2O3和V2O5中的至少一种；所述ZrO2的结构包括晶须状单斜晶型结构。本发明的中介微波介质陶瓷不仅具有较为稳定的电学性能，而且还具有较好的抗热震性能。

Description

高抗热震性中介微波介质陶瓷及制备方法
技术领域
本发明涉及介质合路器、双工器及多工器制造的技术领域，尤其是涉及一种高抗热震性中介微波介质陶瓷及制备方法。
背景技术
5G通讯基站的小型化促进了微波通讯陶瓷器件的发展，带动了介质滤波器、介质合路器、介质谐振器以及介质双工器等电子陶瓷产品的发展。相比较于传统的金属腔体，微波介质陶瓷器件具有频率选择性好、品质因数较高、插损低以及温漂系数较低等优点。微波介质陶瓷优异的性能推动了对微波介质陶瓷的研究。
传统微波介质陶瓷制备方法是：粉体称量配料、湿法球磨、烘干、研磨过筛、预烧、再研磨过筛、加添加剂后进行二次球磨、喷雾造粒、干压成型以及高温普通烧结。可见，传统微波介质陶瓷的制备方法比较繁琐，同时成本比较高，且制得的微波介质陶瓷的电性能不稳定，力学性能较差，最为明显的就是具有较差的抗热震性能，无法满足产品使用环境条件。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种中介微波介质陶瓷，具有优异的热学性能、力学性能以及抗热震性能。
本发明的目的之二在于提供一种中介微波介质陶瓷的制备方法，简化了粉料制备流程，提高了产品的品质因数，降低了生产成本。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，一种中介微波介质陶瓷，所述中介微波介质陶瓷包括复合氧化物和改性剂，所述复合氧化物具有如下通式xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；
所述改性剂包括ZrO2和其他改性剂，所述其他改性剂包括Nb2O5、LiCO3、Bi2O3和V2O5中的至少一种；
所述ZrO2的结构包括晶须状单斜晶型结构。
进一步的，所述改性剂为Nb2O5、ZrO2、LiCO3、Bi2O3和V2O5；
优选的，所述改性剂占所述中介微波介质陶瓷中复合氧化物的摩尔百分比分别为：
Nb2O5 0.5～1.3mol％，ZrO2 0.1～1.3mol％，Li2CO3 1.0～2.5mol％，Bi2O3 1.0～1.5mol％，V2O5 1.0～1.5mol％。
进一步的，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为35～50，Q×f值为35000～65000GHz，抗弯强度为190～240MPa，抗热震温差为65～80℃。
第二方面，一种中介微波介质陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
a)将TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3粉体按照式中摩尔比进行混合，干燥并预烧，得到所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；
b)加入改性剂、粘结剂和消泡剂到步骤a)得到的所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中得到粉体混合料，进行混合，得到粉体浆料；
c)将步骤b)得到的所述粉体浆料进行造粒并冷等静压，得到陶瓷坯体；
d)将步骤c)得到的所述陶瓷坯体排胶后两步烧结，得到中介微波介质陶瓷。
进一步的，步骤a)中所述混合的方法包括湿法球磨混料；
优选的，所述湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混料、水和球磨子进行球磨混料，粉体混料包括TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3；
优选的，粉体混料、水和球磨子的质量比为1:(2.5～3):5，优选1:3:5；
优选的，所述球磨子的材质包括ZrO2；
优选的，所述球磨混料的时间为4～8h。
进一步的，步骤a)中所述干燥的温度为90～120℃，所述干燥的时间为5～24h；
优选的，步骤a)中所述预烧的温度为1100～1300℃，所述预烧的时间为2h～5h；
优选的，步骤a)中还包括预烧后再进行球磨处理的步骤。
进一步的，所述粘结剂包括聚乙烯醇；
优选的，所述粘结剂的加入质量占所述粉体混合料质量的1～5％；
优选的，所述消泡剂包括聚醚类；
优选的，所述消泡剂的加入质量占所述粉体混合料质量的0.008～0.03％。。
进一步的，步骤b)中所述混合的方法包括湿法球磨混料；
优选的，步骤b)中所述湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混合料、水和球磨子进行球磨混料，粉体混合料包括复合氧化物、改性剂、粘结剂及消泡剂；
优选的，所述粉体混合料、水和球磨子的质量比为1:(1.25～2.5):5；
优选的，所述球磨混料的时间为4～8h；
优选的，步骤b)中所述粉体浆料固体含量的质量百分比为30～45％。
进一步的，步骤c)中所述造粒包括喷雾造粒；
优选的，所述喷雾造粒的进料口温度为200～220℃，出料口温度为90～105℃；
优选的，所述喷雾造粒的转速为15～24r/s；
优选的，所述喷雾造粒得到的粒子的粒径为30～60μm；
优选的，所述喷雾造粒得到的粒子的含水率为0.2～0.8wt％；
优选的，所述冷等静压的压力为180～200MPa。
进一步的，步骤d)中所述排胶包括以下步骤：
将所述陶瓷坯体先一次升温再保温，之后二次升温再保温；
优选的，所述排胶一次升温的温度为395～405℃，保温时间为110～120min；
优选的，所述排胶二次升温的温度为590～600℃，保温时间为110～120min；
优选的，所述排胶一次升温的升温速率为1～2℃/min；
优选的，所述排胶二次升温的升温速率为1～1.5℃/min；
优选的，步骤d)中所述两步烧结的升温温度为1400℃～1600℃，保温时间为10min～60min，降温温度为1000℃～1200℃，保温时间为8～15h；
优选的，步骤d)中所述两步烧结的升温速率为5～20℃/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的中介微波介质陶瓷，该材料采用的是CaTiO3-SmAlO3体系，其具有较高热导率和低热膨胀系数，实现了中介微波介质陶瓷优异的热学性能。同时，加入的晶须状单斜晶型结构的ZrO2改性剂，对中介微波介质陶瓷实现了增韧的目的，改善了其力学性能。
本发明提供的中介微波介质陶瓷的制备方法，采用了两步烧结技术配合加入的晶须状单斜晶型结构的ZrO2改性剂，制备出了小晶粒陶瓷，不仅进一步改善了中介微波介质陶瓷的力学性能，还提高了中介微波介质陶瓷的抗热震性能。另外，本发明提供的中介微波介质陶瓷的制备方法舍弃了湿法球磨后及烘干后及预烧后的研磨和过筛工序，降低了生产成本，也避免了传统方法中研磨产生的粉体污染，有效提高了产品的品质因子。同时，本发明采用冷等静压成型，与普通干压的方式相比，避免了成型过程中分层等不良现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了一种中介微波介质陶瓷，此中介微波介质陶瓷包括复合氧化物和改性剂，该复合氧化物具有如下通式xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；该改性剂包括ZrO2和其他改性剂，其中，ZrO2的结构包括晶须状单斜晶型结构，其他改性剂包括Nb2O5、LiCO3、Bi2O3和V2O5中的至少一种；
本发明提供的中介微波介质陶瓷，采用的是CaTiO3-SmAlO3体系，其具有较高热导率和低热膨胀系数，实现了中介微波介质陶瓷优异的热学性能。同时，加入的晶须状单斜晶型结构的ZrO2改性剂，对中介微波介质陶瓷实现了增韧的目的，改善了其力学性能。
在一种优选的实施方式中，本发明的中介微波介质陶瓷所用的改性剂为Nb2O5、ZrO2、LiCO3、Bi2O3和V2O5；
在一种优选的实施方式中，本发明的中介微波介质陶瓷中的改性剂占复合氧化物的摩尔百分比分别为：Nb2O5 0.5～1.3mol％，ZrO2 0.1～1.3mol％，Li2CO3 1.0～2.5mol％，Bi2O3 1.0～1.5mol％，V2O5 1.0～1.5mol％。其中，Nb2O5典型但非限制性的摩尔百分比例如为0.735mol％，0.781mol％；ZrO2典型但非限制性的摩尔百分比例如为0.294mol％，1.25mol％；Li2CO3典型但非限制性的摩尔百分比例如为1.176mol％，1.562mol％；Bi2O3典型但非限制性的摩尔百分比例如为1.176mol％，1.406mol％；V2O5典型但非限制性的摩尔百分比例如为1.176mol％，1.406mol％。
在一种优选的实施方式中，本发明的中介微波介质陶瓷的介电常数为35～50，Q×f值为35000～65000GHz，抗弯强度为190～240MPa，抗热震温差为65～80℃。其中，介电常数、Q×f以及τf的测试方法为平行板电容器法，抗弯强度采用三点抗弯测试，抗热震性能测试方法为：待测试样品大小为70mm×25mm，将其放入温度为85℃～105℃的烘箱中，15min后取出放入温度为20℃的水中，15min后将其放入红墨水(为了看清裂纹)，又15min后用流动水冲洗，电视显微镜下看是否有裂纹。
根据本发明的第二个方面，提供了一种中介微波介质陶瓷的制备方法，该制备方法包括以下步骤:
a)将TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3粉体按照式中摩尔比进行混合，干燥并预烧，得到所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；
b)加入改性剂、粘结剂和消泡剂到步骤a)得到的所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中得到粉体混合料，进行混合，得到粉体浆料；
c)将步骤b)得到的所述粉体浆料进行造粒并冷等静压，得到陶瓷坯体；
d)将步骤c)得到的所述陶瓷坯体排胶后两步烧结，得到中介微波介质陶瓷。
步骤a)
在一种优选的实施方式中，步骤a)中的混合方法包括湿法球磨混料，该湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混料、水和球磨子进行球磨混料，粉体混料包括TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3，其中，粉体混料、水和球磨子的质量比为质量比为1:(2.5～3):5，优选为1:3:5，其典型但非限制性的质量比例如为1:2.5:5，1:3:5。
步骤a)中球磨子的材质包括但不限于ZrO2；
在一种优选的实施方式中，球磨混料的时间为4～8h，其典型但非限制性的时间例如为4h，6h，8h。
在一种优选的实施方式中，步骤a)中干燥的温度为90～120℃，其典型但非限制性的干燥温度例如为90℃，100℃，110℃，120℃；步骤a)中干燥的时间为5～24h，其典型但非限制性的干燥时间例如为5h，10h，15h，20h，24h；
在一种优选的实施方式中，步骤a)中预烧的温度为1100～1300℃，其典型但非限制性的预烧温度例如为1100℃，1200℃，1300℃；步骤a)中预烧的时间为2h～5h，其典型但非限制性的预烧温度例如为2h，3h，4h，5h；
在一种优选的实施方式中，步骤a)中还包括如下步骤：
预烧TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3粉体后再进行球磨处理。
本发明提供的中介微波介质陶瓷的制备方法，与传统微波介质陶瓷粉体制备工序相比，简化了粉料制备流程，舍弃了湿法球磨后及烘干后及预烧后的研磨、过筛工序，在降低了生产成本的同时也避免了传统方法中研磨产生的粉体污染，有效提高了生产的品质因子。
步骤b)
在一种优选的实施方式中，粘结剂包括但不限于聚乙烯醇，消泡剂包括但不限于聚醚类；
在一种优选的实施方式中，粘结剂的加入质量占所述粉体混合料质量的1～5％，其典型但非限制性的加入百分比例如为1％，2％，3％，4％，5％。
在一种优选的实施方式中，消泡剂的加入质量占所述粉体混合料质量的0.008～0.03％，其典型但非限制性的加入百分比例如为0.008％，0.03％。
在一种优选的实施方式中，步骤b)中混合的方法包括湿法球磨混料，该湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混合料、水和球磨子进行球磨混料，粉体混合料包括复合氧化物、改性剂、粘结剂及消泡剂，其中，粉体混合料、水和球磨子的质量比为1:(1.25～2.5):5，其典型但非限制性的质量比例如为1:1.25:5，1:2.5:5。
在一种优选的实施方式中，球磨混料的时间为4～8h，其典型但非限制性的时间例如为4h，6h，8h。
在一种优选的实施方式中，步骤b)中粉体浆料固体含量的质量百分比为30～45％，其典型但非限制性的固体含量例如为30％，35％，40％，45％。
步骤c)
在一种优选的实施方式中，步骤c)中造粒包括喷雾造粒；
在一种优选的实施方式中，喷雾造粒的进料口温度为200～220℃，其典型但非限制性的进料口温度例如为200℃，210℃，200℃；喷雾造粒的出料口温度为90～105℃，其典型但非限制性的出料口温度例如为90℃，105℃。
在一种优选的实施方式中，喷雾造粒的转速为15～24r/s，其典型但非限制性的转速例如为15r/s，24r/s。
在一种优选的实施方式中，喷雾造粒得到的粒子的粒径为30～60μm，其典型但非限制性的粒径例如为30μm，40μm，50μm，60μm。
在一种优选的实施方式中，喷雾造粒得到的粒子的含水率为0.2～0.8wt％，其典型但非限制性的含水率例如为0.2wt％，0.4wt％，0.6wt％，0.8wt％。
在一种优选的实施方式中，冷等静压的压力为180～200MPa，其典型但非限制性的压力例如为180MPa，190MPa，200MPa。
本发明提供的制备方法采用冷等静压的方式进行压制成型，较普通干压方式，选用冷等静压成型避免了成型过程中分层等不良现象。
步骤d)
在一种优选的实施方式中，步骤d)中的排胶包括以下步骤：
将陶瓷坯体先一次升温再保温，之后二次升温再保温；其中，排胶一次升温的温度为395～405℃，其典型但非限制性的升温温度例如为395℃，405℃；保温时间为110～120min，其典型但非限制性的保温时间例如为110min，120min；排胶二次升温的温度为590～600℃，其典型但非限制性的升温温度例如为590℃，600℃；保温时间为110～120min，其典型但非限制性的保温时间例如为110min，120min。
在一种优选的实施方式中，排胶一次升温的升温速率为1～2℃/min，其典型但非限制性的升温速率例如为1℃/min，2℃/min。
在一种优选的实施方式中，排胶二次升温的升温速率为1～1.5℃/min，其典型但非限制性的升温速率例如为1℃/min，1.5℃/min。
在一种优选的实施方式中，步骤d)中的两步烧结的升温温度为1400℃～1600℃，其典型但非限制性的升温温度例如为1400℃，1600℃，保温时间为10min～60min，其典型但非限制性的保温时间例如为10min，20min，30min，40min，50min，60min；步骤d)中的两步烧结的降温温度为1000℃～1200℃，其典型但非限制性的降温温度例如为1000℃，1200℃，保温时间为8～15h，其典型但非限制性的保温时间例如为8h，10h，15h。
在一种优选的实施方式中，步骤d)中两步烧结的升温速率为5～20℃/min，其典型但非限制性的升温速率例如为5℃/min，10℃/min，20℃/min。
本发明提供的制备方法制备得到的中介微波介质陶瓷的抗热震性能较佳，基本能满足介质合路和介质双工及多工器工作条件。本发明提供的制备方法简化了粉料制备流程，舍弃了研磨过筛这一步骤，降低了生产成本的同时，也避免了传统方法中研磨产生的粉体污染；本发明选用冷等静压成型，较普通的干压方式，本发明避免了压制成型过程中分层等不良现象；本发明制备方法中添加的改性剂ZrO2的晶须结构实现增韧，配合两步烧结方式制备小晶粒微波介质陶瓷，有效提高了中介微波介质陶瓷的抗热震性能及品质因数。
一种中介微波介质陶瓷典型的制备方法，包括如下步骤：
S1：将原料氧化物粉料TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3按一定的化学配比进行称量并配料，主材是由TiO2、CaCO3、Al2O3和Sm2O3按特定比例预烧合成的复合氧化物，其化学通式为xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，其中，0.5≤x≤0.8；
改性剂为Nb2O5、ZrO2、LiCO3、Bi2O3和V2O5，按一定化学配比称量并配料以上改性剂，改性剂占中介微波介质陶瓷中复合氧化物的摩尔百分比分别为：
Nb2O5 0.5～1.3mol％，ZrO2 0.1～1.3mol％，Li2CO3 1.0～2.5mol％，Bi2O3 1.0～1.5mol％，V2O5 1.0～1.5mol％；
S2：将S1步骤中按一定化学配比称量的原料氧化物粉料通过一次湿法球磨进行混料，得到复合氧化物的粉体浆料。其中，一次湿法球磨混料时的物料配比为：原料氧化物粉料、蒸馏水以及球磨子(氧化锆)的质量比为1:(2.5～3):5，球磨时的程序设置为：正转60min，停歇5min，反转60min，依次共385min，转速设置为200r/min。
S3：将S2步骤中得到的复合氧化物的粉体浆料先在120℃的温度下干燥10h，再在1100～1300℃的温度下预烧2h～5h，之后球磨处理，得到复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，0.5≤x≤0.8；
S4：添加改性剂、粘结剂和消泡剂到S3步骤中得到的复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中，再进行二次湿法球磨处理，得到固体含量为30～45wt％的粉体浆料。其中，粘结剂为聚乙烯醇，加入的质量百分比为1～5％；消泡剂为聚醚类，加入的质量百分比为0.008～0.03％；二次湿法球磨混料时的物料配比为：改性剂、粘结剂和复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3的粉体混料、蒸馏水和球磨子的质量比为1:(1.25～2.5):5；球磨时的程序设置为：正转60min，停歇5min，反转60min，依次共385min，转速设置为：200r/min。
S5：将S4步骤中得到的固体含量为30～45wt％的粉体浆料喷雾造粒，得到的粒子的粒径为30～60μm，粒子的含水率为0.2～0.8wt％，然后冷等静压成型，得到陶瓷坯体。其中，喷雾造粒时的程序设置：进料口温度为200～220℃，出料口温度为90～105℃，转速为15～24r/s；冷等静压的成型压力为180～200MPa；
S6：将S5步骤得到的陶瓷坯体进行排胶处理，随后再在高温下进行两步烧结，得到中介微波介质陶瓷。其中，排胶处理时的温度程序设置为：先以1～2℃/min的升温速率从20～30℃升温到395～405℃，保温110～120min，然后再以1～1.5℃/min的升温速率升温至590～600℃，保温110～120min；高温下两步烧结时的温度程序设置为：先以5～20℃/min的升温速率升温到1400℃～1600℃，并在1400℃～1600℃下保温10min～60min，之后降温至1000℃～1200℃，保温8～15h。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
实施例1
一种高抗热震性中介微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1：称量原料氧化物粉料TiO2 2.8mol、CaCO3 2.8mol、Al2O3 0.6mol以及Sm2O30.6mol；称量改性剂Nb2O5 0.05mol、ZrO2 0.02mol、Li2CO3 0.08mol、Bi2O3 0.08mol和V2O50.08mol；
S2：将S1步骤中称量的原料氧化物粉料通过湿法球磨进行混料，得到复合氧化物的粉体浆料。其中，湿法球磨混料的要求为：原料氧化物粉料、蒸馏水以及球磨子(氧化锆)的质量比为1:3:5；球磨时的程序设置为：正转60min，停歇5min，反转60min，依次共385min，转速设置为200r/min。
S3：将S2步骤中得到的复合氧化物的粉体浆料先在120℃的温度下干燥10h，再在1200℃的温度下预烧3h，之后球磨处理，得到复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，其中x＝0.7；
S4：添加称量的改性剂Nb2O5 0.05mol、ZrO2 0.02mol、Li2CO3 0.08mol、Bi2O30.08mol和V2O5 0.08mol、粘结剂和消泡剂到S3步骤中得到的复合氧化物0.7CaTiO3-0.3SmAlO3中，进行湿法球磨处理，得到固体含量为40％的粉体浆料。其中，粘结剂为聚乙烯醇，加入的质量百分比为3％；消泡剂为聚醚类，加入的质量百分比为0.01％；其中，湿法球磨处理的物料质量配比为：改性剂、粘结剂、消泡剂和复合氧化物0.7CaTiO3-0.3SmAlO3的粉体混料、蒸馏水和球磨子的质量比为1:1.5:5；球磨时的程序设置为：正转60min，停歇5min，反转60min，依次共385min，转速设置为：200r/min；
S5：将S4步骤中得到的固体含量为40wt％的粉体浆料进行喷雾造粒，得到粒子的粒径为40μm，粒子的含水率为0.3wt％，然后冷等静压成型，得到陶瓷坯体。其中，喷雾造粒时的温度程序设置为：进料口温度为220℃，出料口温度为100℃，转速为24r/s；冷等静压的成型压力为180MPa；
S6：将S5步骤得到的陶瓷坯体进行排胶处理并在高温下两步烧结，得到中介微波介质陶瓷，Nb2O5 0.05mol、ZrO2 0.02mol、Li2CO3 0.08mol、Bi2O3 0.08mol和V2O5 0.08mol，占主成分TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3复合氧化物的摩尔百分比分别为：0.735％、0.294％、1.176％、1.176％和1.176％。其中，排胶处理时的温度程序设置为：先以1～2℃/min的升温速率从20～30℃升温到400℃，保温120min，然后再以1～1.5℃/min的升温速率升温至600℃，保温120min；其中，两步烧结时的温度程序设置为：先以10℃/min的升温速率升温到1500℃，并在1500℃下保温20min，之后降温至1100℃，保温600min。
本实施例的工艺流程图如图1。
本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为45.08，Q×f值：50080，抗弯强度为208MPa，极限热冲击温差70℃，未出现裂纹，具体数据列于表1和表2中。
实施例2
本实施例与实施例1的区别：Li2CO3由0.08mol增至0.10mol、Bi2O3由0.08mol增至0.09mol和V2O5由0.08mol增至0.09mol，其余步骤均与实施例1相同，本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为45.12，Q×f值为50420GHz，抗弯强度为209MPa，抗热震温差为70℃。与实施例1相比，性能差别不大，但是烧结温度降低了，具体数据列于表1和表2中。
实施例3
本实施例与实施例1的区别：Li2CO3由0.08mol增至0.16mol、Bi2O3由0.08mol增至0.10mol和V2O5由0.08mol增至0.10mol，其余步骤均与实施例1相同，本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为45.10，Q×f值为46050GHz，抗弯强度为195MPa，抗热震温差为70℃。与实施例1相比，烧结温度有所降低，介电常数差异不大，但Q×f值及抗弯强度均变差了，具体数据列于表1和表2中。
实施例4
本实施例与实施例1的区别：Li2CO3由0.08mol增至0.10mol、Bi2O3由0.08mol增至0.09mol、V2O5由0.08mol增至0.09mol、ZrO2由0.02mol增至0.08mol，其余步骤均与实施例1相同，本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为45.1，Q×f值为50660GHz，抗弯强度为215MPa，抗热震温差为75℃。与实施例1相比，烧结温度有所降低，介电常数及Q×f差异不大，抗弯强度轻微增大，抗热震性能更加优异，具体数据列于表1和表2中。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中的x＝0.65，Li2CO3由0.08mol增至0.10mol、Bi2O3由0.08mol增至0.09mol、V2O5由0.08mol增至0.09mol、ZrO2由0.02mol增至0.08mol，其余步骤均与实施例1相同，本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为40.21，Q×f值为55200GHz，抗弯强度为220MPa，抗热震温差为80℃。烧结温度降低的同时，抗弯强度改善，抗热震性能优异，具体数据列于表1和表2中。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中的x＝0.6，Li2CO3由0.08mol增至0.10mol、Bi2O3由0.08mol增至0.09mol、V2O5由0.08mol增至0.09mol、ZrO2由0.02mol增至0.08mol，其余步骤均与实施例1相同，本实施例制备得到的中介微波介质陶瓷的性能为：介电常数为36.81，Q×f值为58100GHz，抗弯强度为218MPa，抗热震温差为80℃。介电常数降低，烧结温度降低，抗弯强度改善，抗热震性能优异，具体数据列于表1和表2中。
实施例7
本实施例与实施例4的区别在于，本实施例的成型方式采用干压成型，烧结方式为常规烧结，性能测试结果为：介电常数45.1，Q×f为45000GHZ，抗弯强度为192Mpa，抗热震温差70℃出现开裂，具体数据列于表1和表2中。
表1
Figure BDA0002976492640000151
表2
Figure BDA0002976492640000152
由表1和表2可知，当TiO2、CaCO3、Al2O3和Sm2O3含量确定时，随着Li2CO3、Bi2O3、V2O5含量的增多，中介微波介质陶瓷烧结温度逐渐降低，但是当Li2CO3、Bi2O3、V2O5含量增加到一定时，若继续增加其含量，将会降低Q×f值；随着ZrO2晶须的加入，陶瓷性能得以改善。
相比较于传统的中介微波介质陶瓷性能，本发明制备得到的中介微波介质陶瓷不仅电性能较为稳定，而且抗热震性能也得到了较大的改善。
本发明提供的中介微波介质陶瓷采用CaTiO3-SmAlO3为基础体系，具有较高热导率和低热膨胀系数，使得中介微波介质陶瓷具有优异的热学性能。本发明的制备方法掺杂特定的改性剂，配合烧结炉中的两步烧结技术，制备出小晶粒陶瓷，改善了中介微波介质陶瓷力学性能，提高其抗热震性能，本发明舍弃了研磨和过筛，降低生产成本，避免了粉体污染，有效提高品质因子。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (25)

1.一种中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷包括复合氧化物和改性剂，所述复合氧化物具有如下通式xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；
所述改性剂为Nb2O5、ZrO2、LiCO3、Bi2O3和V2O5；
所述改性剂占所述中介微波介质陶瓷中复合氧化物的摩尔百分比分别为：
Nb2O5 0.5~1.3mol%，ZrO2 0.1~1.3mol%，Li2CO3 1.0~2.5mol%，Bi2O3 1.0~1.5mol%，V2O51.0~1.5mol%；
所述ZrO2的结构包括晶须状单斜晶型结构。
2.根据权利要求1所述的中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为35~50，Q´f值为35000~65000 GHz，抗弯强度为190~240MPa，抗热震温差为65~80℃。
3.一种权利要求1或2所述的中介微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
a) 将TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3粉体按照式中摩尔比进行混合，干燥并预烧，得到所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3，式中，0.5≤x≤0.8；
b) 加入改性剂、粘结剂和消泡剂到步骤a) 得到的所述复合氧化物xCaTiO3-(1-x)SmAlO3中得到粉体混合料，进行混合，得到粉体浆料；
c) 将步骤b) 得到的所述粉体浆料进行造粒并冷等静压，得到陶瓷坯体；
d) 将步骤c)得到的所述陶瓷坯体排胶后两步烧结，得到中介微波介质陶瓷。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述混合的方法包括湿法球磨混料；
所述湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混料、水和球磨子进行球磨混料，粉体混料包括TiO2、CaCO3、Al2O3以及Sm2O3；
粉体混料、水和球磨子的质量比为1:（2.5~3）:5；
所述球磨子的材质包括ZrO2；
所述球磨混料的时间为4~8h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述干燥的温度为90~120℃，所述干燥的时间为5~24h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述预烧的温度为1100~1300℃，所述预烧的时间为2h~5h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中还包括预烧后再进行球磨处理的步骤。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的加入质量占所述粉体混合料质量的1~5%。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚类。
11.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述消泡剂的加入质量占所述粉体混合料质量的0.008~0.03%。
12.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中所述混合的方法包括湿法球磨混料；
所述湿法球磨混料包括如下步骤：
将粉体混合料、水和球磨子进行球磨混料；
所述粉体混合料、水和球磨子的质量比为1:(1.25~2.5):5；
所述球磨混料的时间为4~8h。
13.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中所述粉体浆料固体含量的质量百分比为30~45%。
14.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述造粒包括喷雾造粒。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的进料口温度为200~220℃，出料口温度为90~105℃。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的转速为15~24r/s。
17.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒得到的粒子的粒径为30~60μm。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒得到的粒子含水率为0.2~0.8wt%。
19.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷等静压的压力为180~200MPa。
20.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中所述排胶包括以下步骤：
将所述陶瓷坯体先一次升温再保温，之后二次升温再保温。
21.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述排胶一次升温的温度为395~405℃，保温时间为110~120min。
22.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述排胶二次升温的温度为590~600℃，保温时间为110~120min。
23.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述排胶一次升温的升温速率为1~2℃/min。
24.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述排胶二次升温的升温速率为1~1.5℃/min。
25.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中所述两步烧结的升温温度为1400℃~1600℃，保温时间为10min~60min，降温温度为1000℃~1200℃，保温时间为8~15h；
步骤d)中所述两步烧结的升温速率为5~20℃/min。
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US10246375B2 (en) * 2016-03-30 2019-04-02 Skyworks Solutions, Inc. Multi-phase high thermal conductivity composite dielectric materials
CN106542839A (zh) * 2016-10-28 2017-03-29 宁波鑫汇力精密工具有限公司 一种晶须型增韧陶瓷的制备方法
CN107010942B (zh) * 2017-03-30 2020-06-09 郴州功田电子陶瓷技术有限公司 一种高q值通信用陶瓷介质谐振器
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