CN114804857B - 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分包括：BaTi4O955‑70wt％；Mg2SiO45‑15wt％；Zn‑B‑Si‑Al低熔点玻璃粉15‑30wt％。该低温共烧陶瓷材料可满足Sub‑6GHz微波器件的使用要求，其具有18‑22的介电常数、高品质因数、近零谐振频率温度系数、850‑900℃的烧结温度，且随着温度变化的稳定性变好，可用于制作5G通讯基站射频前端滤波器、双工器等，具有重要应用前景。

Description

一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于低温共烧陶瓷材料技术领域，具体涉及一种具有高成瓷致密性、中介电常数、低介质损耗、近零谐振频率系数的陶瓷材料及其制备方法。该陶瓷材料可用于制作电子通讯领域中的介质滤波器、介质天线、双工器等元器件。
背景技术
低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramics，简称LTCC)是将可低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带，然后在生瓷带上进行激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件(如变压器(T)、电阻器(R)、电感器(L)、电容器(C)等)埋入其中，然后叠压烧结，从而实现电子元器件及封装模块的小型化、轻型化、高性能化和多功能化设计的技术。在实际应用中，由于LTCC陶瓷材料需要与低熔点的电极材料共烧，因此一般要求烧结温度要低于900℃。
BaTi4O9微波材料介电常数为37，具有较高的品质因数，但其具有过高的烧结温度(1200-1250℃)。此外，介电常数为37的材料在目前常用的微波频段内应用较少。这都极大地限制了BaTi4O9在低温共烧领域应用。
为了解决上述问题，现有技术中一般采用的技术手段是向BaTi4O9材料中添加低熔点玻璃粉。该低熔点玻璃粉通常还具有低介电常数的特性，易于在低温下进行烧结。通过向BaTi4O9材料中添加低熔点玻璃粉，不仅可以降低BaTi4O9材料的烧结温度，也可以调节介电常数，使其能在目前常用的微波频段下使用。
但是，上述技术手段仍然存在缺点。一般来说，评价微波介质陶瓷材料介电性能有三个重要的指标：介电常数、介质损耗、谐振频率温度系数。BaTi4O9与低熔点玻璃形成的玻璃陶瓷复合材料虽然具有适合的介电常数、较低的介质损耗，但由于两者过高的谐振频率温度系数而限制其应用。
因此，亟需一种新的低温共烧陶瓷材料及其制备方法来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新的低温共烧陶瓷材料。该低温共烧陶瓷材料具有适宜的介电常数和较好的低温烧结性能，适宜于微波介质滤波器、介质天线、双工器等元器件领域应用。
本发明所述的一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分包括以质量含量计的以下组分：
BaTi4O9 55-70wt％；
Mg2SiO4 5-15wt％；
低熔点玻璃粉 15-30wt％。
其中，所述低熔点玻璃粉包括以重量份计的以下组分：
Figure BDA0002921695470000021
其中，所述低熔点玻璃粉进一步包括：BaO 0-5重量份；Li2O 0-5重量份。
其中，所述低温共烧陶瓷材料进一步包括添加剂，所述添加剂的含量为所述基体组分总质量的0.5-5wt％。
其中，所述添加剂包括选自B、Zn、Cu或Li的氧化物或碳酸盐中的一种或多种。所述添加剂具有助烧作用。
本发明还公开了一种如上所述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的BaTi4O9、Mg2SiO4、低熔点玻璃粉和添加剂，混合在一起得到第一物料，向第一物料中加入水和有机助剂进行混合，得到第一混合料，之后对混合料进行分散处理，得到第二物料；
(2)将第二物料干燥，并将干燥后的粉体过筛，即得所述低温共烧陶瓷材料。
其中，所述步骤(1)中，所述混合为球磨混合，所述分散为砂磨分散。
其中，所述步骤(1)中，控制分散后的物料的比表面积为4-6m2/g。
其中，所述步骤(1)中，控制所述第一物料与水的质量比为1:1-1.5。
其中，所述步骤(1)中，所述有机助剂为分散剂，所述分散剂的加入量为所述第一物料量的0.2-1.0wt％。
其中，所述步骤(1)中，所述球磨步骤中，控制第一混合料中固含量为35-40wt％。
其中，所述步骤(2)中，所述干燥为喷雾干燥。
其中，所述步骤(2)中，使用喷雾干燥机进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，雾化器转速10800±50r/min。
其中，如上所述的低温共烧陶瓷材料的制备方法，进一步包括：在步骤(1)前进行以下步骤(i)、步骤(ii)、步骤(iii)中的一步或多步：
(i)获得BaTi4O9的步骤；
(ii)获得Mg2SiO4的步骤；
(iii)获得低熔点玻璃粉的步骤。
其中，所述步骤(i)为通过固相合成法制备BaTi4O9，其包括以下步骤：按照化学计量比称取BaCO3和TiO2混合，得到第二混合料；并加入水和分散剂进行球磨预混合分散，并进行砂磨再分散处理；随后将分散后的物料进行喷雾干燥，并将干燥后的粉料于1050±50℃进行煅烧，保温时间为4h，再向煅烧后的粉体中加入水进行球磨，并进行砂磨分散处理，随后将分散的物料进行喷雾干燥，得到所需BaTi4O9材料。
其中，所述步骤(i)中，所述BaCO3和TiO2的化学计量比为1:4；控制所述第二混合料与水的质量比为1：1-1.5；所述分散剂的加入量占所述第二混合料量的0.2-1.0wt％；所述分散剂包括铵盐类分散剂；所述砂磨后物料的粒度D50控制在0.5-0.9μm范围内，所述喷雾干燥步骤控制物料水分含量<0.5wt％。
其中，所述步骤(ii)为通过固相合成法制备Mg2SiO4的步骤，包括以下步骤：按照化学计量比称取Mg(OH)2、SiO2混合，得到第三混合料；并加入水和分散剂进行球磨预混合分散，并进行砂磨再分散处理；随后将分散后的物料进行喷雾干燥，并将干燥后的粉料于1200±10℃进行煅烧，保温时间为2-4h，再向煅烧后的粉体中加入水进行球磨，并进行砂磨再分散处理，随后将分散后的物料进行喷雾干燥，得到所需Mg2SiO4材料。
其中，所述步骤(ii)中，所述Mg(OH)2:SiO2的化学计量比为2:1；控制所述第三混合料与水的质量比为1:0.5-1.5；所述分散剂的加入量占所述第三混合料量的1.0-1.5wt％；所述分散剂包括铵盐类分散剂；所述砂磨后物料的粒度D50控制在0.4-0.8μm，所述喷雾干燥步骤控制物料水分含量<0.5wt％。
其中，所述步骤(iii)为制备低熔点玻璃粉的步骤，包括以下步骤：根据玻璃组分称取相应原料，混合均匀，并进行熔融、淬冷、粉碎、干燥处理，得到所需低熔点玻璃粉。
本发明提供了一种低温共烧陶瓷浆料，其包括上述低温共烧陶瓷材料以及有机助剂。
其中，所述有机助剂包括分散剂、消泡剂、粘结剂、增塑剂或溶解剂中的一种或多种。
本发明还提供了上述低温共烧陶瓷浆料的制备方法，包括向上述低温共烧陶瓷材料中加入有机助剂并混合均匀。
本发明还提供了一种生瓷带，其包括包括经烧结的上述低温共烧陶瓷材料，或者包括经烧结上述低温共烧陶瓷浆料。
本发明还提供了上述生瓷带的制备方法，包括将上述低温共烧陶瓷材料制成坯体，或者将上述低温共烧陶瓷浆料制成坯体，以及将所述坯体于850-900℃进行保温烧结。
本发明还提供了将所述低温共烧陶瓷材料、或所述低温共烧陶瓷浆料或上述生瓷带用于制备微波介质陶瓷器件的用途。
本发明还提供了一种微波介质陶瓷器件，其包括经烧结的上述低温共烧陶瓷材料，或者包括经烧结上述低温共烧陶瓷浆料，或者包括所述生瓷带。
本发明还提供了一种微波介质陶瓷器件的制备方法，包括将所述低温共烧陶瓷材料制成坯体或者将所述低温共烧陶瓷浆料制成坯体的步骤，以及将所述坯体于850-900℃进行保温烧结的步骤。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1、本发明所述低温共烧陶瓷材料，以BaTi4O9、Mg2SiO4和低熔点玻璃粉为原料，并添加有助烧作用的氧化物和/或碳酸盐作为添加剂进行制备。其中，BaTi4O9作为基础材料，其介电常数在37左右、f*Q＝40000、谐振频率温度系数+20ppm/℃。低熔点玻璃粉和添加剂的添加，可以有效降低材料的烧结温度并对材料的微波性能进行适当调整，使得所述BaTi4O9基低温共烧陶瓷材料的烧结温度可以从1250℃降低至850-900℃，大幅提高了材料的低温烧结性能，更加有利于工业化生产。
2、Mg2SiO4是一种由Si-O四面体和Mg-O四面体通过共顶、共棱的构架而链接形成的具有橄榄石结构的材料，其中Si-O键由55％的共价键和45％的离子键组成，高含量的共价键使得Mg2SiO4具有低的介电常数(6.8)和较低的介质损耗，同时谐振频率温度系数τf约-68ppm/℃。因此，负温度系数的Mg2SiO4材料的添加有助于使材料的谐振频率温度系数往负向移动，并逐渐接近于零。向BaTi4O9与玻璃的复合材料中添加Mg2SiO4可以有效降低其谐振频率温度系数。
3、本发明所用玻璃粉需选用Zn-B-Si-Al低熔点玻璃粉，在低温烧结过程中，BaO-TiO2陶瓷体系与含硼的低烧助剂发生化学反应形成新相，即烧结助剂熔化为液相包覆BaTi4O9晶粒。
4、BaTi4O9、Mg2SiO4和Zn-B-Si-Al低熔点玻璃粉三种材料复合可以综合三者的优点，得到一种满足Sub-6GHz微波器件的使用要求的低温共烧陶瓷材料。该低温共烧陶瓷材料具有18-22的介电常数、高品质因数、近零谐振频率温度系数、850-900℃的烧结温度，且随着温度变化的稳定性变好复合材料，可用于制作5G通讯基站射频前端滤波器、双工器等，具有重要应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 55wt％；
Mg2SiO4 15wt％；
低熔点玻璃粉 30wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000071
本实施例所述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.7wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用固相法于煅烧炉中在1050℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
该反应方程式为：BaCO3+4TiO2→BaTi4O9+CO2↑
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.5)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用固相反应法于煅烧炉中在1190℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
该反应方程式为：Mg(OH)2+SiO2→Mg2SiO4+2H2O
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1300℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：0.4)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.8wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
实施例2
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 70wt％；
Mg2SiO4 5wt％；
低熔点玻璃粉 25wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000091
本实施例所述BaTi4O9基低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.8wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1070℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.5)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于0.5％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1200℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1350℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：1.5)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.6wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
实施例3
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 65wt％；
Mg2SiO4 15wt％；
低熔点玻璃粉 20wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000101
本实施例所述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.9wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1080℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于0.5％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1210℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1300℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：1.4)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.7wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
实施例4
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 60wt％；
Mg2SiO4 15wt％；
低熔点玻璃粉 25wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000121
本实施例所述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.8wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1070℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于0.5％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1200℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1300℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.7wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
实施例5
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 62wt％；
Mg2SiO4 12wt％；
低熔点玻璃粉 26wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000131
本实施例所述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.8wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1080℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于0.5％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1200℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1300℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.7wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
实施例6
本实施例所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 67wt％；
Mg2SiO4 13wt％；
低熔点玻璃粉 20wt％；
其中，所述低熔点玻璃粉包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002921695470000151
本实施例所述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照选定的化学计量比，称取相应重量的BaCO3、TiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的0.7wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(2)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于1％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1090℃进行煅烧，保温时间4h，得到BaTi4O9，备用；
(3)按照选定的化学计量比，称取相应重量的Mg(OH)2、SiO2，加入水(料：水＝1：1.2)和丙烯酸铵分散剂(占所述粉料量的1wt％)混匀，使用球磨机进行预混合3h，并在球磨后，使用卧式砂磨机(研磨介质采用0.65mm锆球)进行进一步分散，得到分散均匀的浆料；
(4)将分散后的浆料使用喷雾干燥机进行干燥至含水率低于0.5％，并将干燥后的粉料采用煅烧炉于1200℃进行煅烧，保温时间3h，得到Mg2SiO4，备用；
(5)按照选定的质量含量配比取所述ZnO、SiO2、B2O3、Al2O3混合均匀，并于1300℃进行熔融处理，熔融后的玻璃经冷却后，采用对辊机进行粉碎，粉碎后用干式球磨机和气流粉碎机进行研磨，要求研磨后的颗粒尺寸小于2μm，得到所需低熔点玻璃粉，备用；
(6)取选定含量的所述玻璃粉与步骤(2)、(4)的BaTi4O9、Mg2SiO4，加入水(料：水＝1：1.3)和丙烯酸铵分散剂(占所述混合物料量的0.9wt％)混匀，使用球磨机进行预混合分散，初分散后的浆料采用卧式砂磨机进行再分散，得到砂磨后的混合浆料。然后采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，进口温度250±5℃，出口温度120±5℃，将喷雾干燥后的粉体过80目筛，即得所需的低温共烧陶瓷材料。
将过筛后的低温共烧陶瓷材料粉体使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试。
对比例1
本对比例所述陶瓷材料的制备原料及制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加硅酸镁。
本对比例1所述低温共烧陶瓷材料，以其制备原料总量计，包括如下质量含量的组分：
BaTi4O9 55wt％；
低熔点玻璃粉 45wt％。
本对比例1所述低温共烧陶瓷材料除了无硅酸镁外，其余制备方法同实施例1。
将上述实施例1-3及对比例1所得低温共烧陶瓷材料粉体，过筛后使用压片机进行圆片压制，并将压制后的圆片在900℃进行保温烧结4h进行微波介电性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例和对比例的微波介电性能测试结果
Figure BDA0002921695470000171
从上述数据中可以看出，BaTi4O9+玻璃+Mg2SiO4材料体系样品密度在3.5-3.6左右，收缩率在12-13％，介电常数在21-25之间，损耗小于2×10-3，谐振频率温度系数小于1。在同样条件下制备的对比例1样品，谐振频率温度系数为66.7，说明在900℃保温4h的烧结条件下，对比例1样品不添加硅酸镁会导致谐振频率温度系数过高，无法应用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种低温共烧陶瓷材料，包括基体组分，所述基体组分由以质量计的以下组分组成：
BaTi4O9 55-70wt%；
Mg2SiO4 5-15wt%；
低熔点玻璃粉 15-30wt%；
其中，所述低熔点玻璃粉由以重量份计的以下组分组成：
ZnO 40-50重量份；
B2O3 20-30重量份；
SiO2 10-20重量份；
Al2O3 10-15重量份；
BaO 0-5重量份；
Li2O 0-5重量份；
所述低温共烧陶瓷材料具有850-900℃的烧结温度，且经烧结后具有18-22的介电常数。
2.如权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其中，所述低温共烧陶瓷材料进一步包括添加剂，添加剂的含量为所述基体组分总质量的0.5-5wt%。
3.如权利要求2所述的低温共烧陶瓷材料，其中，所述添加剂包括选自B、Zn、Cu或Li的氧化物或碳酸盐中的一种或多种。
4.一种低温共烧陶瓷浆料，其包括如权利要求1-3任一所述的低温共烧陶瓷材料以及有机助剂。
5.一种生瓷带，其包括经烧结的如权利要求1-3任一所述的低温共烧陶瓷材料，或者包括经烧结的如权利要求4所述的低温共烧陶瓷浆料。
6.将如权利要求1-3任一所述的低温共烧陶瓷材料、如权利要求4所述的低温共烧陶瓷浆料、或如权利要求5所述的生瓷带用于制备微波介质陶瓷器件的用途。
7.一种微波介质陶瓷器件，其包括经烧结的如权利要求1-3任一所述的低温共烧陶瓷材料、或经烧结的如权利要求4所述的低温共烧陶瓷浆料、或如权利要求5所述的生瓷带。
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