專利名稱：微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法。
背景技術(shù)：
微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于300MHz-300GHz的微波頻率范圍內(nèi)具有極好介電性能的陶瓷材料并且應(yīng)用于微波頻段電路中作為介質(zhì)材料完成一種或多種功能的新型功能電子陶瓷材料，在微波電路中發(fā)揮著介質(zhì)隔離、介質(zhì)波導(dǎo)以及介質(zhì)諧振等功能。目前，業(yè)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出了一批適用于微波頻段的中介電常數(shù)與高品質(zhì)因數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷材料。其中，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(1-x)CaTiO3-XNdAlO3(CTNA，X表示摩爾百分比)介質(zhì)陶瓷材料，由于其適中的介電常數(shù)(L 45)、接近于零的諧振頻率溫度系數(shù)(τ f O)和相當(dāng)高的品質(zhì)因數(shù)(QXf > 30000)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究。然而，業(yè)界當(dāng)前對(duì)其制備方法研究較少。 目前，國(guó)內(nèi)外廠商大都采用機(jī)械混合與固相燒結(jié)結(jié)合的制備方法，即將固態(tài)粉體原料在行星式或攪拌式球磨機(jī)中充分混合均勻后在高溫煅燒條件下發(fā)生固相反應(yīng)而制備出所需陶瓷粉體，進(jìn)而壓制成型、固相燒結(jié)成介質(zhì)陶瓷材料。這種傳統(tǒng)的制備方法主要有以下缺陷高溫煅燒過(guò)程中粉體反應(yīng)活性較差，需要至少1350攝氏度以上的煅燒溫度，并且其反應(yīng)合成的陶瓷粉體粒徑較大，粒度分布寬，雜相較多而影響了 CTNA主晶相純度。因此，在上述陶瓷粉體基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步破碎混合無(wú)法達(dá)到粉料顆粒均勻細(xì)化的目的，通常需要至少1450攝氏度以上的燒結(jié)溫度，并且不易實(shí)現(xiàn)介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)完全致密化，即難于獲得具備穩(wěn)定優(yōu)良介電性能的介質(zhì)陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，該微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法包括將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料與研磨介質(zhì)和有機(jī)溶劑進(jìn)行機(jī)械混合；將除去有機(jī)溶劑后的干燥粉體顆粒進(jìn)行第一次高能球磨，以將粉體均勻細(xì)化并使其粉體粒度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；將第一次高能球磨后的粉體在密閉容器中高溫煅燒形成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料；將高溫煅燒后的粉料進(jìn)行第二次高能球磨，以得到粉體粒度進(jìn)一步減小的陶瓷粉體；以及在陶瓷粉體中添加溶液，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明實(shí)施例提供在傳統(tǒng)機(jī)械混合與固相反應(yīng)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合高能球磨(機(jī)械合金化)技術(shù)，通過(guò)第一次高能球磨促使陶瓷粉料進(jìn)一步均勻細(xì)化，不僅有效降低了粉料預(yù)燒溫度，并保證了反應(yīng)合成高純度主晶相的陶瓷粉體。通過(guò)第二次高能球磨促使粉體顆粒進(jìn)一步均勻細(xì)化，降低了燒結(jié)溫度，并保證了燒成瓷體的高度致密化。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，其中圖I是本發(fā)明實(shí)施例的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法的流程示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法中，分別經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械混合(a)和第一次高能球磨(b)之后預(yù)燒粉末的X射線衍射(XRD)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法中，分別運(yùn)用傳統(tǒng)機(jī)械混合+固相反應(yīng)法(a)和高能球磨法(b)制得微波介質(zhì)陶瓷樣品的掃描電鏡(SEM)圖像。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，該微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法包括將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料與研磨介質(zhì)和有機(jī)溶劑進(jìn)行機(jī)械混合；將除去有機(jī)溶劑后的干燥粉體顆粒進(jìn)行第一次高能球磨，以將粉體均勻細(xì)化并使其粉體粒度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；將第一次高能球磨后的粉體在密閉容器中高溫煅燒形成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料；將高溫煅燒后的粉料進(jìn)行第二次高能球磨，以得到粉體粒度進(jìn)一步減小的陶瓷粉體；以及在陶瓷粉體中添加溶液，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒。實(shí)施例一一種高性能微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其流程圖如圖I所示，包括步驟SI，將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料與研磨介質(zhì)和有機(jī)溶劑進(jìn)行機(jī)械混合。本發(fā)明實(shí)施例中，先將氧化釹原粉在800攝氏度下預(yù)燒3小時(shí)，然后將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹、二氧化鈦按照所需摩爾百分比配方稱取后，以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，無(wú)水乙醇或去離子水為有機(jī)溶劑，磨球、混合粉料、溶劑質(zhì)量比例為3 I 3，其整體容積占球罐的40% 60%，原料混合時(shí)間為8 12小時(shí)。其中，氧化鋁和氧化釹的摩爾百分比為O. 14% O. 24%，碳酸鈣和二氧化鈦的摩爾百分比為O. 52% O. 72%。此外，除了碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹、二氧化鈦?zhàn)鳛橹饕贤?，還可以在其中添加改性摻雜劑、改性添加劑及燒結(jié)助劑。所述改性摻雜劑為含稀土元素(Re)的氧化物，所述稀土元素為釔、鑭、鈰、鐠、釤、銪、釓、鏑、鉺、鐿中的一種或幾種，所述改性添加劑為CaO、SrO、TiO2, ZnO, A1203、Nb2O5,Ta2O5中的一種或幾種，所述燒結(jié)助劑為Bi203、B203、Cu0、V205、Ba0中的一種或幾種。該陶瓷材料配方按照化學(xué)式(1-x)CaTiO3-X[NdhReyAlO3]使其中的x和y所占摩爾百分比分別滿足O. 28mol % ^ X < O. 48mol %, O. Imol % ^ y ^ O. 5mol %,其中，所述改性添加劑的質(zhì)量百分比為碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦總量的1% 4%，所述燒結(jié)助劑的質(zhì)量百分比為碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦總量的O. 1% 1%。步驟S2，將除去有機(jī)溶劑后的干燥粉體顆粒進(jìn)行第一次高能球磨，以將粉體均勻細(xì)化并使其粉體粒度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例中，以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將粉料粒度分布控制在I 2微米范圍以內(nèi)，有效地提高了粉體顆粒的 反應(yīng)活性和接觸面積，進(jìn)而達(dá)到降低煅燒反應(yīng)合成溫度的目的。其中，球料比為8 10 1，球磨時(shí)間8 12小時(shí)，轉(zhuǎn)速400 800轉(zhuǎn)/分鐘。步驟S3，將第一次高能球磨后的粉體在密閉容器中高溫煅燒形成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料。本發(fā)明實(shí)施例中，將干燥后混合原料放在密閉的耐高溫坩堝中，經(jīng)高溫反應(yīng)合成高純度主晶相的前驅(qū)體粉料。高溫煅燒過(guò)程的工藝參數(shù)為煅燒溫度為900 1200攝氏度，保溫時(shí)間為6 10小時(shí)。步驟S4，將高溫煅燒后的粉料進(jìn)行第二次高能球磨，以得到粉體粒度進(jìn)一步減小的陶瓷粉體。本發(fā)明實(shí)施例中，以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，所得陶瓷粉體的顆粒粒度小于I微米，并且使包括改性摻雜劑、改性添加劑和燒結(jié)助劑在內(nèi)的各類粉料進(jìn)一步均勻混合，達(dá)到降低燒結(jié)溫度與瓷體燒結(jié)致密化的目的。其中，球料比為10 : I 12 : 1，球磨時(shí)間8 12小時(shí)，轉(zhuǎn)速600 1000轉(zhuǎn)/分鐘。步驟S5，以及在陶瓷粉體中添加溶液，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒。本發(fā)明實(shí)施例中，在陶瓷粉體中添加的溶液為5%濃度的聚乙烯醇(PVA)水溶液，且所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比為5 10%。此外，在本實(shí)施例中，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒之后，還可以根據(jù)需要進(jìn)一步包括以下步驟步驟S6，將球狀的粉體顆粒形成所需形狀的壓坯。本發(fā)明實(shí)施例中，用壓力機(jī)以手動(dòng)或自動(dòng)填料方式進(jìn)行雙面壓制，壓制壓力為80 120兆帕，也可利用一次注射成型技術(shù)將粉體顆粒制成所需形狀的壓坯。步驟S7，將壓坯放在密閉容器中連續(xù)燒結(jié)。本發(fā)明實(shí)施例中，將壓坯放入密閉的耐高溫氧化鋁坩堝中，在高溫時(shí)段粉體發(fā)生固相反應(yīng)生成致密的微波介質(zhì)陶瓷瓷體。其中，最高燒結(jié)溫度為1200 1500攝氏度，保溫時(shí)間為4 8小時(shí)。步驟S8，將燒結(jié)成形瓷體進(jìn)行表面處理得到樣品，并測(cè)量樣品的介電性能指標(biāo)。本發(fā)明實(shí)施例中，表面處理可以采用磨削、拋光等機(jī)械加工方式，得到所需要的測(cè)試樣品尺寸，并用網(wǎng)絡(luò)分析儀分析檢測(cè)介電性能指標(biāo)介電常數(shù)ερ諧振頻率溫度系數(shù)Tf和品質(zhì)因數(shù)Q。實(shí)施例二一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括步驟一，在配料前將氧化釹原粉在800攝氏度下預(yù)燒3小時(shí)，以排除水分；按照化學(xué)式O. 72CaTi03-0. 28NdA103將碳酸鈣、氧化鋁、預(yù)燒氧化釹、二氧化鈦粉料機(jī)械混合；以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，無(wú)水乙醇或去離子水為有機(jī)溶劑，磨球、混合粉料、溶劑質(zhì)量比例為3 : I : 3，其整體容積占球罐的40% 60%，原料混合時(shí)間為12小時(shí)。
本發(fā)明實(shí)施例中，碳酸鈣和二氧化鈦的化學(xué)計(jì)量比均為O. 72摩爾％，氧化鋁和氧化釹的化學(xué)計(jì)量比均為O. 28摩爾％。其中，原材料中碳酸鈣和氧化鋁粉料的純度均大于99%,氧化鈦和氧化釹粉料的純度不小于99. 5%。步驟二 以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將步驟一的粉體干燥后進(jìn)行第一次高能球磨。其中，高能球磨時(shí)間為10小時(shí)，球料比為8 1，轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘。步驟三將干燥后混合原料放在密閉的耐高溫坩堝中，經(jīng)高溫反應(yīng)合成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料。其中，煅燒溫度為1200攝氏度，保溫時(shí)間為8小時(shí)。步驟四以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將煅燒后粉料進(jìn)行第二次高能球磨得到進(jìn)一步均勻細(xì)化的陶瓷粉體。其中，高能球磨時(shí)間為8小時(shí)，球料比為10 1，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。步驟五在步驟四得到的粉體中添加質(zhì)量百分比為10%的聚乙烯醇水溶液(濃度為5% )，利用噴霧干燥塔或造粒機(jī)制成球狀且流動(dòng)性好的粉體顆粒。步驟六用壓力機(jī)以手動(dòng)或自動(dòng)填料方式將粉體顆粒制成所需形狀的壓坯，采用雙面壓制，其壓制壓力為120兆帕；或者，采用一次注射成型技術(shù)也可得到所需形狀的壓坯。步驟七將壓坯放入密閉的耐高溫氧化鋁坩堝中，進(jìn)行連續(xù)燒結(jié)。其中，最高燒結(jié)溫度為1500攝氏度，保溫時(shí)間為8小時(shí)。步驟八取出燒成瓷體，經(jīng)磨削、拋光等表面處理后得到所需測(cè)試樣品尺寸。然后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得其介電性能指標(biāo)分別為εr = 41. 3 ; τf = 21. 5ppm/攝氏度；QXf =37000。實(shí)施例三—種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括步驟一，在配料前將氧化釹原粉在800攝氏度下預(yù)燒3小時(shí)，以排除水分；按照化學(xué)式O. 62CaTi03-0. 38NdA10s將碳酸鈣、氧化鋁、預(yù)燒氧化釹、二氧化鈦粉料機(jī)械混合；以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，無(wú)水乙醇或去離子水為有機(jī)溶劑，磨球、混合粉料、溶劑質(zhì)量比例為3 : I : 3，其整體容積占球罐的40% 60%，原料混合時(shí)間為10小時(shí)。本發(fā)明實(shí)施例中，碳酸鈣和二氧化鈦的化學(xué)計(jì)量比均為O. 62摩爾％，氧化鋁和氧化釹的化學(xué)計(jì)量比均為O. 38摩爾％。其中，原材料中碳酸鈣和氧化鋁粉料的純度均大于99%,氧化鈦和氧化釹粉料的純度不小于99. 5%。步驟二 以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將步驟一的粉體干燥后進(jìn)行第一次高能球磨。其中，高能球磨時(shí)間為12小時(shí)，球料比為12 1，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。圖2顯示了分別經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械混合(a)和第一次高能球磨(b)預(yù)燒粉末的X射線衍射(XRD)圖(其中，interdensity代表交互密度)。如圖2所示,相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械混合方法而言,高能球磨法預(yù)燒粉末沒(méi)有任何雜峰，因此其晶體結(jié)構(gòu)為單相正交型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。步驟三將干燥后混合原料放在密閉的耐高溫坩堝中，經(jīng)高溫反應(yīng)合成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料。其中，煅燒溫度為900攝氏度，保溫時(shí)間為10小時(shí)。步驟四以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將煅燒后粉料進(jìn)行第二次高能球磨得到進(jìn)一步均勻細(xì)化的陶瓷粉體。其中，高能球磨時(shí)間為10小時(shí)，球料比為10 1，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。
步驟五在步驟四得到的粉體中添加質(zhì)量百分比為8%的聚乙烯醇水溶液(濃度為5% )，利用噴霧干燥塔或造粒機(jī)制成球狀且流動(dòng)性好的粉體顆粒。步驟六用壓力機(jī)以手動(dòng)或自動(dòng)填料方式將粉體顆粒制成所需形狀的壓坯，采用雙面壓制，其壓制壓力為120兆帕；或者，采用一次注射成型技術(shù)也可得到所需形狀的壓坯。步驟七將壓坯放入密閉的耐高溫氧化鋁坩 堝中，進(jìn)行連續(xù)燒結(jié)。其中，最高燒結(jié)溫度為1350攝氏度，保溫時(shí)間為4小時(shí)。步驟八取出燒成瓷體，經(jīng)磨削、拋光等表面處理后得到所需測(cè)試樣品尺寸。然后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得其介電性能指標(biāo)分別為ε ^ = 43. 5 ; τ f = I. 5ppm/攝氏度；QXf =43000。圖3顯示了分別運(yùn)用傳統(tǒng)機(jī)械混合+固相反應(yīng)法(a)和高能球磨法(b)制得微波介質(zhì)陶瓷樣品的掃描電鏡(SEM)圖像。如圖3所示，相對(duì)傳統(tǒng)方法而言，高能球磨法制得樣品沒(méi)有明顯裂紋和局部孔隙，瓷體顆粒分布均勻、致密。實(shí)施例四一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括步驟一，在配料前將氧化釹原粉在800攝氏度下預(yù)燒3小時(shí)，以排除水分；按照化學(xué)式O. 52CaTi03-0 . 48NdA103將碳酸鈣、氧化鋁、預(yù)燒氧化釹、二氧化鈦粉料機(jī)械混合；以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，無(wú)水乙醇或去離子水為有機(jī)溶劑，磨球、混合粉料、溶劑質(zhì)量比例為3 : I : 3，其整體容積占球罐的40% 60%，原料混合時(shí)間為8小時(shí)。本發(fā)明實(shí)施例中，碳酸鈣和二氧化鈦的化學(xué)計(jì)量比均為O. 52摩爾％，氧化鋁和氧化釹的化學(xué)計(jì)量比均為O. 48摩爾％。其中，原材料中碳酸鈣和氧化鋁粉料的純度均大于99%,氧化鈦和氧化釹粉料的純度不小于99. 5%。步驟二 以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將步驟一的粉體干燥后進(jìn)行第一次高能球磨。其中，高能球磨時(shí)間為8小時(shí)，球料比為10 1，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘。步驟三將干燥后混合原料放在密閉的耐高溫坩堝中，經(jīng)高溫反應(yīng)合成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料。其中，煅燒溫度為1050攝氏度，保溫時(shí)間為6小時(shí)。步驟四以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，將煅燒后粉料進(jìn)行第二次高能球磨得到進(jìn)一步均勻細(xì)化的陶瓷粉體。其中，高能球磨時(shí)間為12小時(shí)，球料比為8 1，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。步驟五在步驟四得到的粉體中添加質(zhì)量百分比為5%的聚乙烯醇水溶液(濃度為5% )，利用噴霧干燥塔或造粒機(jī)制成球狀且流動(dòng)性好的粉體顆粒。步驟六用壓力機(jī)以手動(dòng)或自動(dòng)填料方式將粉體顆粒制成所需形狀的壓坯，采用雙面壓制，其壓制壓力為100兆帕；或者，采用一次注射成型技術(shù)也可得到所需形狀的壓坯。步驟七將壓坯放入密閉的耐高溫氧化鋁坩堝中，進(jìn)行連續(xù)燒結(jié)。其中，最高燒結(jié)溫度為1200攝氏度，保溫時(shí)間為6小時(shí)。步驟八取出燒成瓷體，經(jīng)磨削、拋光等表面處理后得到所需測(cè)試樣品尺寸。然后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得其介電性能指標(biāo)分別為ε ^ = 40. 6 ; τ f = -25. 8ppm/攝氏度；QXf=40000。實(shí)施例五
以實(shí)施例二(O. 62CaTi03-0. 38NdA10s)粉料為基本配比，進(jìn)行適量添加改性摻雜劑、改性添加劑和燒結(jié)助劑，并采用相同工藝參數(shù)進(jìn)行樣品試制與檢測(cè)，所述改性摻雜劑為含稀土元素的氧化物，所述稀土元素為釔、鑭、鋪、鐠、衫、銪、禮、鏑、鉺、鐿中的一種或幾種，所述改性添加劑為Ca。、Sr。、Ti02、Zn。、Al2O3' Nb2O5' Ta2O5中的一種或幾種，所述燒結(jié)助劑為Bi203、B203、CuO, V2O5, BaO中的一種或幾種。該陶瓷材料配方按照化學(xué)式(1-x) CaTiO3-X [Nd1^yReyAlO3]使其中的x和y所占摩爾百分比分別滿足O. 28mol %< X < O. 48mol%,0. Imol %^ y ^ O. 5mol %,其中，所述改性添加劑的質(zhì)量百分比為碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦總量的1% 4%，所述燒結(jié)助劑的質(zhì)量百分比為碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦總量的O. 1% 1%。所得樣品的基本性能指標(biāo)詳見(jiàn)表I至表3。表I不同配比稀土元素改性摻雜試樣的介電性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括 將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料與研磨介質(zhì)和有機(jī)溶劑進(jìn)行機(jī)械混合； 將除去有機(jī)溶劑后的干燥粉體顆粒進(jìn)行第一次高能球磨，以將粉體均勻細(xì)化并使其粉體粒度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)； 將第一次高能球磨后的粉體在密閉容器中高溫煅燒形成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料； 將高溫煅燒后的粉料進(jìn)行第二次高能球磨，以得到粉體粒度進(jìn)一步減小的陶瓷粉體；以及在陶瓷粉體中添加溶液，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將球狀的粉體顆粒形成所需形狀的壓坯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將壓坯放在密閉容器中連續(xù)燒結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將燒結(jié)成形瓷體進(jìn)行表面處理得到樣品，并測(cè)量樣品的介電性能指標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述粉料中所述氧化鋁和氧化釹的摩爾百分比為O. 28% O. 48%，所述碳酸鈣和二氧化鈦的摩爾百分比為 O. 52% O. 72%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料機(jī)械混合前，將氧化釹原粉在800攝氏度下預(yù)燒3小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料機(jī)械混合步驟中，以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，無(wú)水乙醇或去離子水為有機(jī)溶劑，磨球、混合粉料、溶劑三者的質(zhì)量比為3 I 3，混合時(shí)間為8 12小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在第一次高能球磨和第二次高能球磨步驟中，均以二氧化鋯磨球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，第一次高能球磨后的粉料粒度在I 2 μ m范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，第一次高能球磨步驟中，球料比為8 : I 10 : 1，球磨時(shí)間為8 12小時(shí)，轉(zhuǎn)速為400 800轉(zhuǎn)/分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在高溫煅燒步驟中，煅燒溫度為900 1200攝氏度，保溫時(shí)間為6 10小時(shí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，第二次高能球磨后的粉體粒度小于I μ m。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，第二次高能球磨步驟中，球料比為10 : I 12 : 1，球磨時(shí)間8 12小時(shí)，轉(zhuǎn)速600 1000轉(zhuǎn)/分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在陶瓷粉體中添加的溶液為5%濃度的聚乙烯醇水溶液，且所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比為5 10%。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在形成所需形狀的壓坯步驟中，利用壓力機(jī)以手動(dòng)或自動(dòng)填料方式進(jìn)行雙面壓制，或者利用一次注射成型技術(shù)將粉體顆粒形成所需形狀的壓坯。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在將壓坯放在密閉容器中連續(xù)燒結(jié)步驟中，最高燒結(jié)溫度為1200 1500攝氏度，保溫時(shí)間為4 8小時(shí)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在機(jī)械混合的原料中，進(jìn)一步包括改性摻雜劑、改性添加劑及燒結(jié)助劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述改性摻雜劑為含稀土元素的氧化物，所述稀土元素為釔、鑭、鈰、鐠、釤、銪、釓、鏑、鉺、鐿中的一種或幾種，所述改性添加劑為CaO、SrO、TiO2, ZnO、A1203、Nb205、Ta2O5中的一種或幾種，所述燒結(jié)助劑為Bi203、B2O3 > CuO、V2O5、BaO中的一種或幾種。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述的微波介質(zhì)陶瓷材料配方按照化學(xué)式(1-x)CaTiO3-X[NdhyReyAlO3]使其中的x和y的摩爾百分比分別滿足O. 28mol % ^ X < O. 48mol %, O. Imol % ^ y ^ O. 5mol %,其中，所述改性添加劑的質(zhì)量百分比為碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦總量的1% 4%，所述燒結(jié)助劑的質(zhì)量百分比為碳酸I丐、氧化招、氧化釹和二氧化鈦總量的0.1% 1%。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，包括將碳酸鈣、氧化鋁、氧化釹和二氧化鈦粉料與研磨介質(zhì)和有機(jī)溶劑進(jìn)行機(jī)械混合；將除去有機(jī)溶劑后的干燥粉體顆粒進(jìn)行第一次高能球磨，以將粉體均勻細(xì)化并使其粉體粒度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；將第一次高能球磨后的粉體在密閉容器中高溫煅燒形成具有高純度主晶相的前驅(qū)體粉料；將高溫煅燒后的粉料進(jìn)行第二次高能球磨，以得到粉體粒度進(jìn)一步減小的陶瓷粉體；以及在陶瓷粉體中添加溶液，將陶瓷粉體制成球狀流動(dòng)性好的粉體顆粒。本發(fā)明實(shí)施例的微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法采用低溫?zé)筛叨戎旅芑闹薪殡姵?shù)和高品質(zhì)因數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷材料。
文檔編號(hào)C04B35/465GK102875143SQ201110199320
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者趙可淪, 劉紹軍, 萬(wàn)冰冰, 郭武 申請(qǐng)人:深圳市大富科技股份有限公司