发明内容

本发明的目的是提供一种中介电常数微波介质陶瓷，该中介电常数微波介质陶瓷的Q值较高，陶瓷物理性能优异，可以改善现有的中介电常数微波介质陶瓷Q值低、频率温度系数宽、陶瓷物理性能差等问题；本发明的另一目的是提供该中介电常数微波介质陶瓷的制备方法。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种中介电常数微波介质陶瓷，包括主料和改性添加剂；

其中，所述主料为SmAlO₃的组合物和CaTiO₃；

所述改性添加剂为选自MnCO₃、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、Nd₂O₃中的一种或几种。

本发明发现，以SmAlO₃的组合物和CaTiO₃为主料的中介电常数微波介质陶瓷，通过复配上述特定的改性添加剂，能够使中介电常数微波介质陶瓷具备较好的陶瓷物理性能，并且该材料具有较高Q值、以及低温漂的微波性能。

作为优选，按质量比计，SmAlO₃的组合物：CaTiO₃：改性添加剂＝30～60：50～70：0.5～5。

本发明还发现，当主料和改性添加剂在上述质量比下复配时，所得中介电常数微波介质陶瓷具有更高的Q值以及更优异的陶瓷抗弯强度、韧性、抗热震性韧性能。

为了进一步提高中介电常数微波介质陶瓷的Q值和陶瓷物理性能，本发明对其组成进行了优化，具体如下：

作为优选，所述中介电常数微波介质陶瓷，包括如下质量百分含量的组分：

此外，本发明还针对上述两种主料的制备方法进行了优化，具体如下：

作为优选，所述SmAlO₃的组合物的制备方法包括：

将Sm₂O₃和Al₂O₃按照摩尔比为1：1混合后，向其中加入Y₂O₃、Nb₂O₅、Yb₂O₃中的一种或几种，经球磨混合均匀后，在900～1100℃下煅烧3～5h；

作为优选，所述CaTiO₃的制备方法包括：

将CaCO₃和TiO₂经球磨混合均匀后，在1000～1100℃下煅烧3～5h；

进一步地，所述CaCO₃和TiO₂的摩尔比为1：1。

本发明中，采用上述方法制得的SmAlO₃的组合物和CaTiO₃更有利于提高微波介质陶瓷的各方面性能，尤其能够使其在保持中介电常数的前提下进一步具有较高Q值和优异的热震性能。

作为优选，所述中介电常数微波介质陶瓷的介电常数为40～46。

本发明同时提供上述中介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

(1)将SmAlO₃的组合物、CaTiO₃和改性添加剂经球磨混合均匀后，得浆料；

(2)向所述浆料中加入胶水，混合均匀后进行喷雾造粒；

(3)将喷雾造粒后的颗粒混合物进行干压圆柱成型后，进行烧结处理。

作为优选，所述烧结处理在1300～1700℃下进行4～10h；降温速率控制在2℃/min以内，且增加1000℃回火保温2～4h，防止在成瓷后由于降温速度过快导致陶瓷内部出现暗裂。

作为优选，所述胶水为PVA和/或PEG。

作为优选，所述喷雾造粒的进口温度为180～200℃，出口温度为80～100℃；采用上述条件进行喷雾造粒，可有效地保留粉体中的少量水分，可在干压成型时有较低的成型压力、压制的产品不易开裂，有利于后续的干压圆柱成型。

本发明的有益效果在于：

本发明以SmAlO₃的组合物、CaTiO₃为基础，通过掺杂特定的改性添加剂，所得微波介质陶瓷在烧结1500℃后，其介电常数为40～46，Q*f值为40000～50000，全温漂在5ppm/℃以内，热震温差在90℃以上，陶瓷韧性在3.0Mpa·m^0.5以上，陶瓷抗弯强度在280MPa以上；本发明的中介电常数微波介质陶瓷可取代现有中介电微波材料，更好的适用于未来5G用陶瓷滤波器。