本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及一種以znzr1-xmnxnb2o8為化學(xué)式的中溫?zé)Y(jié)、具有中介電常數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展，器件進(jìn)一步小型化和高品質(zhì)化的要求仍為未來(lái)的主旋律，但由于目前各頻段對(duì)信號(hào)質(zhì)量的需求不同，因此對(duì)于應(yīng)用中微波介質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)器件小型化來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)是保證介質(zhì)材料具有高的品質(zhì)因數(shù)。而除此之外，優(yōu)化材料的諧振頻率溫度系數(shù)，也是材料應(yīng)用方面的重要課題。
微波介質(zhì)材料以其系列化的介電常數(shù)(ε)、較高的品質(zhì)因數(shù)(qf)、相對(duì)較小的諧振頻率溫度系數(shù)(τf)被廣泛應(yīng)用于制作諧振器、濾波器、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波等微波無(wú)源器件，滿足了移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等發(fā)展的要求。這些無(wú)源器件在小型化、高品質(zhì)化方面相較傳統(tǒng)的無(wú)源器件有較大的提升。
znzrnb2o8作為一種新型微波介質(zhì)陶瓷材料，因其具有適中的介電常數(shù)，較高的qf值而受到廣泛關(guān)注。純相的znzrnb2o8材料的微波介電性能為：qf＝61000ghz，εr＝30，τf＝-52×10-6/℃。其現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，品質(zhì)因數(shù)有待進(jìn)一步提高，溫度系數(shù)不可調(diào)節(jié)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，是為了進(jìn)一步提高znzrnb2o8介質(zhì)陶瓷材料的品質(zhì)因數(shù)，并在一定程度上提升其溫度穩(wěn)定性，以適應(yīng)電子信息技術(shù)高頻化和數(shù)字化的發(fā)展方向。以zno、zro2、nb2o5、mno2為原料，采用簡(jiǎn)單固相法，制備一種具有高品質(zhì)因數(shù)的znzr1-xmnxnb2o8微波介質(zhì)陶瓷材料。
本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
一種鈮酸鹽微波介質(zhì)陶瓷材料，合成物表達(dá)式為：znzr1-xmnxnb2o8，其中x＝0.02～0.2；
該鈮酸鹽微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)將zno、zro2、nb2o5、mno2按化學(xué)計(jì)量式znzr1-xmnxnb2o8，其中x＝0.02～0.2進(jìn)行配料；將粉料放入聚酯罐中，加入去離子水和鋯球后，球磨4～8小時(shí)；
(2)將步驟(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后過(guò)40目篩；
(3)將烘干、過(guò)篩后的粉料放入中溫爐中，于950℃煅燒5～8小時(shí)；
(4)在步驟(3)煅燒后的粉料中外加0.9％～1.1％的聚乙烯醇作為粘合劑進(jìn)行造粒，將混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨9～12小時(shí)后烘干過(guò)篩，再用粉末壓片機(jī)以4～8mpa的壓力壓制成坯體；
(5)將步驟(4)的坯體于1100℃～1200℃燒結(jié)，保溫2～8小時(shí)，制成具有中介電常數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷。
所述步驟(1)采用行星式球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分。
所述步驟(1)的粉料與去離子水和鋯球的質(zhì)量比為1︰1︰1。
所述步驟(4)的坯體直徑為10mm，厚度為5mm。
所述步驟(5)的優(yōu)選的燒結(jié)溫度為1150℃。
本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單固相合成法制備出一種新型的微波介質(zhì)陶瓷材料znzr1-xmnxnb2o8(x＝0.02～0.2)。其介電常數(shù)εr為28.359～25.2946，品質(zhì)因數(shù)q×f為38906～57678ghz，諧振頻率溫度系數(shù)τf為-25.14～-7.76×10-6/℃。制備工藝簡(jiǎn)單，采用中溫?zé)Y(jié)，節(jié)約了時(shí)間成本和能源成本，應(yīng)用前景廣泛。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明以zno(分析純)、nb2o5(分析純)、zro2(分析純)、mno2(分析純)為初始原料，通過(guò)簡(jiǎn)單固相合成法制備微波介質(zhì)陶瓷。
實(shí)施例1
1.將zno、nb2o5、zro2、mno2按化學(xué)計(jì)量式znzr1-xmnxnb2o8(x＝0.02)進(jìn)行配料，粉料配比為：2.4669gzno、3.7340gzro2、7.9750gnb2o5、0.0908gmno2。將約20g粉料放入聚酯罐中，加入氧化鋯球和去離子水，在行星式球磨機(jī)上球磨6小時(shí)，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分；
2.將球磨后的粉料分別置于干燥箱中，于100℃烘干后過(guò)40目篩；
3.烘干過(guò)篩后的粉料放入中溫爐，于950℃預(yù)燒，保溫4小時(shí)；
4.在步驟3預(yù)燒后的粉料中加入1.1％的聚乙烯醇作為粘合劑進(jìn)行混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨12小時(shí)，烘干后過(guò)80目篩，再用粉末壓片機(jī)以6mpa的壓力壓制成坯體；
5.將生坯在1150℃燒結(jié)，保溫6小時(shí)，制成中介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試所得制品的微波特性。
實(shí)施例2～3
實(shí)施例2～3的制備方法基本相同于實(shí)施例1，僅是x的取值不同。各個(gè)實(shí)施例的x的取值以及相關(guān)的微波介電性能詳見(jiàn)表1。
表1
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，很多細(xì)節(jié)的變化是可能的，但這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。