复合高介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种复合高介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法，其原料组分及其摩尔比为：0.8（Bi_1.5MgNb_1.5O₇）-0.2（β_Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇）。首先采用溶胶-凝胶法预合成Bi_1.5MgNb_1.5O₇(BMN)与Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇(β_BZN)纳米陶瓷粉体，再将其按摩尔比4:1混合，外加1.25%聚乙烯醇并球磨，再烘干、过筛、压制成型，于960~1040℃烧结4小时，制成复合高介电常数微波介质陶瓷材料。本发明最佳介电常数与介电损耗优于传统BMN陶瓷，既降低了烧结温度，又满足了低温共烧陶瓷系统(LTCC)技术的要求，并大幅度降低了生产成本，获得的粉体组分均一，过程无污染，具有广阔的应用前景。

主权项

一种复合高介电常数微波介质陶瓷材料，化学式为Bi_1.5MgNb_1.5O₇‑β_Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇，摩尔比为0.8：0.2；该复合高介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：（1）溶胶‑凝胶法预合成Bi_1.5MgNb_1.5O₇简称为BMN与Bi₂Zn_2/3Nb_4/3O₇简称为β_BZN纳米陶瓷粉体①配制铌的柠檬酸水溶液(a)根据BMN与β_BZN的化学计量比称取Nb₂O₅，将Nb₂O₅分别放入两份氢氟酸中，水浴加热至Nb₂O₅全部溶解；(b)向上述两份溶液中加入氨水，生成铌酸沉淀；(c)抽滤洗涤上述两份沉淀，然后将铌酸分别加入柠檬酸的水溶液中，得到铌的柠檬酸水溶液，其中铌离子与柠檬酸的摩尔比为1:6；②将步骤①制得的铌的柠檬酸水溶液中加入乙二醇，加热搅拌，柠檬酸与乙二醇的摩尔为1:3；③分别配制Mg²⁺、Zn²⁺与Bi³⁺的乙二醇溶液(a)按化学计量比称取五水硝酸铋，六水硝酸镁溶解于乙二醇搅拌均匀；(b)按化学计量比称取五水硝酸铋，六水硝酸锌溶解于乙二醇搅拌均匀；④铋镁铌、铋锌铌溶胶的形成以及铌酸铋镁、铋酸锌铌纳米粉体的形成(a)将步骤③(a)、③(b)配置的Bi³⁺的乙二醇溶液和Mg²⁺、Zn²⁺的乙二醇溶液加入步骤②配置的液体中，搅拌均匀得到铋镁铌溶胶、铋锌铌溶胶；(b)将步骤(a)的溶胶置于烘箱中，于80～120℃烘干，形成干凝胶；(c)将步骤(b)的干凝胶置于高温炉中，于550～750℃热处理得到铌酸铋镁、铋酸锌铌纳米粉体；（2）将步骤（1）配置好的铌酸铋镁、铋酸锌铌纳米陶瓷粉体按摩尔比4:1混合，外加1.25%聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨6小时；（3）将步骤（2）球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；再用粉末压片机以4～6MPa的压力压制成坯体；（4）将步骤（3）的坯体于960～1040℃烧结4小时，制成复合高介电常数微波介质陶瓷材料；（5）测试制品的微波介电性能。