BaO-TiO-,2-體系微波介質陶瓷粉體制備及表征.pdf

1、Ba<,2>Ti<,9>O<,20>及BaTi<,4>O<,9>具有成本低、原料價格便宜、微波介電性能優(yōu)異等特點,成為微波介質陶瓷中的經(jīng)典材料,是微波介質陶瓷材料領域的研究熱點,已經(jīng)廣泛用于濾波器、諧振器、天線等微波器件.然而,采用固相法制備,形核率低,合成溫度及燒結溫度高(～1400℃)是不可避免的難題.采用濕化學法制備能顯著提高形核率,實現(xiàn)低溫制備,但存在合成過程復雜、繁瑣、原料價格昂貴、需要利用特殊設備等問題.本課題以低成本鈦酸丁

2、酯、乙酸鋇為原料,采用無水溶液檸檬酸鹽法制備Ba<,2>Ti<,9>O<,20>、BaTi<,4>O<,9>,克服其他濕化學方法制備上存在的缺陷,探索簡單的濕化學法制備工藝,降低Ba<,2>Ti<,9>O<,20>、BaTi<,4>O<,9>的合成溫度,并縮短合成保溫時間,獲得單相的Ba<,2>Ti<,9>O<,20>、BaTi<,4>O<,9>:系統(tǒng)研究了不同煅燒工藝條件對陶瓷燒結性能、微觀結構以及微波介電性能的影響,并原位摻雜SnO

3、<,2>、ZrO<,2>氧化物,進一步降低合成溫度,獲得最佳的制備工藝條件以及介電性能. (一) 兩步煅燒法低溫合成BaO-TiO<,2>體系微波介質陶瓷粉體研究. 針對其他工藝方法復雜繁瑣等缺點,采用無水檸檬酸鹽法經(jīng)過兩步煅燒制備單相Ba<,2>Zi<,9>O<,20>、BaTi<,4>O<,9>.研究了BaO-TiO<,2>體系溶膠-凝膠的形成條件、形成穩(wěn)定凝膠的原料用量的配比,獲得了澄清穩(wěn)定的凝膠.對凝膠進行兩步煅

4、燒(750℃/3h然后1200℃/2h)得到了單相的Ba<,2>Zi<,9>O<,20>及BaTi<,4>O<,9>,比固相法合成溫度低了約150℃. (二)不同煅燒工藝對BaO-TiO<,2>體系微波介質陶瓷粉燒結及介電性能影響研究. 在檸檬酸凝膠低溫制備BaO-TiO<,2>系微波介質陶瓷粉體的基礎上,探討了不同煅燒工藝對陶瓷燒結性質、微結構及介電性能的影響.經(jīng)750℃一次煅燒再經(jīng)1200℃二次煅燒的粉體的燒結性質、

5、微結構以及介電性能優(yōu)于750℃、900℃一次煅燒的粉體.對比固相法,燒結溫度降低了約150℃,獲得的介電性能如下:Ba<,2>Zi<,9>O<,20>陶瓷,在1250℃燒結4h,ε<,r>=38.4,Q×f=19320 GHz(at 4.6GHz),τ<,f>=8.7ppm/℃;BaTi<,4>O<,9>陶瓷,1250℃燒結4h,ε<,r>=36.33,Q×f=28100 GHz(4.6GHz),τ<,f>=16.2ppm/℃.

6、 (三)原位摻雜SnO<,2>、ZrO<,2>的Ba<,2>Zi<,9>O<,20>微波介質陶瓷特性研究. 在檸檬酸凝膠法低溫制備單相Ba<,2>Ti<,9>O<,20>的基礎上,采用濕化學原位摻雜ZrO<,2>、SnO<,2>,改善SnO<,2>、ZrO<,2>在主體相中分布的均勻性,進一步降低Ba<,2>Ti<,9>O<,20>合成溫度,研究了SnO<,2>或ZrO<,2>對Ba<,2>Ti<,9>O<,20>結晶過程的影響

7、、粉體的燒結特性、燒結體的微觀結構以及微波介電性能.SnO<,2>、ZrO<,2>的原位摻入能使Ba<,2>Ti<,9>O<,20>析晶溫度進一步降低到1100℃.SnO<,2>、ZrO<,2>摻入對介電性能有很大影響.在1200℃燒結保溫4h,SnO<,2>、ZrO<,2>摻雜Ba<,2>Ti<,9>O<,20>獲得的微波介電性能如下:SnO<,2>摻雜Ba<,2>Ti<,9>O<,20>陶瓷,εr=37.01,Qxf=200lO G