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专利号: 2020103586689
申请人: 桂林理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低介电微波介质陶瓷材料,其特征在于,原料成分为CaCO3、MgO、Yb2O3、GeO2,所述原料成分以Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化学计量比进行配比,所述低介电微波介质陶瓷材料的介电常数εr范围为10.2~13.9,品质因数Qf的范围为19800~98200GHz,谐振频率温度系数为-48ppm/℃~+70.5ppm/℃,所述低介电微波介质陶瓷材料通过以下方法制备获得:

(1)以CaCO3、MgO、Yb2O3以及GeO2为原料,先将Yb2O3在1000℃预烧2小时;然后将这些原料按照Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化学计量比进行称量配比;然后将称量好的原料、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:3:1.5的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时;球磨后将泥浆状原料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到原料混合物粉体,再将粉体压制成块状体,在1200℃~1250℃下保温6小时,使原料混合物粉体初步反应合成Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物;

(2)将步骤(1)中初步反应合成的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:4:1.2的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时,形成粒径细化的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物浆料;然后将粒径细化的化合物浆料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到初步合成的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物干料;

(3)将步骤(2)烘干的化合物干料加入粘合剂聚乙烯醇(PVA)混合均匀成粉料,然后先过60目标准筛,再过120目标准筛,获得颗粒分散均匀,粒径细化的粉料,接着将粉料置于模具中于300MPa压力下压制成圆柱体;

(4)将压制成的圆柱体置于高温炉中,以2℃/min的速度升温至550℃,保温1h以除去圆柱体中的粘合剂PVA,然后直接以5℃/min的速度从550℃升温至1360℃~1440℃烧结8小时成瓷,得到低介电微波介质陶瓷材料。

2.一种低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)以CaCO3、MgO、Yb2O3以及GeO2为原料,先将Yb2O3在1000℃预烧2小时;然后将这些原料按照Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化学计量比进行称量配比;然后将称量好的原料、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:3:1.5的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时;球磨后将泥浆状原料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到原料混合物粉体,再将粉体压制成块状体,在1200℃~1250℃下保温6小时,使原料混合物粉体初步反应合成Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物;

(2)将步骤(1)中初步反应合成的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物、二氧化锆球磨珠、无水乙醇按照1:4:1.2的质量比置于行星球磨机中进行湿式球磨,球磨6小时,形成粒径细化的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物浆料;然后将粒径细化的化合物浆料导出置于烘箱中,并在120℃烘箱烘干得到初步合成的Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3化合物干料;

(3)将步骤(2)烘干的化合物干料加入粘合剂聚乙烯醇(PVA)混合均匀成粉料,然后先过60目标准筛,再过120目标准筛,获得颗粒分散均匀,粒径细化的粉料,接着将粉料置于模具中于300MPa压力下压制成圆柱体;

(4)将压制成的圆柱体置于高温炉中,以2℃/min的速度升温至550℃,保温1h以除去圆柱体中的粘合剂PVA,然后直接以5℃/min的速度从550℃升温至1360℃~1440℃烧结8小时成瓷,然后随炉冷却得到低介电微波介质陶瓷材料。

3.如权利要求2所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述CaCO3的纯度为99.99%。

4.如权利要求2所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述MgO的纯度为99.99%。

5.如权利要求2所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述Yb2O3的纯度为99.99%。

6.如权利要求2所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述GeO2的纯度为99.99%。

7.如权利要求2-6任一所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述湿式球磨的转速为180转/分。

8.如权利要求2-6任一所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述粘合剂为5wt%的聚乙烯醇溶液(PVA)。

9.如权利要求2-6任一所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述圆柱体直径为10~12mm、厚度为5.5~7mm。

10.如权利要求8所述的低介电微波介质陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述粘合剂的添加量为Ca3-xMgxYb2Ge3O12,其中0≤x≤3的质量的2%~4%。