專利名稱：一種低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶瓷材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶瓷材料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通訊和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，要求電子器件具有高頻特性、小型 化和高機(jī)動性，這就要求相應(yīng)的電子材料具有多功能特性，例如，光電特性、磁電特性、柔性 介電結(jié)合體等。其中具有磁電特性的磁電復(fù)合材料尤為備受關(guān)注。采用具有高介電常數(shù)和 高磁導(dǎo)率的介質(zhì)作為基片可以在不改變微波器件和天線設(shè)計的情況下，極大地減小器件和 天線的尺寸，除天線外此類材料還能廣泛地應(yīng)用在容_感復(fù)合元件、軍工和民用的振蕩器、 混頻器、變頻器、功率分配器、功率合成器、功率放大器、濾波器等微波器件。將多個不同類 型、不同性能的無源元件集成在一個封裝系統(tǒng)內(nèi)有多種方法，主要有低溫共燒陶瓷(LTCC) 技術(shù)、膜技術(shù)、硅片半導(dǎo)體技術(shù)、多層電路板技術(shù)等。從技術(shù)成熟程度、產(chǎn)業(yè)化程度以及應(yīng)用 廣泛程度等角度來評價，目前，LTCC技術(shù)是無源集成的主流技術(shù)。所謂LTCC技術(shù)，就是將 低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成精確厚度而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精 密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源元件埋入其中，然后疊壓在 一起，在低溫下燒結(jié)，制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無源集成組件，也可制成內(nèi)置無源元件的三維電 路基板，在其表面可以貼裝有源器件，制成無源/有源集成的功能模塊。然而，目前大部分 的磁電復(fù)合材料的燒結(jié)溫度很高，均高于銀電極的熔點(960°C )，無法滿足采用銀電極的 低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡單、制備溫度低的低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶 瓷材料的制備方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)首先，按化學(xué)通式 Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.92 03.88，取分析純的Ni0， Cu0， Zn0和Fe203配制后球磨4小時，然 后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)800°C預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.92 03.88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe。.5Nb。.503，取分析純的BaC03， Fe203和Nb205配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)125(TC預(yù)燒3小時，然后將所 得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaFe。.,。.A粉體；3)制備BaCu(BA)粉體按化學(xué) 通式BaCu(B205)，取分析純的Ba卿2， CuO和H3B03配制后球磨4小時，然后烘干，過篩， 壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B兆)粉體；4) 按xNi0 37Cu0.20Zn0.43Fe1 9203.88/ (l_x)BaFe05Nb0 503的體積比將Ni0 37Cu0 20Zn0 43Fe1 92 0 3 88禾口 BaFe。.5Nb。.503粉體混合均勻得混合粉體，0. 2《x《0. 8 ;5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量 3% -6%的BaCu (B205)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量8% 15%的PVA粘合劑，經(jīng)60
目與120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在55(TC，保溫4小時排除粘合劑PVA，在920-95(TC下燒結(jié)0. 5 2小時成瓷得到 磁電復(fù)合材料。
本發(fā)明的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液。 本發(fā)明能夠在900-95(TC的條件下燒結(jié)制成磁電復(fù)合陶瓷材料，且制備的磁電復(fù) 合陶瓷材料具有較高的介電常數(shù)，低頻介電常數(shù)為600左右(100Hz)，磁導(dǎo)率為24(1MHz)。


圖1為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖2為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖3為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖4為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖5為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖6為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖7為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖8為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖9為當(dāng)Ni。.3 BaCu(B205)的用量 圖10為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖11為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖12為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖13為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖14為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖15為當(dāng)Ni。. BaCu(B205)的用量 圖16為當(dāng)Ni。. 80%， BaCu(B205)的用量
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為3%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為4%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為5%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為6%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為3%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為4%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為5%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為6%，燒結(jié)溫度為
CU0. 2C)Zn0. 43 ^. 9203.
為3%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為4%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為5%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為6%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為3%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為4%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為5%，燒結(jié)溫度為
37CU0. 20^n0. 43^^. 92O3.;
為6%，燒結(jié)溫度為
的體積比為80%，
95(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為60%，
94(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為40%，
93(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為20%，
92(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為80%，
95(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為60%，
94(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為40%，
93(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為20%，
92(TC時磁電復(fù)合陶
的體積比為80%，
95(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為60%，
94(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為40%，
93(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為20%，
92(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為80%，
95(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為60%，
94(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為40%，
93(TC時磁電復(fù)合陶
;8的體積比為20%，
92(TC時磁電復(fù)合陶
BaFe。美A的體積比為 瓷材料的X射線衍射圖。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的X射線衍射圖。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的X射線衍射圖。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的X射線衍射圖。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的介電性能。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的介電性能。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的介電性能。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的介電性能。 BaFe。美A的體積比為 瓷材料的磁性能。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的磁性能。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的磁性能。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的磁性能。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)。 BaFe0.5Nb0.503的體積比為 瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實施例1 :1)首先，按化學(xué)通式Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL9203.88，取分析純的Ni0，Cu0，Zn0 和Fe203配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉 碎后過120目篩得到Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL92 03,88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe。.sNb。.A，取 分析純的BaC03， Fe203和Nb205配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)125(TC預(yù)燒3小 時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到8^%5吣。.503粉體；3)制備BaCu(B^)粉 體按化學(xué)通式BaCu (B205)，取分析純的Ba (OH) 2， CuO和H3B03配制后球磨4小時，然后烘干， 過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B^》粉體； 4)按0. 8Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88/0 . 2BaFe。. 5Nb。. 503的體積比將Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88 和8^6。.5吣。.503粉體混合均勻得混合粉體；5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量3%的 BaCu(B205)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量15X的PVA粘合劑，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng) 過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末，所說的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水 溶液；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在55(TC，保溫4小時排除粘合劑PVA，在 95(TC下燒結(jié)0. 5小時成瓷得到磁電復(fù)合材料。 圖1為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的X射線衍射圖、圖5為本實施例制備 的介電性能圖、圖9為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的磁性能、圖13為本實施例制備 的磁電復(fù)合陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，所得磁電復(fù)合陶瓷材料具有較高致 密度。 實施例2 :1)首先，按化學(xué)通式Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL 92 03.88，取分析純的NiO，CuO，ZnO 和Fe203配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉 碎后過120目篩得到Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL92 03,88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe。.sNb。.A，取 分析純的BaC03， Fe203和Nb205配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)125(TC預(yù)燒3小 時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到8^%5吣。.503粉體；3)制備BaCu(B^)粉 體按化學(xué)通式BaCu (B205)，取分析純的Ba (OH) 2， CuO和H3B03配制后球磨4小時，然后烘干， 過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B^》粉體； 4)按0. 6Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88/0 . 4BaFe。. 5Nb。. 503的體積比將Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88 和8^6。.5吣。.503粉體混合均勻得混合粉體；5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量4%的 BaCu(B205)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量8X的PVA粘合劑，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng) 過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末，所說的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水 溶液；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在55(TC，保溫4小時排除粘合劑PVA，在 94(TC下燒結(jié)1小時成瓷得到磁電復(fù)合材料。 圖2為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的X射線衍射圖、圖6為本實施例制備 的介電性能圖、圖10為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的的磁性能、圖14為本實施例制 備的磁電復(fù)合陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，所得磁電復(fù)合陶瓷材料的致密度 較高。 實施例3 :1)首先，按化學(xué)通式Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL 92 03.88，取分析純的NiO，CuO，ZnO 和Fe203配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL92 03,88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe。.sNb。.A，取 分析純的BaC03， Fe203和Nb205配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)125(TC預(yù)燒3小 時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到8^%5吣。.503粉體；3)制備BaCu(B^)粉 體按化學(xué)通式BaCu (B205)，取分析純的Ba (OH) 2， CuO和H3B03配制后球磨4小時，然后烘干， 過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B^》粉體； 4)按0. 4Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88/0 . 6BaFe。. 5Nb。. 503的體積比將Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88 和8^6。.5吣。.503粉體混合均勻得混合粉體；5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量5%的 BaCu(B205)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量12X的PVA粘合劑，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng) 過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末，所說的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水 溶液；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在55(TC，保溫4小時排除粘合劑PVA，在 93(TC下燒結(jié)1. 5小時成瓷得到磁電復(fù)合材料。 圖3為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的X射線衍射圖、圖7為本實施例制備 的介電性能圖、圖11為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的的磁性能、圖15為本實施例制 備的磁電復(fù)合陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，所得磁電復(fù)合陶瓷材料的致密度 較高。 實施例4 :1)首先，按化學(xué)通式Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL9203.88，取分析純的NiO，CuO，ZnO 和Fe203配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉 碎后過120目篩得到Ni。.37Cu。.2。Zn。.43FeL92 03,88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe。.sNb。.A，取 分析純的BaC03， Fe203和Nb205配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)125(TC預(yù)燒3小 時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到8^%5吣。.503粉體；3)制備BaCu(B^)粉 體按化學(xué)通式BaCu (B205)，取分析純的Ba (OH) 2， CuO和H3B03配制后球磨4小時，然后烘干， 過篩，壓塊，經(jīng)80(TC預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B^》粉體； 4)按0. 2Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88/0 . 8BaFe。. 5Nb。. 503的體積比將Ni。.37Cu。.2。Zn。.43Fei.9203.88 和8^6。.5吣。.503粉體混合均勻得混合粉體；5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量6%的 BaCu(B205)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量l 0X的PVA粘合劑，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng) 過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末，所說的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水 溶液；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C ，保溫4小時排除粘合劑PVA，在 92(TC下燒結(jié)2小時成瓷得到磁電復(fù)合材料。 圖4為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的X射線衍射圖、圖8為本實施例制備 的介電性能圖、圖12為本實施例制備的磁電復(fù)合陶瓷材料的磁性能、圖16為本實施例制備 的磁電復(fù)合陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，所得磁電復(fù)合陶瓷材料的致密度較高。
權(quán)利要求
一種低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，其特征在于包括以下步驟1)首先，按化學(xué)通式Ni0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88，取分析純的NiO，CuO，ZnO和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)800℃預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Ni0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88粉體；2)其次，按化學(xué)通式BaFe0.5Nb0.5O3，取分析純的BaCO3，F(xiàn)e2O3和Nb2O5配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1250℃預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaFe0.5Nb0.5O3粉體；3)制備BaCu(B2O5)粉體按化學(xué)通式BaCu(B2O5)，取分析純的Ba(OH)2，CuO和H3BO3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)800℃預(yù)燒3小時，將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaCu(B2O5)粉體；4)按xNi0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88/(1-x)BaFe0.5Nb0.5O3的體積比將Ni0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88和BaFe0.5Nb0.5O3粉體混合均勻得混合粉體，0.2≤x≤0.8；5)在上述混合粉體中加入其質(zhì)量3％-6％的BaCu(B2O5)粉體混合均勻，再加入混合粉體質(zhì)量8％～15％的PVA粘合劑，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復(fù)合材料的混合粉末；6)將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550℃，保溫4小時排除粘合劑PVA，在920-950℃下燒結(jié)0.5～2小時成瓷得到磁電復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，其特征在于 所說的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液。
全文摘要
一種低溫?zé)Y(jié)的磁電復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，取分析純的NiO，CuO，ZnO和Fe2O3配制后球磨，烘干，過篩，壓塊，預(yù)燒、粉碎后得Ni0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88粉體；取分析純的BaCO3，F(xiàn)e2O3和Nb2O5配制后球磨，烘干，過篩，壓塊，預(yù)燒，粉碎后得BaFe0.5Nb0.5O3粉體；取分析純的Ba(OH)2，CuO和H3BO3配制后球磨、烘干，過篩，壓塊，預(yù)燒、粉碎得BaCu(B2O5)粉體；將Ni0.37Cu0.20Zn0.43Fe1.92O3.88與BaFe0.5Nb0.5O3混合均勻得混合粉體；在上述混合粉體中加入BaCu(B2O5)和PVA粘合劑，得復(fù)合材料的混合粉末；將復(fù)合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550℃，保溫4小時后在920-950℃下燒結(jié)得磁電復(fù)合材料。本發(fā)明能夠在900-950℃的條件下燒結(jié)制成磁電復(fù)合陶瓷材料，且制備的磁電復(fù)合陶瓷材料具有較高的介電常數(shù)和較高磁導(dǎo)率，低頻介電常數(shù)為600左右(100Hz)，磁導(dǎo)率為24(1MHz)。
文檔編號C04B35/495GK101792319SQ20101014022
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者朱建鋒, 楊海波, 林營, 王芬 申請人:陜西科技大學(xué)