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為化學式的中溫燒結、具有中介電常數(shù)的微波介質陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
隨著材料科學的快速發(fā)展，器件進一步小型化和高品質化的要求仍為未來的主旋律，但由于目前各頻段對信號質量的需求不同，因此對于應用中微波介質材料實現(xiàn)器件小型化來說，重點是保證介質材料具有高的品質因數(shù)。而除此之外，優(yōu)化材料的諧振頻率溫度系數(shù)，也是材料應用方面的重要課題。
微波介質材料以其系列化的介電常數(shù)(ε)、較高的品質因數(shù)(qf)、相對較小的諧振頻率溫度系數(shù)(τf)被廣泛應用于制作諧振器、濾波器、介質天線、介質導波等微波無源器件，滿足了移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達等發(fā)展的要求。這些無源器件在小型化、高品質化方面相較傳統(tǒng)的無源器件有較大的提升。
znzrnb2o8作為一種新型微波介質陶瓷材料，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)有技術的缺點是，品質因數(shù)有待進一步提高，溫度系數(shù)不可調節(jié)。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，是為了進一步提高znzrnb2o8介質陶瓷材料的品質因數(shù)，并在一定程度上提升其溫度穩(wěn)定性，以適應電子信息技術高頻化和數(shù)字化的發(fā)展方向。以zno、zro2、nb2o5、mno2為原料，采用簡單固相法，制備一種具有高品質因數(shù)的znzr1-xmnxnb2o8微波介質陶瓷材料。
本發(fā)明通過如下技術方案予以實現(xiàn)。
一種鈮酸鹽微波介質陶瓷材料，合成物表達式為：znzr1-xmnxnb2o8，其中x＝0.02～0.2；
該鈮酸鹽微波介質陶瓷材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)將zno、zro2、nb2o5、mno2按化學計量式znzr1-xmnxnb2o8，其中x＝0.02～0.2進行配料；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；
(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40目篩；
(3)將烘干、過篩后的粉料放入中溫爐中，于950℃煅燒5～8小時；
(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小時后烘干過篩，再用粉末壓片機以4～8mpa的壓力壓制成坯體；
(5)將步驟(4)的坯體于1100℃～1200℃燒結，保溫2～8小時，制成具有中介電常數(shù)的微波介質陶瓷。
所述步驟(1)采用行星式球磨機進行球磨，球磨機轉速為600轉/分。
所述步驟(1)的粉料與去離子水和鋯球的質量比為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)選的燒結溫度為1150℃。
本發(fā)明通過簡單固相合成法制備出一種新型的微波介質陶瓷材料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/℃。制備工藝簡單，采用中溫燒結，節(jié)約了時間成本和能源成本，應用前景廣泛。
具體實施方式
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，通過簡單固相合成法制備微波介質陶瓷。
實施例1
1.將zno、nb2o5、zro2、mno2按化學計量式znzr1-xmnxnb2o8(x＝0.02)進行配料，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，在行星式球磨機上球磨6小時，轉速為600轉/分；
2.將球磨后的粉料分別置于干燥箱中，于100℃烘干后過40目篩；
3.烘干過篩后的粉料放入中溫爐，于950℃預燒，保溫4小時；
4.在步驟3預燒后的粉料中加入1.1％的聚乙烯醇作為粘合劑進行混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨12小時，烘干后過80目篩，再用粉末壓片機以6mpa的壓力壓制成坯體；
5.將生坯在1150℃燒結，保溫6小時，制成中介電常數(shù)微波介質陶瓷。
通過網(wǎng)絡分析儀測試所得制品的微波特性。
實施例2～3
實施例2～3的制備方法基本相同于實施例1，僅是x的取值不同。各個實施例的x的取值以及相關的微波介電性能詳見表1。
表1
本發(fā)明并不局限于上述實施例，很多細節(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。