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添加BaCu(B2O5)的 BaO–Re2O3–TiO2(Re = Sm, Nd)陶瓷的低温烧结
摘要
BaSm2Ti4O12 (BST) 和 BaNd2Ti5O14 (BNT)陶瓷的烧结温度大概为1350℃,当加入BaCu(B2O5) (BCB)陶瓷粉末后会降到875℃。烧结温度降低是因为其中存在液相。液相的组成和缺少BaO的 BCB相似。随着BCB含量的增加,样品的体积密度和介电常数(εr)也增加并且可以达到饱和值。Q值最初时随着BCB加入量的增加而增加,但是BCB大量加入时Q值会减少很多,这都是因为液相的存在。好的微波介电性能Q×f = 4500 GHz, εr = 60 and τf =−30 ppm/◦C可在BST陶瓷中加入16mol%的BCB、并且在875℃烧结2h得到。含有BCB的BST陶瓷和BNT陶瓷显示了和银金属电极很好的相容性。
关键词:烧结,介电性能;氧化钡-氧化(钐,钕)二氧化钛

通讯系统的发展特别是移动通迅系统的发展需要设备的小型化。低温共烧陶瓷()的多层设计已经在小型的微波介电元件上广泛应用了。由于()多层设备的应用,降低微波介质陶瓷的烧结温度以便它们和金属电极比如银或金共烧成了必须。
的应用中,低熔点的玻璃通常用来降低微波介电材料的烧结温度。然而,这一切会降低陶瓷的微波介电性能,因为微波介电材料中存在非晶态的相。陶瓷已被研究出可以克服加入低熔点玻璃引起的问题。另外,少量的低熔点的氧化物也可以作为降低微波介质材料的烧结温度的添加物。
BaO–Re2O3–TiO2陶瓷(Re = Sm, Nd)有很好的微波介电性能。然而,技术,它的近乎1350℃的高烧结温度需要降低。虽然B2O3 和B2O3/GeO2已经用来降低BNT和BST陶瓷的烧结温度,但它的烧结温度对于银电极来说仍然太高。组成为Ba–Nd–Sm–Ti–O的陶瓷对降低它们的烧结温度来说是多样的,但它带来的结果并不令人满意。添加B2O3–Bi2O3–SiO2–ZnO玻璃的BaNd2Ti4O12陶瓷和添加PbO–B2O3–SiO2玻璃的BaO–La2O3–℃被烧结并且显示了很好的微波介电性能。然而,它们的烧结温度仍然没有降低到900℃的应用。
目前,少量B2O3和 CuO的加入可以用来降低Ba(Zn1/3Ta2/3)O3和Ba(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的烧结温度。它们在870℃时能被很好的烧结并且有很好的微波介电性能。BaCu(B2O5)第二相出现在添加CuO 的B2O3样品里并假定以液相存在,它们的密度与低温烧结陶瓷相当。从之前的工作,BaCu(B2O5)相在700℃形成并且在850℃融化。另外,BaCu(B2O5)陶瓷在810℃(εr)烧结时,其介电常数(εr),品质因数(Qxf)为50,000GHZ,频率温度系数为−32 ppm/◦C。因为BaCu(B2O5)陶瓷熔点低并且有好的微波介电性能,应用中作微波介质材料低温烧结助烧剂。在此工作中,BCB陶瓷粉末被加入BST和BNT陶瓷中医降低它们的烧结温度,并且研究BCB的添加对其微波介质性能的影响。
2. 实验过程
BaSm2Ti4O12 (BST) (或 BaNd2Ti5O14; BNT) + xBCB(≤x≤ mol%)的陶瓷是由纯