本發(fā)明涉及陶瓷材料領域，具體涉及一種5g通信基站用高抗彎陶瓷材料及其制備方法。

背景技術：

1、隨著5g通信技術的快速發(fā)展，對通信基站中的核心材料提出了更高的要求，5g通信基站需要處理更高頻率的信號、更大容量的數(shù)據(jù)傳輸，并且要求設備具有更小的體積、更高的可靠性和更長的使用壽，在這種背景下，限制電磁波能量傳輸?shù)母擀舝微波材料，以及有較大損耗的印刷電路板（pcb）和金屬將不再是推動移動通訊技術向著更高頻發(fā)展的首選材料，具有高q·f和低介電常數(shù)的微波介質陶瓷備受關注和研究，這類材料在作為基底使用時，能夠有效地提升信號傳輸?shù)乃俾剩⑶以谖⒉ㄅc毫米波段范圍內顯著減少信號能量的損失。

2、常見的低介電常數(shù)材料包括：硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽和硼酸鹽等，這類陶瓷材料往往需要進行高溫燒結，容易造成陶瓷晶粒過大導致陶瓷材料的強度嚴重下降，即使能夠通過添加低溫共溶燒結助劑降低燒結的溫度，但是大多數(shù)低溫共溶燒結助劑的介電性能不佳，還容易與陶瓷材料之間相互排斥，不僅對影響陶瓷的強度，還會造成介電性能的下降。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術缺陷，本發(fā)明研究出一種介電常數(shù)低和品質因數(shù)高，同時具備高抗彎性能的5g通信基站用高抗彎陶瓷材料及其制備方法。

2、一種5g通信基站用高抗彎陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

3、s1：抗彎燒結助劑的煅燒制備

4、將li2co3、sio2、bi2o3和al2o3進行混合球磨，得到混合漿料，烘干研磨后過目篩，得到混合細粉，將混合細粉置于馬弗爐中煅燒后迅速退火，研磨后過目篩后得到抗彎燒結助劑；

5、s2：制備ha包覆陶瓷燒結粉體

6、將b2o3、caco3、無水乙醇和氧化鋯球置于球磨機中球磨，過目篩后進行高溫燒結，得到燒結粉體，將三羥甲基氨基甲烷水溶液置于容器中，調節(jié)ph后加入聚丙烯酰胺和左旋多巴胺，攪拌后進行超聲處理，得到涂覆溶液，將燒結粉體浸入涂覆溶液中，過濾干燥后得到覆膜燒結粉體，再將覆膜燒結粉體浸入cacl2緩沖液中，洗滌后浸入na2hpo4緩沖液中，再次洗滌后浸入十二烷基硫酸鈉，取出風干后得到ha晶粒包覆燒結粉體；

7、s3：陶瓷顆粒的復合及壓柱燒結

8、將ta2o5和sr(no3)2置于容器中，加入環(huán)己烷，密封加熱后過濾得到srta2o6，稱取ha晶粒包覆燒結粉體、srta2o6和bati4o9，先將srta2o6和bati4o9混合進行球磨，得到介電性能增強料，將稱取的ha晶粒包覆燒結粉體和介電性能增強料置于研缽中，再加入抗彎燒結助劑和聚乙烯醇進行研磨，過目篩后得到陶瓷顆粒，將陶瓷顆粒壓柱后先進行低溫燒結，再進行高溫燒結，冷卻后得到高抗彎低介電常數(shù)陶瓷材料。

9、進一步地，步驟s1抗彎燒結助劑的煅燒制備，包括以下步驟：

10、s1.1：將li2co3、sio2、bi2o3和al2o3置于球磨罐中，加入等質量的去離子水混合球磨3-4小時，球磨轉速設置為250-300rpm，得到混合漿料，將混合漿料烘干后研磨，過100-120目篩得到混合細粉；

11、s1.2：將混合細粉置于馬弗爐中以1200-1300℃的溫度煅燒4-4.5小時，取出后迅速投入冷水中進行退火，研磨后過100-120目篩，得到抗彎燒結助劑。

12、進一步地，步驟s2制備ha包覆陶瓷燒結粉體，包括以下步驟：

13、s2.1：稱取摩爾計量比為1：（2.4-2.6）的b2o3和caco3原料，混合后與無水乙醇和氧化鋯球以1：（1-1.5）：（2-2.5）的質量比加入球磨機中，調節(jié)轉速為250-300rpm球磨6-8小時，過80-100目篩后置于馬弗爐中以5-6℃/min的升溫速率升溫至1000-1100℃，保持溫度燒結8-10小時，得到燒結粉體；

14、s2.2：取80-100質量份的濃度為8-10g/l的三羥甲基氨基甲烷水溶液置于容器中，調節(jié)ph為8-8.5，然后加入0.1-0.3質量份的聚丙烯酰胺和0.2-0.3質量份的左旋多巴胺，攪拌30-35分鐘后以20-25khz的超聲頻率進行50-60分鐘的超聲處理，得到涂覆溶液，將燒結粉體浸沒在涂覆溶液中25-30分鐘，過濾干燥后得到覆膜燒結粉體；

15、s2.3：將覆膜燒結粉體浸沒在cacl2緩沖液中20-25分鐘，用去離子水沖洗1-2次后浸入na2hpo4緩沖液中，靜置20-25分鐘后再用去離子水沖洗1-2次，然后再浸入十二烷基硫酸鈉中，常溫靜置1-1.5小時，風干后得到ha晶粒包覆燒結粉體。

16、進一步地，步驟s3陶瓷顆粒的復合及壓柱燒結，包括以下步驟：

17、s3.1：將ta2o5和sr(no3)2以1：（1-1.2）的摩爾比混合置于容器中，然后加入15-20倍質量的環(huán)己烷，密封并加熱至400-450℃，持續(xù)1-1.5小時，過濾得到srta2o6；

18、s3.2：稱取質量比為1：（0.02-0.03）：（0.02-0.03）的ha晶粒包覆燒結粉體、srta2o6和bati4o9，將稱取的srta2o6和bati4o9置于球磨機中，加入1.5-2倍質量的無水乙醇和2.5-3倍質量直徑為2-3mm的氧化鋯球，以250-300rpm的球磨速度球磨4-5小時，得到介電性能增強料，將稱取的ha晶粒包覆燒結粉體和介電性能增強料置于研缽中，再加入2-3wt%的抗彎燒結助劑和18-20wt%的聚乙烯醇進行研磨，直至形成均勻球狀小顆粒，過95-100目篩，得到陶瓷顆粒；

19、s3.3：將陶瓷顆粒置于壓模中，使用壓片機施加8-10mpa的壓力，保持30-40秒，得到柱狀陶瓷生坯，將柱狀陶瓷生坯置于箱式電阻爐中以1-1.5℃/min的升溫速率升溫至500-600℃，然后再放入馬弗爐中以4-5℃/min的升溫速率升溫至780-800℃，保溫6-8小時，隨爐自然冷卻后，得到高抗彎低介電常數(shù)陶瓷材料。

20、進一步地，步驟s1.1中l(wèi)i2co3、sio2、bi2o3和al2o3的摩爾比為1：1：1：（0.2-0.3）。

21、進一步地，步驟2.1中的氧化鋯球由直徑為6mm的氧化鋯球與直徑為3mm的氧化鋯球以1：（0.4-0.6）的質量比組成。

22、進一步地，步驟s2.2中調節(jié)ph的方法為加入鹽酸溶液。

23、進一步地，步驟s2.3中cacl2緩沖液的濃度為55-60g/l，ph為7.5-8，na2hpo4緩沖液的濃度為35-40g/l，ph為8.5-9。

24、進一步地，步驟s3.3中的柱狀陶瓷生坯高為6-8mm，直徑為10-12mm。

25、一種5g通信基站用高抗彎陶瓷材料，其由上述一種5g通信基站用高抗彎陶瓷材料的制備方法制備得到。

26、有益效果是：1、本發(fā)明先通過將b2o3和caco3混合研磨后進行燒結，得到燒結粉體，此時燒結粉體中初步形成了ca3(bo3)2主晶相，確定了后續(xù)燒結過程中主晶相的形成方向，然后再在燒結粉體表面覆蓋一層聚丙烯酰胺/左旋多巴胺膜，作為后續(xù)誘導ha礦化的有機模板，保證了后續(xù)ha晶體形成有序結構，獲得了良好的機械性能，在后續(xù)的燒結過程中ha晶體不僅能夠在晶界處起到釘扎作用，抑制晶界移動，阻止ca3(bo3)2陶瓷晶粒的生長，有效減少了晶粒生長導致陶瓷產(chǎn)生孔隙的問題，提高陶瓷致密度，而且由于陶瓷生坯在燒結過程難免會產(chǎn)生一些氣孔和裂紋，當成品陶瓷受到外加載荷作用時，裂紋會持續(xù)擴展，當與具備良好機械性能的ha晶體相遇時，能夠消耗外加載荷的能量，從而增強陶瓷的強度，綜上所述，大幅提高了陶瓷材料的抗彎性能。

27、2、本發(fā)明先通過ta2o5和sr(no3)2制備srta2o6，然后再與bati4o9共混球磨，得到介電性能增強料，當與ha晶粒包覆燒結粉體先進行低溫燒結，再進行高溫燒結時，低溫燒結先將ha晶粒包覆燒結粉體中的聚丙烯酰胺和左旋多巴胺，以及陶瓷顆粒中的聚乙烯醇排出，然后再通過高溫燒結，使具有相近離子半徑和晶格能的sr2+、ba2+和ca2+能夠互相進行摻雜替換而不會引起晶格結構的畸變，從而大大降低了高溫燒結過程中srta2o6和bati4o9與ca3(bo3)2主晶相的排斥能力，制得的陶瓷材料抗彎性能不僅不會下降，因為srta2o6和bati4o9本身具有優(yōu)良的介電性能，還能夠提升陶瓷材料的介電性能。

28、3、本發(fā)明將li2co3、sio2、bi2o3和al2o3通過共混煅燒制得抗彎燒結助劑，中l(wèi)i2co3在燒結過程中分解生成li2o，能夠與sio2和bi2o3形成低共熔物，這些低共熔物具有較低的熔點，有助于降低后續(xù)燒結得整體溫度，從而減少陶瓷材料的晶粒過度長大和熱應力，并且加入高強度的al2o3的顆粒作為增強相，在后續(xù)煅燒過程中能夠通過bi2o3和li2o生成的液相填充至晶粒間的空隙中，提高了陶瓷材料的致密性及強度，從而進一步增強了陶瓷材料的抗彎強度。