CN102584200A - 一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 - Google Patents
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102584200A CN102584200A CN2012100292195A CN201210029219A CN102584200A CN 102584200 A CN102584200 A CN 102584200A CN 2012100292195 A CN2012100292195 A CN 2012100292195A CN 201210029219 A CN201210029219 A CN 201210029219A CN 102584200 A CN102584200 A CN 102584200A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ball
- microwave ferrite
- preparation
- ultra
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 34
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 14
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 11
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 7
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical group [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 7
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 206010022971 Iron Deficiencies Diseases 0.000 claims description 3
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 abstract description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 9
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法，属于微波通信和磁性材料领域。材料主相为石榴石结构，化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25；制备方法包括如下步骤：按化学计量计算并称取原材料，振动球磨，预烧，振磨粗粉碎，砂磨细粉碎，喷雾造粒，压制成型和烧结。经测试，所获材料的铁磁共振线宽△H≤1.27KA/m，介电损耗tgδe≤0.5×10-4，装配的微波器件的插入损耗≤0.21dB，其稳定性和可靠性大幅度提高，应用范围扩大；制成的微波铁氧体器件具有工作频带宽和插入损耗低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法，属于微波通信和磁性材料领域。
背景技术
电子系统中级间隔离，防止串扰，阻抗匹配、宽频带等都是小型、轻量、集成化的微波铁氧体环行器/隔离器来完成，从而达到保护系统提高其稳定性，可靠性的目的，是在微波通信、微波能应用、医疗、微波测量技术，卫星通信等不可缺少的基本器件，其中，器件中微波铁氧体材料起到关键作用。随着电子科技的飞速发展，对使用微波铁氧体的器件提出了新的要求，随之亦对微波铁氧体材料提出了更高的要求。微波铁氧体材料发展趋势之一是铁磁共振线宽要尽量小，介电损耗要尽量低。这样才能获得更好的通信质量和更加降低器件损耗。本发明一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及制备方法就是在这样的背景下研究成功的。
关于微波铁氧体材料及制备方法的专利文献已有一些，如目前已公开的中国专利CN 1286127C中公开了一种石榴石铁氧体，其化学式为：YxGd3-xAl0.5Fe4.5O12和Y3Fe(5-5y)Al5yO12，测试的最小铁磁共振线宽△H10GHz为2.3 KA/m，最低插入损耗为0.275 dB；另一专利CN 1600741A中公开了一种石榴石铁氧体，其化学式为：Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12和Y3-x-uGdx CauFet-2y-u-zCoySiyAlzO12或Y3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAlzO12，测试的最小铁磁共振线宽△H10GHz为1.89 KA/m，而插入损耗未作介绍。再有专利CN 1719658A中公开的石榴石铁氧体化学式为：（YwGdxCaq）（Fe8-w-x-y-3zInyVz）O12，测试的最小铁磁共振线宽△H为2.15 KA/m，最低插入损耗为0.37db。对于当前市场需求来讲，以上专利制备的微波铁氧体的共振线宽△H和介电损耗tgδe尚存在不足。另外，专利CN 101591168A中公开的石榴石铁氧体化学式为：Y3-2xCa2xVxInyMnzFe5-x-y-zO12或Y3-xCaxGexInyMnzFe5-x-y-zO12，虽测试的铁磁共振线宽△H为1.2KA/m，插入损耗为0.25dB，达到器件的要求，和美国专利US 4125473较低的饱和磁化强度下，铁磁共振线宽能达到1.75 KA/m，介电损耗小于1×10-4，都使用了目前市场价格非常昂贵的In2O3和Ge2O3两个原材料，成本较高，不利于生产。因此需要从性能和成本两方面，对此类铁氧体材料作进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，以解决现在技术中存在的上述问题，同时更进一步地降低成本。用本发明的微波铁氧体材料制成的微波铁氧体器件具有工作频带宽和插入损耗低的优点。本发明还提供该超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法。
本发明对上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决的：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，主相为石榴石结构，其特征是：化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25。
所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：
⑴按化学计量计算并称取原材料：根据化学式Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25，计算出所需原材料的比例，按需称取原材料Y2O3、Fe2O3、CaCO3、V2O5、ZrO2和Al2O3，同时采取一定量的缺铁配方；
⑵振动球磨：将按步骤⑴称取的原材料混合，进行干法球磨；
⑶预烧：将经过步骤⑵振动球磨的原料装入匣钵内，放入箱式炉内进行充氧烧结；
⑷振磨粗粉碎：将步骤⑶所得预烧料放入振动球磨机内进行粗粉碎；
⑸砂磨细粉碎：将步骤⑷所得粗粉碎料进行砂磨细粉碎；
⑹喷雾造粒：将步骤⑸所得料浆进行喷雾造粒；
⑺压制成型：将步骤⑹所得颗粒料过筛后放入模具内压制成产品坯件；
⑻烧结：将步骤⑺压制成型的产品毛坯放入箱式炉内进行充氧烧结。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑴按化学计量计算并称取原材料是：根据化学式Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25，计算出所需原材料的比例，按需称取原材料Y2O3、Fe2O3、CaCO3、V2O5、ZrO2和Al2O3，且Fe的用量比计算结果减少1mol%-4mol%。更为优化的方案是：原料配方中Fe的用量比计算结果减少1.5mol%-3mol%。此法有益于介电损耗tgδe的降低。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑵振动球磨是：按步骤⑴称取的原料放入球磨机中，按照料∶球=1∶3-5的比例加入陶瓷球进行干法球磨。更为优化的方案是：按步骤⑴称取的原料放入球磨机中，按照料∶球=1∶4的比例加入陶瓷球进行干法球磨，所述的陶瓷球为氧化铝球。这与一般湿法球磨相比，不用弥散剂和分散剂，也不用考虑在混合阶段会有掉铁现象，且具有成本低，对环境污染小的优点。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑶预烧是：将经过步骤⑵振动球磨的原料装入匣钵内，放入箱式炉内进行充氧烧结，预烧温度为1150℃-1250℃，保温时间1h-3h。所述的匣钵可以是刚玉匣钵。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑷振磨粗粉碎是：将步骤⑶所得预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶3-5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。更为优化的方案是：将步骤⑶所得预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎，所述的陶瓷球为氧化铝球。这比起直接进行湿法砂磨粉碎，可以稳定粉料成分，保证粉料的粒度范围变得更窄，有利于压制和材料充分烧结。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑸砂磨细粉碎是：将步骤⑷所得粗粉碎料装入砂磨机中，按照料∶球∶弥散剂=1∶3-5∶1的比例加入钢球和弥散剂进行湿法砂磨细粉碎；弥散剂可以是去离子水、蒸馏水或乙醇。更为优化的方案是，将步骤⑷所得粗粉碎料装入砂磨机中，按照料∶球∶弥散剂=1∶5∶1的比例加入钢球和弥散剂进行湿法砂磨细粉碎；所述的钢球为Φ5mm不锈钢球，所述的弥散剂为去离子水。球的数量小则球磨的时间会增加，球多时会增加钢球的磨损量，使配方中Fe的成份增加从而使介电损耗tgδe增加，弥散剂的数量过少或过多时都会影响球磨的效果和最终成份。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑹喷雾造粒是：将步骤⑸所得料浆进行喷雾造粒；造粒时加入9wt%-13 wt%的粘结剂和适量消泡剂，所述粘结剂为8wt%聚乙烯醇水溶液，所述消泡剂为六偏磷酸钠。粘结剂的多少也与颗粒的形成与材料的性能密切相关，多了烧结排胶不利，易产生气孔，少了粉料压制时易断裂，产生较大的缺陷。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑺压制成型是：将步骤⑹所得颗粒料过筛后放入模具内压制成产品坯件，成型压强为1000 kg/cm2-1500 kg/cm2。
作为优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑻烧结是：将步骤⑺压制成型的产品毛坯放入箱式炉内进行充氧烧结，烧结温度为1300℃-1450℃，保温时间4h-8h。更为优化的方案是，将步骤⑺压制成型的产品毛坯放入箱式炉内进行充氧烧结，烧结温度为1380℃-1400℃，温差控制在±3℃以内，保温时间8h。温差过大会导致材料性能的一致性变差。
作为进一步的优化，所述超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法之步骤⑸砂磨细粉碎中，砂磨细粉碎至料浆颗粒度≤1.0um时出料。一次砂磨的时间为2-4小时。砂磨细粉碎时，还可以在砂磨机中加入氨水作为分散剂，以减少粉料团聚，更进一步降低粉料粒径，同时减少钢球的磨损，使得配方中Fe的成分保持稳定，有利于降低介电损耗tgδe。
由于在钇铁石榴石Y3Fe5O12材料中，Y离子为非磁性离子，仅Fe离子为磁性离子，无论在结构上还是在性能上都较单纯。它的饱和磁化强度Ms较高，功率承载能力较低，铁磁共振线宽△H和介电损耗tgδe偏大；同时，单纯的Y3Fe5O12材料烧结温度高达1500 ℃-1600 ℃，又给烧结设备带来一定的困难，不利于大批量生产。因此，针对上述情况，本发明着重研制以Ca元素置换稀土Y元素，并且掺入少量Al离子（已考虑在干法球磨时会掉入少许Al2O3），从而可以提高材料电阻率，使介电损耗下降，材料性能得到改善，并且采取一定量的缺铁配方，抑制Fe2+离子的产生，同样也可以提高材料的电阻率。Ca2+、V5+是低熔点物质，它们的掺入可以降低烧结温度；还因为Zr3+置换八面体的Fe3+，可以提高材料的饱和磁化强度的同时，也可以降低磁晶各向异性常数，使得△H下降，但Zr3+不能过多，过多线宽会迅速增大。利用它们的电磁特性和补偿点来获得合适的4πMs、较窄的△H和超低的介电损耗tgδe，并使烧结温度降低，适合大批量生产，降低了生产成本。
本发明的制造工艺流程为：⑴按化学计量式计算并称取原材料→⑵原料干法球磨→⑶预烧→⑷振磨粗粉碎→⑸砂磨细粉碎→⑹喷雾造粒→⑺压制成型→⑻烧结。
本发明的材料经测试，铁磁共振线宽△H≤1.27KA/m，介电损耗tgδe≤0.5×10-4，装配的微波器件的插入损耗≤0.21 dB。因此，本发明材料具有较小的共振线宽△H和超低的介电损耗tgδe；材料的稳定性和可靠性大幅度提高，应用范围扩大，采用本发明的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料所制成的微波器件有更好的质量；本发明的方法工艺合理，从而进一步降低了生产成本。
具体实施方式
下面通过实例，并结合附表，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，主相为石榴石型结构，其化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.08，y=0.20，z=0.01。
此微波铁氧体材料的制备方法如下：
⑴根据化学式为Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.08，y=0.20，z=0.01，计算出所需原材料的比例。使用分析纯的Y2O3，Fe2O3，CaCO3，V2O5，ZrO2和Al2O3为原材料，称取相应重量的原材料，其中Fe的用量比计算结果减少1.5mol%。
⑵将称取的原材料装入振动球磨机中，并按料∶球=1∶4的比例加入氧化铝球，一次球磨0.5小时后出料。球磨完后的粉料过筛，装入刚玉匣钵中。
⑶将制成的原料放入箱式炉内进行充氧预烧，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1190℃，保温2小时。
⑷将预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。
⑸将粗粉碎料放入砂磨机中，并按料∶球∶去离子水=1∶5∶1的比例加入不锈钢球和去离子水，砂磨时间为3小时。检测料浆的颗粒度，中位径（D50）为0.7um-0.8um。
⑹将球磨粉碎料浆装入料桶内，并加入料浆之12 wt%的8wt%聚乙烯醇水溶液，同时加入少许六偏磷酸钠消泡剂，用搅拌棒搅拌1小时后，进行喷雾造粒，并对所得粒料进行过筛，选择120目-220目颗粒料。
⑺将颗粒料放入专门的模具内压制成产品坯件，成型压强为1200kg/cm2。
⑻将压制成型的坯件放入箱式炉中，通氧烧结，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1390℃，保温时间为8小时。
获得的样品经磨加工后测量的磁性能如下表所示。
实施例2：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，其主相为石榴石型结构，其化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.10，y=0.10，z=0.01。
此微波铁氧体材料的制备方法如下：
⑴根据化学式为Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.10，y=0.10，z=0.01，计算出所需原材料的比例。使用分析纯的Y2O3，Fe2O3，CaCO3，V2O5，ZrO2和Al2O3为原材料，称取相应重量的原材料，其中Fe的用量比计算结果减少1.8 mol%。
⑵将称取的原材料装入振动球磨机中，并按料∶球=1∶4的比例加入氧化铝球，一次球磨0.5小时后出料。球磨完后的粉料过筛，装入刚玉匣钵中。
⑶将制成的原料放入箱式炉内进行充氧预烧，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1190℃，保温2小时。
⑷将预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。
⑸将粗粉碎料放入砂磨机中，并按料∶球∶去离子水=1∶5∶1的比例加入不锈钢球和去离子水，砂磨时间为3小时。检测料浆的颗粒度，中位径（D50）为0.7um-0.8um。
⑹将球磨粉碎料浆装入料桶内，并加入料浆之12 wt%的8wt%聚乙烯醇水溶液，同时加入少许六偏磷酸钠消泡剂，用搅拌棒搅拌1小时后，进行喷雾造粒，并对所得粒料进行过筛，选择120目-220目颗粒料。
⑺将颗粒料放入专门的模具内压制成产品坯件，成型压强为1200kg/cm2。
⑻将压制成型的坯件放入箱式炉中，通氧烧结，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1390℃，保温时间为8小时。
获得的样品经磨加工后测量的磁性能如下表所示。
实施例3：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，主相为石榴石型结构，其化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.10，y=0.15，z=0.05。
此微波铁氧体材料的制备方法如下：
⑴根据化学式为Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.10，y=0.15，z=0.05，计算出所需原材料的比例。使用分析纯的Y2O3，Fe2O3，CaCO3，V2O5，ZrO2和Al2O3为原材料，称取相应重量的原材料，其中Fe的用量比计算结果减少1.8mol%。
⑵将称取的原材料装入振动球磨机中，并按料∶球=1∶4的比例加入氧化铝球，一次球磨0.5小时后出料。球磨完后的粉料过筛，装入刚玉匣钵中。
⑶将制成的原料放入箱式炉内进行充氧预烧，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1190℃，保温2小时。
⑷将预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。
⑸将粗粉碎料放入砂磨机中，并按料∶球∶去离子水=1∶5∶1的比例加入不锈钢球和去离子水，砂磨时间为3小时。检测料浆的颗粒度，中位径（D50）为0.7um-0.8um。
⑹将球磨粉碎料浆装入料桶内，并加入料浆之12 wt%的8wt%聚乙烯醇水溶液，同时加入少许六偏磷酸钠消泡剂，用搅拌棒搅拌1小时后，进行喷雾造粒，并对所得粒料进行过筛，选择120目-220目颗粒料。
⑺将颗粒料放入专门的模具内压制成产品坯件，成型压强为1200 kg/cm2。
⑻将压制成型的坯件放入箱式炉中，通氧烧结，保证在保温和降温阶段氧含量维持在42%，烧结温度为1390℃，保温时间为8小时。
获得的样品经磨加工后测量的磁性能如下表所示。
实施例4：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，其主相为石榴石型结构，其化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.20，y=0.15，z=0.20。
此微波铁氧体材料的制备方法如下：
⑴根据化学式为Y3-2x-yCa2xFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.20，y=0.15，z=0.20，计算出所需原材料的比例。使用分析纯的Y2O3，Fe2O3，CaCO3，V2O5，ZrO2和Al2O3为原材料，称取相应重量的原材料，其中Fe的用量比计算结果减少2.0mol%。
⑵将称取的原材料装入振动球磨机中，并按料∶球=1∶4的比例加入氧化铝球，一次球磨0.5小时后出料。球磨完后的粉料过筛，装入刚玉匣钵中。
⑶将制成的原料放入箱式电阻炉内进行充氧预烧，保证在保温和降温阶段氧含量维持在38%，烧结温度为1160℃，保温2小时。
⑷将预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。
⑸将粗粉碎料放入砂磨机中，并按料∶球∶去离子水=1∶5∶1的比例加入不锈钢球和去离子水，砂磨时间为3小时。检测料浆的颗粒度，中位径（D50）为0.7um-0.8um。
⑹将砂磨粉碎料浆装入料桶内，并加入料浆之12 wt%的8wt%聚乙烯醇水溶液，同时加入少许六偏磷酸钠消泡剂，用搅拌棒搅拌1小时后，进行喷雾造粒，并对所得粒料进行过筛，选择120目-220目颗粒料。
⑺将颗粒料放入专门的模具内压制成产品坯件，成型压强为1200kg/cm2。
⑻将压制成型的坯件放入箱式炉中，通氧烧结，保证在保温和降温阶段氧含量维持在38%，烧结温度为1380℃，保温时间为8小时。
获得的样品经磨加工后测量的磁性能如下表所示。
实施例5：
一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，主相为石榴石型结构，其化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.20，y=0.20，z=0.20。
此微波铁氧体材料的制备方法如下：
⑴根据化学式为Y3-2x-yCa2xFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：x=0.20，y=0.20，z=0.20，计算出所需原材料的比例。使用分析纯的Y2O3，Fe2O3，CaCO3，V2O5，ZrO2和Al2O3为原材料，称取相应重量的原材料，其中Fe的用量比计算结果减少2.0mol%。
⑵将称取的原材料装入振动球磨机中，并按料∶球=1∶4的比例加入氧化铝球，一次球磨0.5小时后出料。球磨完后的粉料过筛，装入刚玉匣钵中。
⑶将制成的原料放入箱式电阻炉内进行充氧预烧，保证在保温和降温阶段氧含量维持在38 %，烧结温度为1160℃，保温2小时。
⑷将预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎。
⑸将粗粉碎料放入砂磨机中，并按料∶球∶去离子水=1∶5∶1的比例加入不锈钢球和去离子水，砂磨时间为3小时。检测料浆的颗粒度，中位径（D50）为0.7um-0.8um。
⑹将砂磨粉碎料浆装入料桶内，并加入料浆之12 wt%的8wt%聚乙烯醇水溶液，同时加入少许六偏磷酸钠消泡剂，用搅拌棒搅拌1小时后，进行喷雾造粒，并对所得粒料进行过筛，选择120目-220目颗粒料。
⑺将颗粒料放入专门的模具内压制成产品坯件，成型压强为1200kg/cm2。
⑻将压制成型的坯件放入箱式炉中，通氧烧结，保证在保温和降温阶段氧含量维持在38%，烧结温度为1380℃，保温时间为8小时。
获得的样品经磨加工后测量的磁性能如下表所示。
各实施例所获磁体的磁性能参数表
| 饱和磁化强度 | 铁磁共振线宽 | 介电常数 | 介电损耗 | 居里温度 | |
| Ms(KA/m) | △H(KA/m) | ε | Tgδe(10-4) | Tc(℃) | |
| 实施例1 | 147 | 1.27 | 13.8 | 0.45 | 235 |
| 实施例2 | 131 | 1.19 | 14.1 | 0.37 | 226 |
| 实施例3 | 111 | 1.16 | 14.3 | 0.42 | 236 |
| 实施例4 | 95 | 1.15 | 14.5 | 0.5 | 235 |
| 实施例5 | 64 | 1.11 | 14.5 | 0.5 | 240 |
Claims (9)
1.一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料，主相为石榴石结构，其特征是：化学式为：Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25。
2.一种权利要求1所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：
⑴按化学计量计算并称取原材料；
⑵振动球磨：将按步骤⑴称取的原材料混合，进行干法球磨；
⑶预烧：将经过步骤⑵振动球磨的原料装入匣钵内，放入箱式炉内进行充氧烧结；
⑷振磨粗粉碎：将步骤⑶所得预烧料放入振动球磨机内进行粗粉碎；
⑸砂磨细粉碎：将步骤⑷所得粗粉碎料进行湿法砂磨细粉碎；
⑹喷雾造粒：将步骤⑸所得料浆进行喷雾造粒；
⑺压制成型：将步骤⑹所得颗粒料过筛后放入模具内压制成产品坯件；
⑻烧结：将步骤⑺压制成型的产品毛坯放入箱式炉内进行充氧烧结；
其特征是：所述的步骤⑴按化学计量计算并称取原材料是根据化学式Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25，计算出所需原材料的比例，按需称取原材料Y2O3、Fe2O3、CaCO3、V2O5、ZrO2和Al2O3，同时采取一定量的缺铁配方。
3.根据权利要求2所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：所述各步骤分别如下：
⑴按化学计量计算并称取原材料：根据化学式Y3-2x-yCa2x+yFe5-x-y-zVxZryAlzO12，其中：0.02≤x≤0.25，0.05≤y≤0.25，0.01≤z≤0.25，计算出所需原材料的比例，按需称取原材料Y2O3、Fe2O3、CaCO3、V2O5、ZrO2和Al2O3，且Fe的用量比计算结果减少1mol%-4mol%；
⑵振动球磨：按步骤⑴称取的原料放入球磨机中，按照料∶球=1∶3-5的比例加入陶瓷球进行干法球磨；
⑶预烧：将经过步骤⑵振动球磨的原料装入匣钵内，放入箱式炉内进行充氧烧结，预烧温度为1150℃-1250 ℃，保温时间1h-3h；
⑷振磨粗粉碎：将步骤⑶所得预烧料放入振动球磨机内，按照料∶球=1∶3-5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎；
⑸砂磨细粉碎：将步骤⑷所得粗粉碎料装入砂磨机中，按照料∶球∶弥散剂=1∶3-5∶1的比例加入钢球和弥散剂进行湿法砂磨细粉碎；所述弥散剂为去离子水、蒸馏水或乙醇；
⑹喷雾造粒：将步骤⑸所得料浆进行喷雾造粒；造粒时加入9wt%-13wt%的粘结剂和适量消泡剂，所述粘结剂为8wt%聚乙烯醇水溶液，所述消泡剂为六偏磷酸钠；
⑺压制成型：将步骤⑹所得颗粒料过筛后放入模具内压制成产品坯件，成型压强为1000 kg/cm2-1500kg/cm2；
⑻烧结：将步骤⑺压制成型的产品毛坯放入箱式炉内进行充氧烧结，烧结温度为1300℃-1450℃，保温时间4h-8h。
4.根据权利要求3所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述步骤⑴按化学计量计算并称取原材料中，Fe的用量比计算结果减少1.5mol%-3mol%。
5.根据权利要求3所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述步骤⑵振动球磨中，按照料∶球=1∶4的比例加入陶瓷球进行干法球磨，所述的陶瓷球为氧化铝球。
6.根据权利要求3所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述步骤⑷振磨粗粉碎中，按照料∶球=1∶5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎，所述的陶瓷球为氧化铝球。
7.根据权利要求3所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述步骤⑸砂磨细粉碎中，按照料∶球∶弥散剂=1∶5∶1的比例加入钢球和弥散剂进行湿法砂磨，所述的钢球为Φ5mm不锈钢球，所述的弥散剂为去离子水。
8.根据权利要求2、3或7所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述的步骤⑸中，砂磨细粉碎至料浆颗粒度≤1.0 um时出料。
9.根据权利要求2或3所述的超低损耗、小线宽微波铁氧体材料的制备方法，其特征是：在所述的步骤⑻中，烧结温度为1380℃-1400 ℃，温差控制在±3℃以内，保温时间8h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210029219 CN102584200B (zh) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | 一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210029219 CN102584200B (zh) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | 一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102584200A true CN102584200A (zh) | 2012-07-18 |
| CN102584200B CN102584200B (zh) | 2013-08-21 |
Family
ID=46473540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210029219 Active CN102584200B (zh) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | 一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102584200B (zh) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104311031A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-28 | 桂林理工大学 | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Ca3Y4V2O14 |
| CN104496450A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-08 | 天通控股股份有限公司 | 一种窄线宽低损耗旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
| CN104529427A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 深圳市华扬通信技术有限公司 | 用于4g通信隔离器和环形器的旋磁铁氧体及制备方法 |
| CN106518038A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 电子科技大学 | 多元掺杂yig材料及其制备方法 |
| CN106565227A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-19 | 西安天和智能微波科技有限公司 | 一种旋磁铁氧体的造粒方法 |
| CN109867518A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-11 | 电子科技大学 | 一种高温度稳定性的石榴石铁氧体及其制备方法 |
| CN111285672A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-16 | 南京彼奥电子科技有限公司 | 一种毫米波铁氧体环行器基片材料及其制备方法 |
| CN111662079A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-15 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种介电常数可调的小线宽低损耗微波石榴石材料及制备方法 |
| CN112479701A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-12 | 横店集团东磁股份有限公司 | 复合介电陶瓷粉共烧磁体、其制备方法及复合介电陶瓷粉共烧磁片 |
| CN112759380A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法和应用 |
| CN113072372A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-06 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种双组分微波铁氧体材料及其制备方法和应用 |
| CN113402268A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-09-17 | 苏州工业园区凯艺精密科技有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用 |
| CN113651609A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-16 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用 |
| CN114276129A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种小型化环形器用微波铁氧体材料及其制备方法 |
| CN114591076A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-06-07 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种石榴石铁氧体材料及其制备方法 |
| CN115331907A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-11 | 南京金宁微波有限公司 | 一种应用于大功率微波器件的旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101591168A (zh) * | 2009-06-05 | 2009-12-02 | 李凌峰 | 一种小线宽、低损耗微波铁氧体材料及制造方法 |
-
2012
- 2012-02-10 CN CN 201210029219 patent/CN102584200B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101591168A (zh) * | 2009-06-05 | 2009-12-02 | 李凌峰 | 一种小线宽、低损耗微波铁氧体材料及制造方法 |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104311031B (zh) * | 2014-09-27 | 2016-04-06 | 桂林理工大学 | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Ca3Y4V2O14 |
| CN104311031A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-28 | 桂林理工大学 | 可低温烧结的低介电常数微波介质陶瓷Ca3Y4V2O14 |
| CN104529427A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 深圳市华扬通信技术有限公司 | 用于4g通信隔离器和环形器的旋磁铁氧体及制备方法 |
| CN104529427B (zh) * | 2014-12-03 | 2017-08-08 | 深圳市华扬通信技术有限公司 | 用于4g通信隔离器和环形器的旋磁铁氧体及制备方法 |
| CN104496450A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-08 | 天通控股股份有限公司 | 一种窄线宽低损耗旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
| CN106518038A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 电子科技大学 | 多元掺杂yig材料及其制备方法 |
| CN106565227A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-19 | 西安天和智能微波科技有限公司 | 一种旋磁铁氧体的造粒方法 |
| CN109867518B (zh) * | 2019-03-27 | 2021-10-26 | 电子科技大学 | 一种高温度稳定性的石榴石铁氧体及其制备方法 |
| CN109867518A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-11 | 电子科技大学 | 一种高温度稳定性的石榴石铁氧体及其制备方法 |
| CN111285672A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-16 | 南京彼奥电子科技有限公司 | 一种毫米波铁氧体环行器基片材料及其制备方法 |
| CN111662079A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-15 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种介电常数可调的小线宽低损耗微波石榴石材料及制备方法 |
| CN112479701A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-12 | 横店集团东磁股份有限公司 | 复合介电陶瓷粉共烧磁体、其制备方法及复合介电陶瓷粉共烧磁片 |
| CN112759380A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法和应用 |
| CN112759380B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-05-31 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法和应用 |
| CN113072372A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-06 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种双组分微波铁氧体材料及其制备方法和应用 |
| CN113402268A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-09-17 | 苏州工业园区凯艺精密科技有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用 |
| CN113651609A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-16 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用 |
| WO2023029872A1 (zh) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用 |
| CN114591076A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-06-07 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种石榴石铁氧体材料及其制备方法 |
| CN114276129A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种小型化环形器用微波铁氧体材料及其制备方法 |
| WO2023124087A1 (zh) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种小型化环形器用微波铁氧体材料及其制备方法 |
| CN115331907A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-11 | 南京金宁微波有限公司 | 一种应用于大功率微波器件的旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
| CN115331907B (zh) * | 2022-09-01 | 2023-11-21 | 南京金宁微波有限公司 | 一种应用于大功率微波器件的旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102584200B (zh) | 2013-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102584200B (zh) | 一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN101591168B (zh) | 一种小线宽、低损耗微波铁氧体材料及制造方法 | |
| CN103113096A (zh) | 一种高功率钇钆石榴石铁氧体材料的制造方法 | |
| CN105347782B (zh) | 一种高功率钇钆石榴石铁氧体 | |
| CN101429017B (zh) | 一种网络通讯用铁氧体磁芯及其制备方法 | |
| CN101859622B (zh) | 一种中频低损耗MnZn铁氧体磁芯的制造方法 | |
| CN103113095A (zh) | 一种高功率钇钆石榴石铁氧体材料 | |
| CN109836149A (zh) | 一种低磁矩、小损耗、高温度稳定性石榴石铁氧体材料 | |
| CN102976740A (zh) | 一种窄线宽高介电常数石榴石微波铁氧体制造方法 | |
| CN103803959A (zh) | 一种小线宽、高居里温度微波铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN107417266A (zh) | 一种无稀土石榴石铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN102976729A (zh) | 一种窄线宽高介电常数石榴石微波铁氧体 | |
| CN104795619A (zh) | 使用高介电常数铁氧体棒的可调共振器 | |
| CN103964828A (zh) | 一种高性能永磁铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN106365626B (zh) | 一种干压异性铁氧体的制造方法 | |
| CN101591167A (zh) | 一种高功率、低损耗微波铁氧体材料及制造方法 | |
| CN110105063A (zh) | 一种5g通信用自旋铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN103880408A (zh) | 一种高性能高致密化移相器用锂铁氧体材料及其制备方法 | |
| CN104860672A (zh) | 一种高介微波陶瓷介质材料及其制备方法 | |
| CN101615470A (zh) | 高性能永磁铁氧体拱形磁体及烧结方法 | |
| CN113363041A (zh) | 一种高饱和低损耗双组分微波铁氧体材料及其制备方法与应用 | |
| KR20210089152A (ko) | 저 손실 전력 페라이트 및 이의 제조방법 | |
| Wang et al. | Effects of Bi2O3-V2O5 mixture on microstructure and magnetic properties for Li0. 42Zn0. 27Ti0. 11Mn0. 1Fe2. 1O4 ferrites sintered at low temperatures | |
| CN104909740B (zh) | 一种高二次谐波抑制旋磁材料及其制备方法 | |
| CN104496450A (zh) | 一种窄线宽低损耗旋磁铁氧体材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |