CN103922716A - 锌掺杂w型钡铁氧体的复合吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料及制备方法。所述的复合吸波材料的结构式为BaZnxCo2-xFe16O27。其制备方法过程包括：将硝酸钡、硝酸锌、硝酸钴和硝酸铁加入去离子水中配制硝酸盐溶液，将碳酸氢铵与溶液中总金属离子含量按一定比例配制成溶液，把硝酸盐溶液缓慢加入碳酸氢铵溶液中，充分搅拌后抽滤，之后加热蒸干成灰色粉末，然后热处理，得到粒径为0.5~1μm的锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料颗粒。本发明的优点在于，本发明制备工艺简单，生产成本低，可重复性好，因而可用于规模生产。所制得的锌掺杂W型钡铁氧体吸波材料具有优异的吸波性能，并且结构稳定、分散性能良好。

Description

锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料及其制备方法，属于吸波材料技术领域。
背景技术
随着电子信息时代的到来，大量的电子设备伴随有电磁能量的转换，高密度、宽频谱的电磁信号充满了人类生活的空间，较强的微波辐射给人类的身体和生活环境带来了不可忽视的损害，威胁着人们的健康，电磁辐射污染已成为当今社会中一个日益关注的环境问题。吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗将电磁波能量转换成为其它形式的能量（主要是热能），而几乎无反射的材料。因此，微波吸收材料在民用和军事上的应用越来越广。
磁性铁氧体吸波材料最大的优点就是吸波材料层厚度小，然而，制备过程相对复杂，因为磁性材料必须覆于金属部件的表面进行电磁防护。另外，磁性材料的电磁吸收工作频段带宽不宽。后者可以通过混合各种具有不同共振频率的铁氧体片颗粒来消除。将具有不同工作频率的铁氧体混合烧结便可以使吸收带宽化。磁性吸波材料主要包括四氧化三铁、铁氧体、超细金属粉、羰基铁粉等。近几十年，铁氧体物理学得到了持续的发展。一般微波器件中使用的铁氧体要求其无电磁损耗或低电磁损耗，相反地作为吸波材料则希望具有大的电磁损耗。铁氧体吸波材料中钡铁氧体吸波研究近年来受到了广泛关注。钡铁氧体是最重要的硬磁材料之一。
目前，雷达吸波材料的种类繁多，包括电阻型、电介质型和磁介质性，从成本考量的角度来说，雷达电磁防护，电磁干扰控制以及静电荷消除的最好方法是使用磁性或介电型吸波材料。传统W型钡铁氧体具有强吸收、易制备等特点，但由于其强c轴各向异性，导致共振频率大于40GHz，不适用于微波吸收材料。因此，研制一种新型含钡钴铁氧体的复合型电磁吸波材料不仅对材料的研究具有重要价值而且具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料及其制备方法，该复合吸波材料不但具有吸波强、频带较宽等特点，而且原料价廉易得，其制备过程简单。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料，其特征在于，该复合吸波材料粒径为0.5～1μm，其结构式为BaZnxCo2-xFe16O27，式中x为0.3～2。
上述的锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料的制备方法，其特征在于包括以下过程：
按钡离子的浓度为0.1～0.5mol·L-1、铁离子与钡离子的摩尔比为16∶1，锌离子和钴离子之和与钡离子的摩尔比为2∶1，将硝酸钡、硝酸锌、硝酸钴和硝酸铁加入去离子水中配制硝酸盐溶液，按碳酸氢铵与溶液中总金属离子含量摩尔之比为（2～4）∶1，把硝酸盐溶液缓慢加入碳酸氢铵溶液中，充分搅拌后抽滤，之后加热至80～120℃蒸干成灰色粉末，并在温度450℃下热处理2h以及1300℃下热处理3h，得到粒径为0.5~1μm的锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料。
本发明的优点在于，本发明制备工艺简单，生产成本低，可重复性好，因而可用于规模生产。所制得的锌掺杂W型钡铁氧体吸波材料具有优异的吸波性能，并且结构稳定、分散性能良好。
具体实施方式
实施例1：
称取碳酸氢铵10g，溶解于100ml去离子水中，配制成碳酸氢铵溶液，简称A液；分别称取硝酸铁12.233g、硝酸钡0.495g、硝酸钴0.716g、硝酸锌0.394g溶解于100ml去离子水中，配制成硝酸盐溶液，简称B液；将B液缓慢加入不断搅拌的A液中反应形成棕色悬浊液，滴定过程大约2.5h。将悬浊液反复抽滤，得滤饼放入干燥箱中干燥，干燥温度80℃，干燥时间24h，得到灰色粉末并研磨。然后在450℃下热处理2h后再于1300℃下热处理3h得到黑色粉末后研磨，即为平均粒径为0.7μm的锌掺杂W型钡铁氧体粉末（BaZn0.7Co1.3Fe16O27），测得吸波材料在2.1mm厚度下，频率为12.8GHz时吸波性能为-49dB。
实施例2：
称取碳酸氢铵10g，溶解于150ml去离子水中，配制成碳酸氢铵溶液，简称A液；分别称取硝酸铁12.223g、硝酸钡0.494g、硝酸钴0.605g、硝酸锌0.506g溶解于150ml去离子水中，配置成硝酸溶液，简称B液；将B液缓慢加入不断搅拌的A液中反应形成棕色悬浊液，滴定过程大约3h。将悬浊液反复抽滤至干净后放入干燥箱中干燥，干燥温度90℃，干燥时间18h，得到灰色粉末并研磨。然后在450℃下热处理2h后再于1300℃下热处理3h得到黑色粉末后研磨，即为平均粒径为0.8μm的锌掺杂W型钡铁氧体粉末（BaZn0.9Co1.1Fe16O27），测得吸波材料在5.0mm厚度下，频率为16.9GHz时吸波性能为-56dB。
实施例3：
称取碳酸氢铵10g，溶解于100ml去离子水中，配制成碳酸氢铵溶液，简称A液；分别称取硝酸铁12.208g、硝酸钡0.494g、硝酸钴0.440g、硝酸锌0.674g溶解于100ml去离子水中，配置成硝酸溶液，简称B液；将B液缓慢加入不断搅拌的A液中反应形成棕色悬浊液，滴定过程大约2h。将悬浊液反复抽滤至干净后放入干燥箱中干燥，干燥温度75℃，干燥时间22h，得到灰色粉末并研磨。然后在450℃下热处理2h后再于1300℃下热处理3h得到黑色粉末后研磨，即为平均粒径为0.8μm的锌掺杂W型钡铁氧体粉末（BaZn1.2Co0.8Fe16O27），测得吸波材料在5.2mm厚度下，频率为17.5GHz时吸波性能为-35dB。

Claims (2)

1.一种锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料，其特征在于，该复合吸波材料粒径为0.5～1μm，其结构式为BaZnxCo2-xFe16O27，式中x为0.3～2。
2.一种按权利要求1所述的锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料的制备方法，其特征在于包括以下过程：
按钡离子的浓度为0.1～0.5mol·L-1、铁离子与钡离子的摩尔比为16∶1，锌离子和钴离子之和与钡离子的摩尔比为2∶1，将硝酸钡、硝酸锌、硝酸钴和硝酸铁加入去离子水中配制硝酸盐溶液，按碳酸氢铵与溶液中总金属离子含量摩尔之比为（2～4）∶1，把硝酸盐溶液缓慢加入碳酸氢铵溶液中，充分搅拌后抽滤，之后加热至80～120℃蒸干成灰色粉末，并在温度450℃下热处理2h以及1300℃下热处理3h，得到粒径为0.5~1μm的锌掺杂W型钡铁氧体的复合吸波材料。
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