CN111925201B - Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Sc掺杂Zn2W铁氧体材料及制备方法，其化学式为BaZn2Fe16‑xScxO27，x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4，制备步骤包括:(1)选用BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，(2)将原料加入去离子水进行一次球磨，(3)将一次球磨后浆料进行干燥，预烧；(4)将预烧料和分散剂加入无水乙醇进行二次球磨，(5)将球磨后的浆料经过湿压磁场成型压制成柱状；(6)再将成型后的柱状在空气炉中煅烧，得到Sc掺杂Zn2W材料，本发明属于固相法，方法可靠，制作工艺简单，成本低，具有可重复性，本发明的Sc掺杂Zn2W铁氧体的具有矫顽力适中、磁晶各向异性场可控、剩磁矩形比高等特点，对促进六角铁氧体在毫米波器件领域发展有重要意义。

Description

Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料及制备方法
技术领域
本发明涉及微波与毫米波器件用六角铁氧体材料及其制备方法，尤其是一种Sc掺杂 Zn2W的材料及其制备方法。
背景技术
近年来，电子信息技术发展极其迅速，对器件的小型化、轻量化、集成化要求越来越高。环行器、隔离器等微波/毫米波铁氧体器件被广泛应用于军事、国防及民用通讯的各个领域。实现环行器、隔离器等微波旋磁器件的自偏置，是为促进环行器等微波铁氧体器件朝着小型化平面化高性能的进展的关键途径。而且传统的尖晶石和石榴石结构的磁晶各向异性都很小，制作环行器和隔离器时都需要施加外加偏置磁场，使得器件的体积和重量增加、不利于器件集成，降低了可靠性。然而六角铁氧体具有较高的饱和磁化强度、矫顽力以及磁晶各向异性场，并且表现为单轴各向异性能够实现自偏置，在环行器隔离器中有着很好的应用前景。
目前在自偏置应用方面，研究较多的用于自偏置的材料主要是M型六角铁氧体。M型六角铁氧体具体较高的磁晶各向异性场(Ha～17kOe)，在低频器件的开发应用中受到了限制。W型钡铁氧体和M型钡铁氧体具有相似的结构，且具有高的饱和磁和强度，高的矫顽力，高而可调的磁晶各向异性场，单轴各向异性等性能。但是W型钡铁氧体在自偏置应用方面却鲜有报道。Zn2W铁氧体具有单轴各向异性，相较于M型铁氧体具有相对较低的磁晶各向异性场Ha(Ha～12kOe)，更有利于低频器件的开发设计利，能扩宽自偏置材料的应用范围。此外，现有研究表明钪离子参杂取代M型铁氧体中的铁离子可以很好的调节和控制铁氧体的磁性能。但是目前针对钪离子参杂取代Zn2W铁氧体铁离子调控性能的研究却鲜有报道。因此对钪离子参杂取代Zn2W铁氧体铁离子对其微观形貌和电磁性能的影响进行研究具有重要的应用价值。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种可以用于X、Ku波段等低频毫米波器件的Sc掺杂Zn2W的自偏置材料及其制备方法。该方法得到了高剩磁比、高矫顽力、高而可调的磁晶各向异性场的钪掺杂Zn2W铁氧体，扩宽了自偏置材料的应用范围。该制备方法简单，原料低廉，可重复性好。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe16-xScxO27，其中 x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe16-xScxO27中的x掺杂量进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:(2～3):(1～2)为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为8-24小时，球磨转速为200-400r/min；
(3)预烧：将一次球磨后的料在80～100℃下烘干，经过40～100目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为2～5℃/min升温到1150℃-1300℃，在空气气氛中保温4～8h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:(2～5): (1～3)置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为4～6％的聚乙烯二醇、或葡萄糖酸钙、或十二烷基苯磺酸钠进行二次球磨，球磨时间为8-24小时，球磨转速为200-400r/min，得到浆料；
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为100～300MPa，施加磁场为8～10KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列；
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以2～5℃/min速率升温到 1050℃～1200℃保温4-8h，随后随炉冷却至室温。
作为优选方式，步骤2中总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水质量比为1：3：1.5；并且步骤2中球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
作为优选方式，步骤4中预烧粉料：球磨机中的氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:5:2 进行二次球磨。
作为优选方式，步骤4中球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
作为优选方式，一次球磨和二次球磨的转速为360r/min。
作为优选方式，一次球磨和二次球磨的时间为12h。一次球磨时粉料能被充分混合均匀；二次球磨的预烧料能被充分磨细且不引入杂质。
作为优选方式，步骤4加入占预烧粉料质量分数为4～6％的十二烷基苯磺酸钠。十二烷基苯磺酸钠的分散效果最佳，能降低颗粒之间的凝聚，提高浆料的流动性，有利于提高取向度。
作为优选方式，所述步骤(3)，升温至1150℃-13000℃，然后保温8h随炉冷却至室温得到预烧粉料；所述步骤(6)，烧结圆柱状生坯时升温到1050℃～1200℃，然后保温6h随炉冷却至室温得到烧结样品。
本发明的有益效果为：(1)本发明所述的Sc3+参杂Zn2W铁氧体，通过Sc3+取代Fe3+可以改变Zn2W的饱和磁化强度，磁晶各向异性场，调控Zn2W的静磁性能。同时在合适的 Sc3+离子掺杂范围内，剩磁矩形比Mr/Ms都保持Zn2W在80％左右，矫顽力的值都大于1000Oe。为毫米波器件用自偏置六角铁氧体的研究提供了一种新的思路，进一步，如果能通过其他离子取代也能实现调节磁晶各向异性场的同时保持较高的矩形比，那么对这类材料的应用和开发具有更为现实的意思。
(2)该方法制备方法可靠，制备过程简单，可重复性好，适合工业化大规模生产。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺流程图；
图2是本发明步骤(2)在不同预烧温度下，x＝0.1预烧粉末的SEM图像
图3是本发明步骤(6)烧结温度为1100℃，x＝0.2烧结样品的SEM图像
图4是本发明步骤(6)不同烧结温度下，x＝0磁性能的变化
图5是为本发明制备的不同钪掺杂含量Zn2W铁氧体材料的X射线衍射图谱；
图6是本发明步骤(6)在1100℃烧结下钪掺杂含量x＝0.4的Zn2W的SEM图像。其中左图为样品表面的微观形貌，右图为样品断面的微观形貌。
图7是本发明步骤(6)在11100℃烧结下不同钪掺杂含量的Zn2W的VSM图像。
图8是本发明步骤下在1100℃烧结下钪掺杂含量x＝0.3的Zn2W样品在面内面外的磁滞回线。
图9是随着钪掺杂含量化饱和磁化强度和剩磁比的变化的图像。
图10是随着钪掺杂含量磁晶各向异性常数和磁晶各向异性场的变化的图像。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
本实施例提供一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe16O27(即BaZn2Fe16-xScxO27，其中x＝0)
本实施例提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe16-xScxO27中的x掺杂量进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:2:1为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为8 小时，球磨转速为360r/min；球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
(3)预烧：将一次球磨后的料在80℃下烘干，经过40～100目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为2℃/min升温到1150℃，在空气气氛中保温4h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:2:1置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为4～6％的聚乙烯二醇、进行二次球磨，球磨时间为8小时，球磨转速为200r/min，得到浆料；球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为100MPa，施加磁场为8KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列。
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以2℃/min速率升温到1100℃保温4h，随后随炉冷却至室温。
实施例2
本实施例提供一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe15.9Sc0.1O27 (即BaZn2Fe16-xScxO27，其中x＝0.1)
本实施例提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe15.9Sc0.1O27进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:3:2为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为24小时，球磨转速为400r/min；球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
(3)预烧：将一次球磨后的料在100℃下烘干，经过100目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为5℃/min升温到1250℃，在空气气氛中保温8h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:5:3置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为6％的葡萄糖酸钙进行二次球磨，球磨时间为24小时，球磨转速为400r/min，得到浆料；球磨机中的氧化锆球包括 12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为300MPa，施加磁场为10KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列。
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以2～5℃/min速率升温到 1200℃保温8h，随后随炉冷却至室温。
实施例3
本实施例提供一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe15.7Sc0.3O27 (即BaZn2Fe16-xScxO27，其中x＝0.3)
本实施例提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe16-xScxO27中的x掺杂量进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:2.5:1.5为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为12小时，球磨转速为300r/min；球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
(3)预烧：将一次球磨后的料在90℃下烘干，经过60目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为3℃/min升温到1300℃，在空气气氛中保温6h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:3:2置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为4～6％的十二烷基苯磺酸钠进行二次球磨，球磨时间为12小时，球磨转速为300r/min，得到浆料；球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为200MPa，施加磁场为8～10KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列。
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以3℃/min速率升温到1150℃℃保温6h，随后随炉冷却至室温。
实施例4
本实施例提供一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe15.8Sc0.2O27
(即BaZn2Fe16-xScxO27，其中x＝0.2)
本实施例提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe15.8Sc0.2O27进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:3:1.5为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为 12小时，球磨转速为360r/min；球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
(3)预烧：将一次球磨后的料在90℃下烘干，经过80目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为3℃/min升温到1150℃-1300℃，在空气气氛中保温8h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:3:1.5 置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为,6％的十二烷基苯磺酸钠进行二次球磨，球磨时间为12小时，球磨转速为360r/min，得到浆料；球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为200MPa，施加磁场为9KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列。
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以3℃/min速率升温到1150℃保温6h，随后随炉冷却至室温。
实施例5
本实施例提供一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料，其化学式为BaZn2Fe15.6Sc0.4O27 (即BaZn2Fe16-xScxO27，其中x＝0.4)
本实施例提供一种所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe15.6Sc0.4O27进行计算精确称量配料；
(2)一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:3:1.5为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为12小时，球磨转速为360r/min；球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
(3)预烧：将一次球磨后的料在85℃下烘干，经过60目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为4℃/min升温到1150℃-1130℃，在空气气氛中保温6h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
(4)二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:3:1.5 置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为6％的聚十二烷基苯磺酸钠进行二次球磨，球磨时间为12小时，球磨转速为360r/min，得到浆料；球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球＝2：3：5。
(5)压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为250MPa，施加磁场为9KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列。
(6)烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以4℃/min速率升温到1150℃保温7h，随后随炉冷却至室温。
表1不同预烧温度下，x＝0.1预烧粉末的物相组成
Figure BDA0002655894830000071
Figure BDA0002655894830000081
参阅表1及图2，Sc掺杂Zn2W铁氧体材料得最佳预烧温度为1250℃时，经1250℃预烧后4-8h后，预烧粉料为单一的W型铁氧体，铁氧体粉末具有单轴各向异性，在磁场成型时铁氧体颗粒沿着易磁化方向平行于外磁场方向。而且预烧温度为1250℃时，晶粒大小分布均匀，此时晶粒致密度还较低，生长还不充分，还具有一定的活性易于二次烧结。
表2为浆料总液面高度读数(H)与浆料浑浊液面高度读数(H1)与的比值随分散剂种类和质量分数的变化表；
步骤(4)中二次球磨后的浆料由预烧粉料和无水乙醇组成，二次球磨后的浆料的总刻度为H。由于预烧粉料的密度大于无水乙醇的密度，倒出浆料静置一段时间，预烧粉料会下沉，浆料会分层，上层只含无水乙醇，下层为分散在无水乙醇中的预烧粉料。H1为下层分散在无水乙醇中的含预烧粉料的高度。若分散性越好，浆料下层的占比会越大，H/H1的值越小。
表2
Figure BDA0002655894830000082
当二次球磨时用无水乙醇做研磨介质时，并添加一定量的添加分散量，可以降低磁粉的凝聚，从而使得预烧粉料在磁场作用下的定向度提高。参阅表2，实验结果表明，Sc掺杂 Zn2W铁氧体材料添加占预烧粉料质量分数为6％十二烷基苯磺酸钠浆料的并且用无水乙醇做球磨介质的浆料的分散性最好，因为从表中可以看出，H/H1值最小，同时粒径分析结果表明添加占预烧粉料质量分数为6％十二烷基苯磺酸钠浆料的粒径主要分布在0.5～0.8μm范围内。
参阅图3和图4，Sc掺杂Zn2W铁氧体材料最佳烧结温度为1100℃，图3为x＝0.2，预烧温度为1250℃，烧结温度为1100℃时样品的SEM图像，从图中可以看出样品为典型的六角形状的单畴颗粒，晶粒尺寸为1μm，气孔率很低，致密性良好。二次烧结是晶粒长大和再结晶的过程，随着烧结温度的升高，样品的晶粒长大，晶粒空隙减少密度增加。烧结温度小于1100℃时，晶粒在单畴颗粒尺寸范围内。图4是控制其他工艺参数及参杂量不变，样品磁性能随烧结温度变化的图像。烧结温度由1050℃升高到1100℃，烧结样品晶粒尺寸处于单畴颗粒范围内。参阅图4，实验结果表明，烧结温度为1100℃样品的剩磁比最大，随着烧结温度由1050℃提高到1100℃，样品的致密度提高，气孔减少，内部退磁场减少，故而剩磁比增加。烧结温度超过1100℃，只有很少部分晶粒的晶粒尺寸分布在单畴颗粒尺寸范围内，导致剩磁比和矫顽力极速下降。
参阅图5，用上述探究的最佳制备工艺条件参数制备的Sc掺杂Zn2W铁氧体材料材料均形成了W相，未出现第二相。表明在参杂量小于0.4时Sc3+离子进入到了W型铁氧体晶格位置。参阅图6至图9，总体上来说，Sc参杂样品的磁晶各向异性场都比未参杂Sc的Zn2W低，而且随着Sc参杂量的增加，磁晶各向异性场先减小后增加。磁晶各向异性常数随着Sc3+参杂量的增加持续下降。饱和磁化强度在少量参杂时先略有增加，在参杂量大于0.1之后又着参杂量的增加而逐渐降低。以上变化都是Sc3+取代Fe3+引起的。参阅图6-图8，在参杂量小于0.4时，所有样品都具有良好的微观形貌，保持着高的单畴各向异性，高的剩磁比，高的矫顽力。就微观形貌而言，烧结后的Sc3+参杂的Zn2W型铁氧体晶粒呈现典型的六角晶粒形状，晶粒处于单畴颗粒范围内，材料的微观形貌和内部气孔随Sc3+的增加没有出现明显的变化，而且大部分晶粒沿着外加磁场方向堆垛生长。就磁性能而言，随着钪离子参杂浓度的增加，材料均保持强的单畴各向异性，剩磁比均达0.8左右，矫顽力均大于1000Oe。同时材料的磁晶各向异性常数和磁晶各向异性场等参数随着钪参杂量的增加而降低。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）配料：选用纯度为分析纯的BaCO3、ZnO、Sc2O3与 Fe2O3为原料，按分子式BaZn2Fe16- xScxO27中的x掺杂量进行计算精确称量配料；其中 x=0.3；
（2）一次球磨：将上述称量好的各组分材料按照总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水按1:（2~3）:（1~2）为质量比置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐，进行一次球磨，球磨时间为8-24小时，球磨转速为200-400r/min；
（3）预烧：将一次球磨后的料在80~100℃下烘干，经过40~100目细筛，放入高温箱式电阻炉中，按照升温速率为2-5℃/min升温到1150℃-1300℃，在空气气氛中保温4~8h后随炉冷却至室温得到预烧粉料；
（4）二次球磨：将步骤3得到的预烧粉料：氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:（2~5）:（1~3）置于行星式球磨机中的聚四氟乙烯球磨罐中，加入占预烧粉料质量分数为2~6%的聚乙烯二醇、或葡萄糖酸钙、或十二烷基苯磺酸钠进行二次球磨，球磨时间为8-24小时，球磨转速为200-400r/min，得到浆料；
（5）压制生坯：将经过二次球磨后的浆料倒入模具中，经湿压磁场成型步骤压制成圆柱状生坯，施加压力为100~300MPa，施加磁场为8~10KOe；湿压磁场成型步骤是指：将二次球磨后的浆料直接置于磨具中，在加压力成型的同时施加平行于压力的磁场，使单畴颗粒磁化并转向外磁场方向做定向排列；
（6）烧结：将成型后的圆柱状生坯置于高温箱式电阻炉中，以2-5℃/min速率升温到1050℃~1200℃保温4-8h，随后随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：步骤2中总的原料：球磨机的氧化锆球：去离子水质量比为1：3：1.5；并且步骤2中球磨机的氧化锆球中12mm大型氧化锆球与6mm中型氧化锆球的质量比为4:6。
3.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：步骤4中预烧粉料：球磨机中的氧化锆球：无水乙醇按照质量比为1:5:2进行二次球磨。
4.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：步骤4中球磨机中的氧化锆球包括12mm的大型氧化锆球、6mm的中型氧化锆球和3mm的小型氧化锆球，其质量比为大型氧化锆球：中型氧化锆球：小型氧化锆球=2：3：5。
5.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：一次球磨和二次球磨的转速为360r/min。
6.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：一次球磨和二次球磨的时间为12h。
7.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：步骤4加入占预烧粉料质量分数为4~6%的十二烷基苯磺酸钠。
8.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）磁场强度为10KOe，成型压力为300MPa。
9.根据权利要求1所述的Sc掺杂六角晶系Zn2W铁氧体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3），升温至1150℃-1300℃，然后保温8h随炉冷却至室温得到预烧粉料；所述步骤（6），升温至1050℃-1200℃，然后保温6h随炉冷却至室温得到Sc掺杂Zn2W铁氧体材料。
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