CN114907108B - 一种适用于5g射频器的微波铁氧体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料及其制备方法，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料。本发明提供的微波铁氧体材料，通过引入双组分配方，采用适合的离子取代，同时控制球磨和烧结工艺，制备得到的微波铁氧体材料具有高饱和磁矩、高居里温度、窄线宽以及低损耗的特性，可用于5G射频器的工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于微波通信磁性材料领域，涉及一种微波铁氧体材料及其制备方法，具体涉及一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料及其制备方法。
背景技术
微波铁氧体材料作为微波铁氧体器件的核心，广泛应用于微波铁氧体环形器以及隔离器，在微波系统中实现着对微波传输的隔离方面的技术处理。由于铁氧体元器件的体积远高于其它元器件，因此其小型化、轻量化的研究尤为重要。采用小线宽、损耗低、居里温度高以及合适的4πMs的微波铁氧体材料，对射频器的小型化、集成化十分关键。
CN 102584200A公开了一种超低损耗、小线宽微波铁氧体材料及其制备方法，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。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。但该微波铁氧体材料制备过程中需要较高的预烧温度以及烧结温度，从而提高了能耗。
CN 112358290A公开了一种铁氧体材料及其制备方法和用途。所述铁氧体材料的化学式为Bi1.3Cax+2yY1.7-x-2yFe5-x-yZrxWyO12；所述x为0.3-0.4，所述y为0.01-1。所述制备方法包括以下步骤：(1)将铁氧体材料的原料进行混合，烧结，得到铁氧体材料的前驱体；(2)将步骤(1)所述的铁氧体材料的前驱体再次进行混合，烘干，成型，烧结，得到所述铁氧体材料。所述铁氧体材料中的Bi和Ca元素能够替代部分稀土Y元素，Zr、W元素能够替代部分Fe离子，利用它们的电磁特性和补偿点来获得合适的4πMs、ΔH和Tc等参数。但其ΔH接近50Oe，损耗仍有待改善。
针对现有技术的不足，亟需提供一种低损耗、小线宽、高饱和磁矩以及高居里温度的微波铁氧体材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料及其制备方法，通过引入双组分配方，控制合理的工艺设计，制备得到的微波铁氧体材料具有高居里温度、高饱和磁化强度、窄线宽以及低损耗等特点。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，其特征在于，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；
所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，0＜a≤0.5，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4或0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜b＜1.2，例如可以是0.1、0.3、0.5、0.7、1.0或1.1，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜c≤0.3，例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25或0.3，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜d≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜e≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜f≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
b＝2c+d-f。
所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，0＜g≤0.5，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4或0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜h≤1.8，例如可以是0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.2、1.4、1.6、1.7或1.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜i≤0.3，例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25或0.3，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜j≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜k≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
0＜n≤0.6，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；
h＝2i+j+n。
本发明提供的微波铁氧体材料，Zr4+取代八面体位Fe3+，降低各向异性常数K1从而降低线宽；非磁性离子Bi3+取代十二面体位Y3+，可以提高材料的介电常数同时降低居里温度；Nb5+取代Fe3+能够促进Bi3+取代Y3+，抑制其它相生成；V5+取代Fe3+、Gd3+取代Y3+可以改善4πMs，同时居里温度不会降低；In能够降低材料的线宽，Mn能够抑制Fe2+的生成，降低材料的介电损耗。
优选地，所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比为(0.5-2):1，例如可以是0.5:1、1:1、1.5:1或2:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明提供的双组分微波铁氧体材料，通过所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的合理配比可发挥其适用于5G射频器的高性能作用，过高或者过低，均会产生不利影响。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述微波铁氧体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，湿法球磨，得到混合料；
(2)步骤(1)所得混合料依次经烘干、过筛以及造粒，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所得铁氧体粉料依次经成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料。
本发明提供的微波铁氧体材料的制备方法，通过严格控制球磨时间、介质及烧结工艺，有效调控了粉体的活性、固相反应程度以及所需温度，制得的微波铁氧体材料具有高居里温度、窄线宽以及低损耗等特性。
优选地，步骤(1)所述湿法球磨中粉料、研磨球与助磨剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5)，例如可以是1:1:0.6、1:1:0.8、1:1:1、1:1:1.5、1:1:2、1:1:2.5、1:1.5:1.5、1:2:2、1:3:2、1:4:2或1:5:2.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述湿法球磨的时间为15-25h，例如可以是15h、18h、20h、22h或25h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述湿法球磨的转速为30-70r/min，例如可以是30r/min、40r/min、50r/min、60r/min或70r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
优选地，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括去离子水与酒精的组合，丙酮与正丙醇的组合，正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精与丙酮的组合，丙酮、正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精、丙酮与正丙醇的组合，或去离子水、酒精、丙酮、正丙醇与氨水的组合。
优选地，步骤(1)所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
所述混合料的粒径范围D50:0.005-2μm，例如可以是0.005μm、0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm或2μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D90:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D99:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述烘干的温度为110-130℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃或130℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5％，例如可以是0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述造粒为混合过筛后的混合料与粘结剂，然后在压力下过筛，得到铁氧体粉料。
优选地，所述粘结剂的质量为所述混合料质量的5-15wt％，例如可以是5wt％、7wt％、9wt％、11wt％、13wt％或15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇水溶液。
优选地，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数为5-20wt％，例如可以是5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％或20wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述压力为300-1200kg/cm2，例如可以是300kg/cm2、500kg/cm2、800kg/cm2、1000kg/cm2或1200kg/cm2，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述过筛所用筛网的目数为30-100目，例如可以是30目、40目、50目、60目、70目、80目、90目或100目，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(3)所述成型的密度为3-4g/cm3，例如可以是4g/cm3、4g/cm3、4g/cm3、4g/cm3或4g/cm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述成型的坯体包括圆柱体或正方体。
优选地，步骤(3)所述烧结为：以2-5℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温为6-20h。
所述烧结的升温速率为2-5℃/min，例如可以是2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述烧结升温至1300-1500℃，例如可以是1300℃、1350℃、1400℃、1450℃或1500℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述烧结的保温时间为6-20h，例如可以是6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h或20h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前1-6h，例如可以是1h、2h、3h、4h、5h或6h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度100-500℃，例如可以是100℃、200℃、300℃、400℃或500℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料，经湿法球磨得到混合料；
(b)步骤(a)所得混合料依次经烘干、过筛以及预烧，得到第一微波铁氧体材料。
优选地，步骤(a)所述湿法球磨中第一制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)，例如可以是1:1:0.6:0.003、1:1:0.8:0.003、1:1:1:0.003、1:1:1.5:0.003、1:1:2:0.005、1:1:2.5:0.005、1:1.5:1.5:0.008、1:2:2:0.008、1:3:2:0.01、1:4:2:0.01或1:5:2.5:0.01，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(a)所述湿法球磨的时间为15-25h，例如可以是15h、18h、20h、22h或25h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述湿法球磨的转速为30-70r/min，例如可以是30r/min、40r/min、50r/min、60r/min或70r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述第一制备原料包括Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5。
优选地，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
优选地，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括去离子水与酒精的组合，丙酮与正丙醇的组合，正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精与丙酮的组合，丙酮、正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精、丙酮与正丙醇的组合，或去离子水、酒精、丙酮、正丙醇与氨水的组合。
优选地，所述分散剂包括柠檬酸铵和/或氨水。
优选地，步骤(a)所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
所述混合料的粒径范围D50:0.005-2μm，例如可以是0.005μm、0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm或2μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D90:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D99:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述烘干的温度为110-130℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃或130℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5％，例如可以是0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述预烧为：以1-2℃/min的升温速率升温至的温度为560-1100℃，保温2-12h。
所述预烧的升温速率为1-2℃/min，例如可以是1℃/min、1.2℃/min、1.5℃/min、1.8℃/min或2℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述预烧的温度为560-1100℃，例如可以是560℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述预烧的保温时间为2-12h，例如可以是2h、4h、6h、8h、10h或12h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度。
优选地，步骤(b)所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃，例如可以是100℃、120℃、150℃、180℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料，经湿法球磨得到混合料；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经烘干、过筛以及预烧，得到第二微波铁氧体材料。
优选地，步骤(Ⅰ)所述湿法球磨中第一制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)，例如可以是1:1:0.6:0.003、1:1:0.8:0.003、1:1:1:0.003、1:1:1.5:0.003、1:1:2:0.005、1:1:2.5:0.005、1:1.5:1.5:0.008、1:2:2:0.008、1:3:2:0.01、1:4:2:0.01或1:5:2.5:0.01，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(Ⅰ)所述湿法球磨的时间为15-25h，例如可以是15h、18h、20h、22h或25h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅰ)所述湿法球磨的转速为30-70r/min，例如可以是30r/min、40r/min、50r/min、60r/min或70r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅰ)所述第二制备原料包括Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5。
优选地，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
优选地，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括去离子水与酒精的组合，丙酮与正丙醇的组合，正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精与丙酮的组合，丙酮、正丙醇与氨水的组合，去离子水、酒精、丙酮与正丙醇的组合，或去离子水、酒精、丙酮、正丙醇与氨水的组合。
优选地，所述分散剂包括柠檬酸铵和/或氨水。
优选地，步骤(Ⅰ)所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
所述混合料的粒径范围D50:0.005-2μm，例如可以是0.005μm、0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm或2μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D90:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述混合料的粒径范围D99:0.05-4μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅱ)所述烘干的温度为110-130℃，例如可以是110℃、115℃、120℃、125℃或130℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅱ)所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5％，例如可以是0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(II)所述预烧为：以1-2℃/min的升温速率升温至560-1100℃，保温2-12h。
所述预烧的升温速率为1-2℃/min，例如可以是1℃/min、1.2℃/min、1.5℃/min、1.8℃/min或2℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述预烧的温度为560-1100℃，例如可以是560℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述预烧的保温时间为2-12h，例如可以是2h、4h、6h、8h、10h或12h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(II)所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度。
优选地，步骤(II)所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃，例如可以是100℃、120℃、150℃、180℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明第二方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在30-70r/min湿法球磨15-25h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、研磨球与助磨剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5)；所得混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
(2)110-130℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至0.05-5％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与粘结剂，然后在300-1200kg/cm2压力下过30-100目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3-4g/cm3；所述烧结为：以2-5℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温为6-20h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前1-6h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度100-500℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料，在20-80r/min下湿法球磨10-40h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)；所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经110-130℃烘干至含水率降低到0.05-5％、过筛，然后以1-2℃/min升温至560-1100℃进行预烧，保温2-12h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料，在20-80r/min下湿法球磨10-40h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)；所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经110-130℃烘干至含水率降低到0.05-5％、过筛，然后以1-2℃/min升温至560-1100℃进行预烧，保温2-12h，得到第二微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的微波铁氧体材料，通过引入双组分配方，采用适合的离子取代，同时控制球磨和烧结工艺，制备得到的微波铁氧体材料的本发明提供的微波铁氧体材料，饱和磁矩强度4πMs可达1860Gs，介电常数ε在13.8以上，介电损耗tgδe≤2.2×10-4，居里温度可达275℃，且共振线宽ΔH不超过23Oe。能够满足5G射频器的小型化、轻量化要求，可用于工业化大规模生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.3，b＝0.45，c＝0.1，d＝0.3，e＝0.3，f＝0.05；所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.4，h＝0.75，i＝0.2，j＝0.3，k＝0.3，n＝0.05。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在50r/min下湿法球磨20h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:1:0.8；所得混合料的粒径为D50:1μm，D90:2μm，D99:3.2μm；
(2)120℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至1％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与12wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后混合料质量的10wt％，然后在700kg/cm2压力下过60目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3.5g/cm3；所述烧结为：以3℃/min的升温速率升温至1400℃，保温为12h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前3h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度300℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5)，在50r/min下湿法球磨20h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:1:0.8:0.005；所述混合料的粒径为D50:1μm，D90:2μm，D99:3.2μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经120℃烘干至含水率降低到1％、过筛，然后以1.5℃/min升温至800℃进行预烧，保温8h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度150℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5)，在50r/min下湿法球磨20h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:1:0.8:0.005；所述混合料的粒径为D50:1μm，D90:2μm，D99:3.2μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经120℃烘干至含水率降低到1％、过筛，然后以1.5℃/min升温至800℃进行预烧，保温8h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度150℃。
实施例2
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.2，b＝0.3，c＝0.15，d＝0.2，e＝0.2，f＝0.2；所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.3，h＝0.6，i＝0.15，j＝0.2，k＝0.2，n＝0.1。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在40r/min下湿法球磨22h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:1.5:1.5；所得混合料的粒径为D50:0.8μm，D90:1.5μm，D99:2.5μm；
(2)115℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至2％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与10wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后混合料质量的8wt％，然后在900kg/cm2压力下过80目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3.8g/cm3；所述烧结为：以2.5℃/min的升温速率升温至1350℃，保温为15h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前2h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度200℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5)，在40r/min下湿法球磨22h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:1.5:1.5:0.004；所述混合料的粒径为D50:8μm，D90:1.5μm，D99:2.5μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经115℃烘干至含水率降低到2％、过筛，然后以1.2℃/min升温至650℃进行预烧，保温10h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度120℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5)，在40r/min下湿法球磨22h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:1.5:1.5:0.004；所述混合料的粒径为D50:8μm，D90:1.5μm，D99:2.5μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经115℃烘干至含水率降低到2％、过筛，然后以1.2℃/min升温至650℃进行预烧，保温10h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度120℃。
实施例3
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.4，b＝0.2，c＝0.2，d＝0.1，e＝0.4，f＝0.3；所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.5，h＝1.1，i＝0.25，j＝0.4，k＝0.2，n＝0.2。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在60r/min下湿法球磨18h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:2:2；所得混合料的粒径为D50:1.5μm，D90:2.5μm，D99:3μm；
(2)125℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至0.5％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与15wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后混合料质量的12wt％，然后在500kg/cm2压力下过50目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3.2g/cm3；所述烧结为：以4℃/min的升温速率升温至1450℃，保温为9h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前4h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度400℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5)，在60r/min下湿法球磨18h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:2:2:0.007；所述混合料的粒径为D50:1.5μm，D90:2.5μm，D99:3μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经125℃烘干至含水率降低到0.5％、过筛，然后以1.8℃/min升温至950℃进行预烧，保温5h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度180℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5)，在60r/min下湿法球磨18h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:2:2:0.007；所述混合料的粒径为D50:1.5μm，D90:2.5μm，D99:3μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经125℃烘干至含水率降低到0.5％、过筛，然后以1.8℃/min升温至950℃进行预烧，保温5h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度180℃。
实施例4
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.1，b＝0.8，c＝0.25，d＝0.4，e＝0.1，f＝0.1；所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.2，h＝0.7，i＝0.1，j＝0.1，k＝0.1，n＝0.4。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在30r/min下湿法球磨25h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:3:0.6；所得混合料的粒径为D50:0.02μm，D90:0.05μm，D99:0.1μm；
(2)110℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至5％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与5wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后混合料质量的5wt％，然后在1200kg/cm2压力下过100目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为4g/cm3；所述烧结为：以2℃/min的升温速率升温至1300℃，保温为20h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前1h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度100℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5)，在30r/min下湿法球磨25h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:3:0.6:0.003；所述混合料的粒径为D50:0.02μm，D90:0.05μm，D99:0.1μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经110℃烘干至含水率降低到5％、过筛，然后以1℃/min升温至560℃进行预烧，保温12h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5)，在30r/min下湿法球磨25h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:3:0.6:0.003；所述混合料的粒径为D50:0.02μm，D90:0.05μm，D99:0.1μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经110℃烘干至含水率降低到5％、过筛，然后以1℃/min升温至560℃进行预烧，保温12h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100℃。
实施例5
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.5，b＝0.6，c＝0.3，d＝0.6，e＝0.6，f＝0.6；所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.1，h＝1.8，i＝0.3，j＝0.6，k＝0.6，n＝0.6。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1:1混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在70r/min下湿法球磨15h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:5:2.5；所得混合料的粒径为D50:2μm，D90:3.5μm，D99:4μm；
(2)130℃下烘干步骤(1)所得混合料至含水率降低至0.05％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与20wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后混合料质量的15wt％，然后在300kg/cm2压力下过30目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3g/cm3；所述烧结为：以5℃/min的升温速率升温至1500℃，保温为6h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前6h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度500℃；
步骤(1)所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(a)按配方量混合第一制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5)，在70r/min下湿法球磨15h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:5:2.5:0.01；所述混合料的粒径为D50:2μm，D90:3.5μm，D99:4μm；
(b)步骤(a)所得混合料依次经130℃烘干至含水率降低到0.05％、过筛，然后以2℃/min升温至1100℃进行预烧，保温2h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度200℃；
步骤(1)所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
(Ⅰ)按配方量混合第二制备原料(Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5)，在70r/min下湿法球磨15h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、锆球、去离子水以及柠檬酸铵的质量比为1:5:2.5:0.01；所述混合料的粒径为D50:2μm，D90:3.5μm，D99:4μm；
(Ⅱ)步骤(Ⅰ)所得混合料依次经130℃烘干至含水率降低到0.05％、过筛，然后以2℃/min升温至1100℃进行预烧，保温2h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度200℃。
实施例6
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(1)所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比更换为0.5:1外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(1)所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比更换为2:1外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(1)所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比更换为0.1:1外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(1)所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比更换为2.5:1外，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(3)所述烧结的温度更换为1200℃外，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备方法除将步骤(3)所述烧结的温度更换为1600℃外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，除将所述第一微波铁氧体材料替换为：Y(3-a-b)LaaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.3，b＝0.45，c＝0.1，d＝0.3，e＝0.3，f＝0.05，并适应性将第一微波铁氧体材料制备原料中的Bi2O3替换为La2O3外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，除将所述第一微波铁氧体材料替换为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)AlcZrdIneMnfO12，其中，a＝0.3，b＝0.25，c＝0.1，d＝0.3，e＝0.3，f＝0.05，并适应性将第一微波铁氧体材料制备原料中的Nb2O5替换为Al2O3外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，除将所述第二微波铁氧体材料替换为：Y(3-g-h)DygCahFe(5-i-j-k-n)ViGejInkTinO12，其中，g＝0.4，h＝0.75，i＝0.2，j＝0.3，k＝0.3，n＝0.05，并适应性将第二微波铁氧体材料制备原料中的Gd2O3替换为Dy2O3外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，除将所述第二微波铁氧体材料替换为：Y(3-g-h)GdgCahFe(5-i-j-k-n)GaiGejInkTinO12，其中，g＝0.4，h＝0.35，i＝0.2，j＝0.3，k＝0.3，n＝0.05，并适应性将第二微波铁氧体材料制备原料中的V2O5替换为Ga2O3外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料仅为实施例1中的第一微波铁氧体材料。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将实施例1所得第一微波铁氧体材料在50r/min下湿法球磨20h，得到球磨料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:1:0.8；所得球磨料的粒径为D50:1μm，D90:2μm，D99:3.2μm；
(2)120℃下烘干步骤(1)所得球磨料至含水率降低至1％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的球磨料与12wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后球磨料质量的10wt％，然后在700kg/cm2压力下过60目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3.5g/cm3；所述烧结为：以3℃/min的升温速率升温至1400℃，保温为12h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前3h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度300℃。
对比例6
本对比例提供了一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，所述微波铁氧体材料的制备原料仅为实施例1中的第二微波铁氧体材料。
所述微波铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将实施例1所得第二微波铁氧体材料在50r/min下湿法球磨20h，得到球磨料；所述湿法球磨中粉料、锆球与去离子水的质量比为1:1:0.8；所得球磨料的粒径为D50:1μm，D90:2μm，D99:3.2μm；
(2)120℃下烘干步骤(1)所得球磨料至含水率降低至1％，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的球磨料与12wt％的聚丙烯醇水溶液，所述聚丙烯醇水溶液的质量为烘干后球磨料质量的10wt％，然后在700kg/cm2压力下过60目筛，得到铁氧体粉料；
(3)步骤(2)所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3.5g/cm3；所述烧结为：以3℃/min的升温速率升温至1400℃，保温为12h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前3h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度300℃。
性能测试
对实施例1-11以及对比例1-6提供的适用于5G射频器的微波铁氧体材料经磨加工后进行饱和磁矩强度4πMs、介电常数、介电损耗、密度、铁磁共振线宽以及居里温度测试。将样品加工成Φ2.5mm圆球测试饱和磁矩强度4πMs和居里温度；采用排水法测定样品密度；按照IEC60556标准测试介电常数，测试频率为10.7GHz，样品尺寸为1.6mm的圆柱；按照GB/T9633-88标准测试铁磁共振线宽，所得结果如表1所示。
表1
综上所述，本发明引入双组份微波铁氧体材料配方，通过添加Bi3+可以提高材料的介电常数同时降低居里温度；添加Nb5+取代Fe3+，能够促进Bi3+取代Y3+，抑制其它相生成；添加V5+取代Fe3+、Gd3+取代Y3+可以改善饱和磁矩强度4πMs，同时居里温度不会降低；本发明提供的微波铁氧体材料制备方法中，通过控制球磨工艺参数，提高了铁氧体粉料的结合强度，减少了铁氧体材料中的孔隙率，降低了最终所得微波铁氧体材料的共振线宽；调节合理的烧结温度，避免了烧结温度过高、时间过长造成的晶粒过分长大，有利于形成晶粒尺寸分布良好的微波铁氧体材料；本发明提供的微波铁氧体材料，能够满足5G射频器的小型化、轻量化要求，饱和磁矩强度4πMs可达1860Gs，介电常数ε在13.8以上，介电损耗tgδe≤2.2×10-4，居里温度可达275℃，且共振线宽ΔH不超过23Oe。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (50)
1.一种适用于5G射频器的微波铁氧体材料，其特征在于，所述微波铁氧体材料的制备原料包括第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料；
所述第一微波铁氧体材料为：Y(3-a-b)BiaCabFe(5-c-d-e-f)NbcZrdIneMnfO12，其中，0＜a≤0.5，0＜b＜1.2，0＜c≤0.3，0＜d≤0.6，0＜e≤0.6，0＜f≤0.6，b=2c+d-f；
所述第二微波铁氧体材料为：Y(3-g-h)GdgCahFe（5-i-j-k-n）ViGejInkTinO12，其中，0＜g≤0.5，0＜h≤1.8，0＜i≤0.3，0＜j≤0.6，0＜k≤0.6，0＜n≤0.6，h=2i+j+n；
所述第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料的质量比为(0.5-2):1。
2.一种如权利要求1所述微波铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按配方量混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，湿法球磨，得到混合料；
（2）步骤（1）所得混合料依次经烘干、过筛以及造粒，得到铁氧体粉料；
（3）步骤（2）所得铁氧体粉料依次经成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述湿法球磨中粉料、研磨球与助磨剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述湿法球磨的时间为15-25h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述湿法球磨的转速为30-70r/min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述烘干的温度为110-130℃。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5%。
11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述造粒为混合过筛后的混合料与粘结剂，然后在压力下过筛，得到铁氧体粉料。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的质量为所述混合料质量的5-15wt%。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇水溶液。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数为5-20wt%。
15.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述压力为300-1200kg/cm2。
16.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述过筛所用筛网的目数为30-100目。
17.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述成型的密度为3-4g/cm3。
18.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述成型的坯体包括圆柱体或正方体。
19.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述烧结为：以2-5℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温为6-20h。
20.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前1-6h。
21.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度100-500℃。
22.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
（a）按配方量混合第一制备原料，经湿法球磨得到混合料；
（b）步骤（a）所得混合料依次经烘干、过筛以及预烧，得到第一微波铁氧体材料。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述湿法球磨中第一制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)。
24.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述湿法球磨的时间为15-25h。
25.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述湿法球磨的转速为30-70r/min。
26.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述第一制备原料包括Y2O3、CaCO3、Fe2O3、ZrO2、MnCO3、InO2、Bi2O3以及Nb2O5。
27.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
28.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合。
29.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括柠檬酸铵和/或氨水。
30.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
31.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述烘干的温度为110-130℃。
32.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5%。
33.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述预烧为：以1-2℃/min的升温速率升温至560-1100℃，保温2-12h。
34.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度。
35.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃。
36.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
（I）按配方量混合第二制备原料，经湿法球磨得到混合料；
（II）步骤（I）所得混合料依次经烘干、过筛以及预烧，得到第二微波铁氧体材料。
37.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（I）所述湿法球磨中第二制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)。
38.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（I）所述湿法球磨的时间为15-25h。
39.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（I）所述湿法球磨的转速为30-70r/min。
40.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（I）所述第二制备原料包括Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Gd2O3、GeO2、InO2、TiO2以及V2O5。
41.根据权利要求37所述的制备方法，其特征在于，所述研磨球包括锆球和/或钢球。
42.根据权利要求37所述的制备方法，其特征在于，所述助磨剂包括去离子水、酒精、丙酮、正丙醇或氨水中的任意一种或至少两种的组合。
43.根据权利要求37所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括柠檬酸铵和/或氨水。
44.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（I）所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm。
45.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（II）所述烘干的温度为110-130℃。
46.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（II）所述烘干的终点为使含水率降低至0.05-5%。
47.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（II）所述预烧为：以1-2℃/min的升温速率升温至560-1100℃，保温2-12h。
48.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（II）所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度。
49.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，步骤（II）所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃。
50.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按配方量混合第一微波铁氧体材料与第二微波铁氧体材料，在30-70r/min下湿法球磨15-25h，得到混合料；所述湿法球磨中粉料、研磨球与助磨剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5)；所得混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
（2）110-130℃下烘干步骤（1）所得混合料至含水率降低至0.05-5%，过筛后进行造粒；所述造粒为混合过筛后的混合料与粘结剂，然后在300-1200kg/cm2压力下过30-100目筛，得到铁氧体粉料；
（3）步骤（2）所述铁氧体粉料依次进行成型与烧结，得到所述适用于5G射频器的微波铁氧体材料；所述成型的密度为3-4g/cm3；所述烧结为：以2-5℃/min的升温速率升温至1300-1500℃，保温为6-20h；所述烧结时通氧的起始时间为保温结束前1-6h；所述烧结时结束通氧的温度为低于烧结温度100-500℃；
步骤（1）所述第一微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
（a）按配方量混合第一制备原料，在20-80r/min下湿法球磨10-40h后得到混合料；所述湿法球磨中第一制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)；所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
（b）步骤（a）所得混合料依次经110-130℃烘干至含水率降低到0.05-5%、过筛，然后以1-2℃/min升温至560-1100℃进行预烧，保温2-12h，得到第一微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃；
步骤（1）所述第二微波铁氧体材料采用如下方法制备得到：
（I）按配方量混合第二制备原料，在20-80r/min下湿法球磨10-40h后得到混合料；所述湿法球磨中第二制备原料、研磨球、助磨剂以及分散剂的质量比为1:(1-5):(0.6-2.5):(0.003-0.01)；所述混合料的粒径范围为D50:0.005-2μm，D90:0.05-4μm，D99:0.05-4μm；
（II）步骤（I）所得混合料依次经110-130℃烘干至含水率降低到0.05-5%、过筛，然后以1-2℃/min升温至560-1100℃进行预烧，保温2-12h，得到第二微波铁氧体材料；所述预烧的通氧起始温度为：温度达到预烧温度；所述预烧的通氧结束温度为：低于预烧温度100-200℃。
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Denomination of invention: A microwave ferrite material suitable for 5G RF devices and its preparation method Granted publication date: 20230414 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2024330000729 |
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