CN117326861A - 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法 - Google Patents

一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117326861A
CN117326861A CN202311262034.3A CN202311262034A CN117326861A CN 117326861 A CN117326861 A CN 117326861A CN 202311262034 A CN202311262034 A CN 202311262034A CN 117326861 A CN117326861 A CN 117326861A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide
wave
absorbing material
ferrite wave
zinc ferrite
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.)
Pending
Application number
CN202311262034.3A
Other languages
English (en)
Inventor
史慧刚
郭骏
刘忠庆
杨正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Wave Vector New Material Technology Co ltd
Lanzhou University
Original Assignee
Suzhou Wave Vector New Material Technology Co ltd
Lanzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Wave Vector New Material Technology Co ltd, Lanzhou University filed Critical Suzhou Wave Vector New Material Technology Co ltd
Priority to CN202311262034.3A priority Critical patent/CN117326861A/zh
Publication of CN117326861A publication Critical patent/CN117326861A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2658—Other ferrites containing manganese or zinc, e.g. Mn-Zn ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2608—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese, zinc, nickel, copper or cobalt and one or more ferrites of the group comprising rare earth metals, alkali metals, alkaline earth metals or lead
    • C04B35/2625—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese, zinc, nickel, copper or cobalt and one or more ferrites of the group comprising rare earth metals, alkali metals, alkaline earth metals or lead containing magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/265—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese or zinc and one or more ferrites of the group comprising nickel, copper or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342—Oxides
    • H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3263—Mn3O4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C04B2235/3277—Co3O4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
    • C04B2235/6584—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures at an oxygen percentage below that of air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Magnetic Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于磁性材料技术领域，提供了一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法。该方法包含下列步骤：将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合进行预烧，得到预烧料；将预烧料与聚乙烯醇溶液混合、成型，得到生坯；在氮气和氧气混合气氛下，将生坯进行烧结，得到锰锌铁氧体吸波材料。本发明制备工艺简单，成本可控，适合规模化生产，得到的锰锌铁氧体吸波材料在微波低频P波段具有良好的吸波性能，在5.00mm厚度下，其反射损耗最低可达‑28dB，基本可以覆盖整个波段。本发明制备的锰锌铁氧体吸波材料作为一种单一型吸收剂，尤其在民用领域具有广泛的应用前景。

Description

一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，电子通讯及通信设备极大地改善了人们的日常生活，但电子产品工作时所产生的电磁辐射和电磁干扰会给人们的身体和生产生活带来一定程度的危害。吸波材料则能有效消除电磁辐射的污染，被广泛应用于国防、军事、民用、医疗等领域。
尖晶石结构的锰锌铁氧体既有介电特性，又有磁特性，是一种双复合型损耗材料，并且在低频下有较高的磁导率，使其在GHz频率以下具有可观的吸波性能。根据美联邦通信委员会和欧盟标准，要求电磁兼容(EMC)实验的测试频率下限为30MHz，因此吸波材料的低频吸波性能引起了诸多关注。同时，当前的吸波材料朝着“薄、轻、强、宽”的方向发展，也就是厚度更薄、质量更轻、吸收更强、吸收频段更宽。但对于锰锌铁氧体材料，在微波波段低频范围内，由于频率低，波长较长，根据1/4波长理论，作为吸波材料实际使用时，会存在厚度过大的问题，这对工业化生产和应用产生了很大的挑战。同时，调节其介电常数和磁导率的阻抗匹配问题也是一个难点。根据现有技术报道，CN114591075A公开了一种锰锌铁氧体软磁合金吸波材料及制备工艺，解决了现有的锰锌铁氧体吸波材料在GHz以上波段的吸收频带窄，吸波性能差的问题，采用了流延机处理得到流延膜片，最后烧结得到待测样品。具体表现为在厚度仅为2.5mm处，有效带宽为1GHz(15～16GHz)，最低吸收值为-12.76dB(15.6GHz)，当厚度为4.5mm时，有效带宽为1.9GHz(7.1～9GHz)，最低吸收值为-11.5dB，此专利是涉及1GHz以上的吸波材料。CN111138184A公开了一种碳复合铈掺杂的锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法，使用水热法制备的锰锌铁氧体吸波材料，在模拟厚度2.5mm处，小于-10dB的吸收带宽达到了10GHz，在2～18GHz范围内具有良好的吸波性能和有效吸收带宽，此专利同样是涉及1GHz以上的吸波材料。
综合以上分析，现有对锰锌铁氧体吸波材料的研究大部分集中在GHz以上的波段，对MHz范围内的吸波性能鲜有关注，同时在MHz的吸波性能不够可观，不能够满足服役环境的需要。因此，设计并制备在低频P波段具有良好吸波性能的锰锌铁氧体材料是具有实际生产意义的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种锰锌铁氧体吸波材料的制备方法，包含下列步骤：
(1)将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合进行预烧，得到预烧料；
(2)将预烧料与聚乙烯醇溶液混合、成型，得到生坯；
(3)在氮气和氧气混合气氛下，将生坯进行烧结，得到所述的锰锌铁氧体吸波材料。
作为优选，步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量比为64～70：14～20：13～16。
作为优选，步骤(1)中混合的原料中还包含离子取代试剂；
所述离子取代试剂包含四氧化三钴、氧化铜和氧化镁中的一种或几种；
所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量比为64～70：14～20：13～16：0～5，且离子取代试剂的质量不为0。
作为优选，步骤(1)所述预烧的温度为800～1000℃，时间为2.0～3.5h。
作为优选，步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量分数为2～10％；
步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比为100：8～12；
当包含离子取代试剂时，所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比为100：8～12。
作为优选，步骤(2)所述成型的压力为500～800kg/cm2，保压时间为1.5～2.5min。
作为优选，步骤(3)所述烧结的升温速率为3～8℃/min，所述烧结的目标温度为1300～1350℃，到达目标温度后的保温时间为3～5h；
混合气氛中氧气的体积分数为2～25％。
本发明还提供了所述制备方法得到的锰锌铁氧体吸波材料。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种锰锌铁氧体吸波材料的制备方法，包含下列步骤：将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合进行预烧，得到预烧料；将预烧料与聚乙烯醇溶液混合、成型，得到生坯；在氮气和氧气混合气氛下，将生坯进行烧结，得到锰锌铁氧体吸波材料。本发明制备工艺简单，成本可控，适合规模化生产，制备得到的锰锌铁氧体吸波材料在微波低频P波段具有良好的吸波性能，在5.00mm的厚度下，其反射损耗最低可达-28dB，基本可以覆盖整个波段。本发明制备得到的锰锌铁氧体吸波材料作为一种单一型吸收剂，尤其在民用领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的XRD表征图，其中，2θ(degree)—2θ(°)，Intensity(a.u.)—强度(a.u.)；
图2为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图(图2中，图(1)为实施例1所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(2)为实施例2所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(3)为实施例3所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(4)为实施例4所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图)；
图3为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图(图3中，图(1)为实施例1所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(2)为实施例2所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(3)为实施例3所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(4)为实施例4所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图)，其中，H(A/m)—磁场强度(A/m)，B(T)—磁感应强度(T)；
图4为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的磁导率谱图，其中，Frequency(HZ)—频率(HZ)，Complexpermeability—复数磁导率；
图5为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的介电常数谱图，其中，Frequency(HZ)—频率(HZ)，Complexpermittivity—复数介电常数；
图6为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的反射损耗谱图，其中，Frequency(MHZ)—频率(MHZ)，RL(dB)—反射损耗(dB)；
图7为实施例2和对比例1所得锰锌铁氧体吸波材料的反射损耗谱图，其中，Frequency(MHZ)—频率(MHZ)，RL(dB)—反射损耗(dB)。
具体实施方式
本发明提供了一种锰锌铁氧体吸波材料的制备方法，包含下列步骤：
(1)将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合进行预烧，得到预烧料；
(2)将预烧料与聚乙烯醇溶液混合、成型，得到生坯；
(3)在氮气和氧气混合气氛下，将生坯进行烧结，得到所述的锰锌铁氧体吸波材料。
在本发明中，步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量比优选为64～70：14～20：13～16，进一步优选为65～69：15～19：13.5～15.5，更优选为66～67：16～18：14～15。
在本发明中，步骤(1)中混合的原料中还包含离子取代试剂；所述离子取代试剂优选包含四氧化三钴、氧化铜和氧化镁中的一种或几种。
在本发明中，所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量比优选为64～70：14～20：13～16：0～5；且离子取代试剂的质量不为0，进一步优选为65～69：15～19：13.5～15.5：1～4，更优选为66～67：16～18：14～15：2～3。
在本发明中，步骤(1)混合后，将得到的混合物料与水混合，进行球磨，然后进行干燥，干燥结束后压成饼坯，再进行预烧。
在本发明中，所述混合物料与水的质量比优选为1：1～2，进一步优选为1：1.2～1.8，更优选为1：1.5～1.6；所述球磨的转速优选为80～120r/min，进一步优选为90～110r/min，更优选为100～105r/min；所述球磨的时间优选为3～5h，进一步优选为3.5～4.5h，更优选为3.7～4h；所述干燥的温度优选为60～120℃，进一步优选为70～110℃，更优选为90～100℃；所述干燥的时间优选为8～12h，进一步优选为9～11h，更优选为10～10.5h。
在本发明中，步骤(1)所述预烧的温度优选为800～1000℃，进一步优选为850～950℃，更优选为900～920℃；时间优选为2.0～3.5h，进一步优选为2.5～3.0h，更优选为2.7～2.8h。
在本发明中，步骤(1)预烧结束后，将得到的样品进行粗破碎，得到破碎粉料，然后加入水进行球磨，球磨结束后进行干燥，再进行步骤(2)。
在本发明中，所述破碎粉料与水的质量比优选为1：1～2，进一步优选为1：1.2～1.8，更优选为1：1.5～1.6；所述球磨的转速优选为130～170r/min，进一步优选为140～160r/min，更优选为150～155r/min；所述球磨的时间优选为5～7h，进一步优选为5.5～6.5h，更优选为5.7～6h；所述干燥的温度优选为60～120℃，进一步优选为70～110℃，更优选为90～100℃；所述干燥的时间优选为8～12h，进一步优选为9～11h，更优选为10～10.5h。
在本发明中，步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量分数优选为2～10％，进一步优选为3～8％，更优选为5～6％。
在本发明中，步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比优选为100：8～12，进一步优选为100：9～11，更优选为100：10～10.5。
在本发明中，当包含离子取代试剂时，所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比优选为100：8～12，进一步优选为100：9～11，更优选为100：10～10.5。
在本发明中，将预烧料与聚乙烯醇溶液混合后进行造粒，然后进行成型的工序。
在本发明中，所述造粒通过本领域常规技术手段完成。
在本发明中，步骤(2)所述成型的压力优选为500～800kg/cm2，进一步优选为600～700kg/cm2，更优选为630～650kg/cm2；保压时间优选为1.5～2.5min，进一步优选为1.7～2.3min，更优选为2～2.2min。
在本发明中，步骤(3)所述烧结的升温速率优选为3～8℃/min，进一步优选为4～7℃/min，更优选为5～6℃/min；所述烧结的目标温度优选为1300～1350℃，进一步优选为1310～1340℃，更优选为1320～1330℃；到达目标温度后的保温时间优选为3～5h，进一步优选为3.5～4.5h，更优选为3.7～4h。
在本发明中，升温和烧结的过程中，通过调节混合气氛中氮气和氧气的体积比来控制氧含量，具体为混合气氛中氧气的体积分数优选为2～25％，进一步优选为5～20％，更优选为10～15％；这样的气氛下烧结相比于空气烧结可以获得更高性能的锰锌铁氧体吸波材料。
在本发明中，烧结结束后，进行降温，得到所述的锰锌铁氧体吸波材料。
在本发明中，降温包含下列步骤：烧结结束后，停止通入氮气和氧气，使体系降温至第一温度，然后采用抽真空的方式降温至第二温度，然后再通入氮气，在氮气气氛下随炉冷却至目标温度；本发明采用分级降温冷却及抽真空的方式来控制氧含量；另外采用抽真空的方式可以保证样品不会因为冷却速率过快而开裂，且内应力较小。
在本发明中，所述第一温度优选为1180～1220℃，进一步优选为1190～1210℃，更优选为1200～1205℃；所述第二温度优选为680～720℃，进一步优选为690～710℃，更优选为700～705℃；所述目标温度优选为20～30℃，进一步优选为22～28℃，更优选为25～26℃。
在本发明中，烧结阶段和降温阶段氧含量的控制是保证锰锌铁氧体材料获得良好吸波性能的一个关键步骤。本发明在烧结阶段通入N2和O2的混合气氛，通过设定一定含量的O2，来控制氧含量；在降温阶段先停止通入氮气和氧气，使体系降温至第一温度，然后采用抽真空冷却，最后通氮的方式控制冷却阶段的氧含量，保证样品在一个平衡气氛中冷却，以此具有良好的磁学性能和吸波性能，能够实现P波段电磁波的最大吸收。
本发明还提供了所述制备方法得到的锰锌铁氧体吸波材料。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌(三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌的总重量为150g，三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌的质量比为65.59：18.64：15.77)混合，得到混合物料，然后将混合物料与水(混合物料与水的质量比为1：1.5)混合，以100r/min的转速球磨4h，然后在100℃下干燥10h，干燥结束后压成饼坯，在900℃下进行预烧，设置保温时间为3h，将得到的样品进行粗破碎，得到破碎粉料，然后加入水(破碎粉料与水的质量比为1：1.5)，以150r/min的转速球磨6h，球磨结束后在100℃下干燥10h，再加入15g质量分数为6％的聚乙烯醇溶液，进行造粒，然后在650kg/cm2的压力下成型，设置保压时间为2min，得到外径为7mm，内径为3mm的生坯；
在氮气和氧气混合气氛下，将生坯以5℃/min的升温速率升温至1320℃进行烧结(升温和烧结的过程中，混合气氛中氧气的体积分数为20％)，设置保温时间为3h，烧结结束后，停止通入氮气和氧气，使体系降温至1200℃，然后采用抽真空的方式降温至700℃，然后再通入氮气，在氮气气氛下随炉冷却至25℃，得到锰锌铁氧体吸波材料。
实施例2
控制实施例1中其它条件不变，在预烧的混合物料中加入氧化铜，设置三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、氧化铜的总重量为150g，三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、氧化铜的质量比为67：16.42：14.34：2.24，得到锰锌铁氧体吸波材料。
实施例3
控制实施例1中其它条件不变，在预烧的混合物料中加入四氧化三钴，设置三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、四氧化三钴的总重量为150g，三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、四氧化三钴的质量比为66.08：19.42：13.82：0.68，得到锰锌铁氧体吸波材料。
实施例4
控制实施例1中其它条件不变，在预烧的混合物料中加入氧化镁和氧化铜的混合物，设置三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、氧化镁、氧化铜的总重量为150g，三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌、氧化镁、氧化铜的质量比为65.92：14.85：15.85：1.02：2.36，得到锰锌铁氧体吸波材料。
对比例1
控制实施例2中其它条件不变，在烧结结束后体系降温至1200℃的过程中停止通氧气，继续通氮气。
将实施例1～4得到的样品进行XRD和SEM微观结构表征分析，得到实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的XRD表征图，如图1所示；实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，如图2所示(图2中，图(1)为实施例1所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(2)为实施例2所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(3)为实施例3所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图，图(4)为实施例4所得锰锌铁氧体吸波材料的SEM表征图)。从图1中可以看出，实施例1～4都生成了纯尖晶石铁氧体相，没有杂相生成；从图2中可以看出，实施例1～4颗粒尺寸均匀，致密性较好。
将实施例1～4得到的样品在静态直流下进行磁性参数测试，得到实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，如图3所示(图3中，图(1)为实施例1所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(2)为实施例2所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(3)为实施例3所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图，图(4)为实施例4所得锰锌铁氧体吸波材料的B-H回线图)；使用矢量网络分析仪测量了实施例1～4得到样品的电磁参数，得到图4和图5，图4为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的磁导率谱图；
图5为实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的介电常数谱图；把图4和图5中得到的复数磁导率、复数介电常数及样品厚度代入传输线理论计算公式计算反射损耗值，得到实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的反射损耗谱图，如图6所示。从图3中可以看出样品的饱和磁感应强度以及矫顽力；从图4中可以看出，复数磁导率随频率变化的关系呈现频散分布，随着频率的增加，复数磁导率降低；从图5中可以看出，在此频率范围内，样品的复数介电常数几乎不随频率变化。
此外，将图6中的具体结果记录于表1中，得到实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的吸波性能结果，如表1所示；在一定材料厚度下，一般用反射损耗(RL)来评价材料的吸波性能，当RL＜-10dB时，材料将吸收90％的入射电磁波能量；当RL＜-20dB时，材料将吸收99％的入射电磁波能量。
表1实施例1～4所得锰锌铁氧体吸波材料的吸波性能结果
由表1可知，实施例1～4制备得到了覆盖整个P波段的、吸波性能良好的锰锌铁氧体材料。
采用相同的测试方法，得到实施例2和对比例1所得锰锌铁氧体吸波材料的反射损耗谱图，如图7所示；从图7中可以看出，同一厚度下，采用不同的控氧方式，对比例1的最低反射损耗值要比实施例2的少-5dB。
由以上实施例可知，本发明制备工艺简单，成本可控，适合规模化生产，制备得到的锰锌铁氧体吸波材料在微波低频P波段具有良好的吸波性能，在5.00mm的厚度下，其反射损耗值最低可达-28dB，基本可以覆盖整个波段。本发明制备得到的锰锌铁氧体吸波材料作为一种单一型吸收剂，尤其在民用领域具有广泛的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锰锌铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合进行预烧，得到预烧料；
(2)将预烧料与聚乙烯醇溶液混合、成型，得到生坯；
(3)在氮气和氧气混合气氛下，将生坯进行烧结，得到所述的锰锌铁氧体吸波材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量比为64～70：14～20：13～16。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合的原料中还包含离子取代试剂；
所述离子取代试剂包含四氧化三钴、氧化铜和氧化镁中的一种或几种；
所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量比为64～70：14～20：13～16：0～5，且离子取代试剂的质量不为0。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预烧的温度为800～1000℃，时间为2.0～3.5h。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量分数为2～10％；
步骤(1)所述三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比为100：8～12；
当包含离子取代试剂时，所述三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌和离子取代试剂的质量和与步骤(2)所述聚乙烯醇溶液的质量比为100：8～12。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述成型的压力为500～800kg/cm2，保压时间为1.5～2.5min。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述烧结的升温速率为3～8℃/min，所述烧结的目标温度为1300～1350℃，到达目标温度后的保温时间为3～5h；
混合气氛中氧气的体积分数为2～25％。
8.权利要求1～7任意一项所述制备方法得到的锰锌铁氧体吸波材料。
CN202311262034.3A 2023-09-27 2023-09-27 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法 Pending CN117326861A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311262034.3A CN117326861A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311262034.3A CN117326861A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117326861A true CN117326861A (zh) 2024-01-02

Family

ID=89282347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311262034.3A Pending CN117326861A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117326861A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110012656B (zh) 一种纳米复合吸波材料的制备方法
CN113088251B (zh) 一种双金属MOFs衍生Fe3O4/Fe/C复合吸波材料的制备方法
CN110526702B (zh) 一种碳复合锰锌铁氧体宽频吸波材料的制备方法
CN105290421A (zh) 一种s波段吸波材料的制备方法
CN114736010B (zh) 一种高熵氧化物陶瓷及其制备方法和作为电磁波吸收材料的应用
CN109867517B (zh) 一种wpc及nfc兼用高频高磁导率低损耗镍锌铁氧体及其制备方法
CN103409669A (zh) MnAl合金磁性吸波材料及其制备方法
US20230063025A1 (en) Preparation and application in wave absorption of titanium sulfide nanomaterial and composite material thereof
EP4253346A1 (en) Ferrite material for electromagnetic absorption and shielding, and electromagnetic wave absorber and preparation method therefor
JP3584438B2 (ja) Ｍｎ−Ｚｎフェライトおよびその製造方法
CN108865060A (zh) 基于5g通信的石墨烯复合吸波材料的制备方法及其应用
CN106495700B (zh) 一种前驱体转化法制备掺杂稀土氧化物的SiCN(Fe)前驱体陶瓷的方法
CN103011792B (zh) 一种毫米波段电磁波吸收剂的制备方法
CN104376942B (zh) PrNdFeB磁性吸波材料及其制备方法
CN113956027A (zh) 一种铁氧体吸波材料及其制备方法
CN102153338A (zh) 一种渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷吸波材料及其制备方法
CN106521312B (zh) 一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法
CN108147823B (zh) 一种含镍硅碳氮前驱体陶瓷的制备方法
CN104671764B (zh) 一种铌掺杂钡铁氧体吸波粉体材料及制备方法
CN111205078A (zh) 一种Bi1-xNdxFeO3稀土铁氧体磁性吸波材料的制备方法
CN103242037B (zh) 在l波段内具有高磁损耗的六角铁氧体材料及制备方法
CN106848597B (zh) 一种具有替代原子调制特性的电磁波吸收材料及其制备方法
CN113045304A (zh) 一种混合尖晶石结构的铁氧体吸波材料与制备方法
CN117326861A (zh) 一种锰锌铁氧体吸波材料及其制备方法
CN104402417B (zh) 稀土ReCrO3磁性吸波材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination