DE112009001356B4 - Improved hexagonal ferrite material and method of making and using it - Google Patents

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Abstract

Eine elektrische Komponente, umfassend Ba3-yMxCo2Fe24O41, wobei Ba Barium ist, M mindestens ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium ist, Co Kobalt ist, Fe Eisen ist, O Sauerstoff ist, mit 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ x.
Figure DE112009001356B4_0000
An electrical component comprising Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , wherein Ba is barium, M is at least one alkali metal selected from the group consisting of potassium and rubidium, Co is cobalt, Fe is iron, O is oxygen, with 0 <x ≤ 1 and 0 <y ≤ x.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
  • 1. Ausführungsformen und Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung sind auf magnetische Materialien, die zur Verwendung in Hochfrequenz-Anwendungen geeignet sind, Verfahren zur Herstellung dieser Materialien und auf Vorrichtungen, die diese Materialien einschließen, gerichtet.1. Embodiments and aspects of the present invention are directed to magnetic materials suitable for use in radio frequency applications, methods of making these materials, and devices incorporating these materials.
  • 2. Erörterung des verwandten Fachgebiets
    Die Druckschrift JP 2006-076872 A offenbart einen gesinterten Körper mit einem hexagonalen Z-Phasen-Ferrit gemäß der allgemeinen Formel Ba3+aCo2-bFe24-cO41, wobei a<0.6, b<0.4 und c<0.2 in einem Molenverhältnis sind. Der Z-Ferrit weist eine Amplitudenpermeabilität von mehr als 13 auf.
    2. Discussion of the Related Art
    The publication JP 2006-076872 A discloses a sintered body having a hexagonal Z-phase ferrite of the general formula Ba 3 Co + a 2 b Fe 24-c O 41, wherein a <0.6, b <0.4, and c <0.2 are in a mole ratio. The Z-ferrite has an amplitude permeability of more than 13.
  • Bestimmte elektrische Vorrichtungen, die in Hochfrequenz-Anwendungen (z. B. 800 MHz bis 2,5 GHz) verwendet werden, wie Transformatoren, Drosselspulen, Zirkulatoren und Absorber, können ein magnetisches Material nutzen, wie einen keramischen Ferrit, um ihre Funktionalität zu ermöglichen oder zu verbessern.Certain electrical devices used in radio frequency applications (eg, 800 MHz to 2.5 GHz), such as transformers, inductors, circulators, and absorbers, may use a magnetic material, such as a ceramic ferrite, to facilitate their functionality or improve.
  • Verschiedene hexagonale Ferritmaterialien sind als Komponenten von Vorrichtungen, wie beispielsweise Hochfrequenz-Drosselspulen, genutzt worden. Diese Materialien sind im Allgemeinen Kombinationen von Barium oder Strontium, einem zweiwertigen Übergangsmetallelement, wie Ni, Co, Mn, Zn oder Fe, und dreiwertigem Eisenoxid. Diese Verbindungen können sich in einer Vielzahl von Kristallstrukturen, die auf der Magnetoplumbit-Zelle basieren, welche üblicherweise als M-Phase, W-Phase, Y-Phase, Z-Phase, X-Phase oder U-Phase bezeichnet werden, bilden.Various hexagonal ferrite materials have been used as components of devices such as high frequency choke coils. These materials are generally combinations of barium or strontium, a divalent transition metal element such as Ni, Co, Mn, Zn or Fe, and trivalent iron oxide. These compounds may form in a variety of magnetoplumbite cell-based crystal structures commonly referred to as M-phase, W-phase, Y-phase, Z-phase, X-phase or U-phase.
  • Ein magnetisches Material, welches hohe magnetische Permeabilität bei Frequenzen bis zu etwa 500 MHz zeigt, ist Bariumcobaltferrit der Z-Phase (Ba3Co2Fe24O41), welcher üblicherweise mit Co2Z abgekürzt wird.A magnetic material exhibiting high magnetic permeability at frequencies up to about 500 MHz is Z-phase barium cobalt ferrite (Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ), which is commonly abbreviated Co 2 Z.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
  • Eine Klasse von Materialien gemäß einigen Ausführungsformen und Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung kann elektrische Vorrichtungen mit überlegenen Betriebsmerkmalen, die bei hohen Frequenzen betrieben werden, erleichtern. Das Dotieren von Co2Z mit geringen Mengen eines Alkalimetalls, wie Kalium, Natrium oder Rubidium, erleichtert die Beibehaltung einer deutlichen magnetischen Permeabilität bei hohen Frequenzen verglichen mit dem, was zuvor für Materialien auf Co2Z-Basis erhalten wurde. Die magnetische Permeabilität des Materials wird bei annehmbaren Verlusten bei viel höheren Frequenzen im Vergleich zu nicht modifizierten Ferriten beibehalten. Dies dehnt die mit der Frequenz verknüpfte Begrenzung in Vorrichtungen, wie beispielsweise Drosselspulen oder Antennen, aus.One class of materials according to some embodiments and aspects of the present invention may facilitate electrical devices having superior operating characteristics operating at high frequencies. Doping Co 2 Z with small amounts of an alkali metal such as potassium, sodium or rubidium facilitates retention of significant magnetic permeability at high frequencies compared to that previously obtained for Co 2 Z-based materials. The magnetic permeability of the material is maintained at acceptable losses at much higher frequencies compared to unmodified ferrites. This expands the frequency-related limitation in devices such as inductors or antennas.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindung, umfassend einen mit Alkalimetall dotierten Hexaferrit, bereitgestellt. In Übereinstimmung mit einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung weist diese Verbindung die Formel Ba3-yMxCo2Fe24O41, auf, wobei x in einem Bereich von 0 bis etwa 1 liegt, y weniger als x ist und M ein oder mehrere Alkalimetalle ist. Gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten ist M ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst der mit Alkalimetall dotierte Hexaferrit Ba3Co2Fe24O41, das mit bis zu etwa I Gewichtsprozent eines Alkalimetalls dotiert ist, wobei das Alkalimetall mindestens eines aus Kalium und Rubidium ist. Gemäß einigen Gesichtspunkten liegt der mittlere Korndurchmesser der Verbindung in einem Bereich zwischen etwa 5 µm und etwa 1 mm. Gemäß weiteren Gesichtspunkten umfasst der mit Alkalimetall dotierte Hexaferrit einen Ferrit vom Z-TypAccording to one embodiment of the present invention, a compound comprising an alkali metal-doped hexaferrite is provided. In accordance with one or more aspects of the present invention, this compound has the formula Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , where x is in a range of 0 to about 1, y is less than x, and M is or more alkali metals. In one or more aspects, M is an alkali metal selected from the group consisting of potassium and rubidium. In some aspects, the alkali metal doped hexaferrite comprises Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 doped with up to about 1 weight percent of an alkali metal, wherein the alkali metal is at least one of potassium and rubidium. In some aspects, the average grain diameter of the compound is in a range between about 5 μm and about 1 mm. In other aspects, the alkali metal-doped hexaferrite comprises a Z-type ferrite
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Komponente bereitgestellt, umfassend Ba3-yMxCo2Fe24O41, mit x zwischen 0 und 1 und y kleiner oder gleich x. Gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten ist die elektrische Komponente ein Radiofrequenz-Femtzirkulator, welcher gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten als ein Isolator konfiguriert ist. Gemäß einem oder mehreren anderen Gesichtspunkten ist die elektrische Komponente eine beliebige aus einer Drosselspule, einem Transformator und einer Antenne.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrical component comprising Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 with x between 0 and 1 and y less than or equal to x. In one or more aspects, the electrical component is a radiofrequency remote circulator configured as an isolator according to one or more aspects. In one or more other aspects, the electrical component is any one of a choke coil, a transformer, and an antenna.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung von Hexaferrit bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Vorstufengemischs, umfassend eine Bariumquelle, eine Cobaltquelle und eine Eisenquelle, Einbringen einer Alkalimetallquelle in das Vorstufengemisch, wodurch ein Alkalimetall enthaltendes Gemisch hergestellt wird, und Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs auf eine erste Temperatur von mindestens 1100 °C für eine erste Zeitdauer, die zur Bildung von Hexaferrit-Teilchen ausreicht. Gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten umfasst dieses Verfahren ferner Aussetzen des Vorstufengemischs einer Sauerstoffquelle. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst die Sauerstoffquelle mindestens eine Sauerstoff enthaltende Verbindung eines beliebigen aus Barium, Cobalt, Eisen und einem Alkalimetall. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst die Sauerstoffquelle ein Gas. Gemäß weiteren Gesichtspunkten liegt die erste Temperatur in einem Bereich von 1100 °C bis etwa 1300 °C und liegt die erste Dauer in einem Bereich von etwa zwei Stunden bis etwa 12 Stunden. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst das Verfahren ferner Vermahlen der Hexaferrit-Teilchen zu einem Pulver mit einem Median des Teilchendurchmessers im Bereich von etwa einem Mikrometer bis etwa vier Mikrometer. Gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten umfasst das Verfahren ferner Erhitzen des Pulvers auf eine zweite Temperatur in einem Bereich von etwa 1150 °C bis etwa 1450 °C für eine zweite Zeitdauer, die zur Bildung von gesintertem Hexaferrit ausreicht, in einem Bereich von etwa zwei Stunden bis etwa 12 Stunden. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Erhitzen des Pulvers das Erhitzen des Pulvers unter einer Atmosphäre mit einem absoluten Sauerstoff-Partialdruck in einem Bereich von etwa 0,003 Pfund pro Quadratzoll (psi) bis etwa 20 Pfund pro Quadratzoll (psi) und gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Erhitzen des Pulvers das Erhitzen des Pulvers in einer Umgebung mit einer Aufheizgeschwindigkeit zwischen etwa 20 °C pro Stunde und 200 °C pro Stunde. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst das Verfahren ferner Abkühlen des gesinterten Hexaferrits in einer Umgebung, welche sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 °C pro Stunde nach Erhitzen des Pulvers abkühlt. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs das Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs unter einer Atmosphäre mit einem absoluten Sauerstoff-Partialdruck in einem Bereich von etwa 0,003 Pfund pro Quadratzoll (psi) bis etwa 20 Pfund pro Quadratzoll (psi) und gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs das Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs in einer Umgebung mit einer Aufheizgeschwindigkeit zwischen etwa 20 °C pro Stunde und 200 °C pro Stunde.According to another embodiment, a process for the production of hexaferrite is provided. The method comprises providing a precursor mixture comprising a barium source, a cobalt source and an iron source, introducing an alkali metal source into the precursor mixture to produce an alkali metal-containing mixture, and heating the alkali metal-containing mixture a first temperature of at least 1100 ° C for a first time sufficient to form hexaferrite particles. In one or more aspects, this method further comprises exposing the precursor mixture to an oxygen source. In some aspects, the oxygen source comprises at least one oxygen-containing compound of any of barium, cobalt, iron, and an alkali metal. In some aspects, the oxygen source comprises a gas. In other aspects, the first temperature ranges from 1100 ° C to about 1300 ° C, and the first duration ranges from about two hours to about 12 hours. In some aspects, the method further comprises milling the hexaferrite particles into a powder having a median particle diameter ranging from about one micron to about four microns. In one or more aspects, the method further comprises heating the powder to a second temperature in a range of about 1150 ° C to about 1450 ° C for a second time sufficient to form sintered hexaferrite in a range of about two hours to about 12 hours. In some aspects, heating the powder comprises heating the powder under an atmosphere having an absolute oxygen partial pressure in a range of about 0.003 pounds per square inch (psi) to about 20 pounds per square inch (psi) and, in some aspects, heating the powder comprises Heating the powder in an environment at a heating rate between about 20 ° C per hour and 200 ° C per hour. In some aspects, the method further comprises cooling the sintered hexaferrite in an environment that cools at a rate of about 80 ° C per hour after heating the powder. In some aspects, heating the alkali metal-containing mixture comprises heating the alkali metal-containing mixture under an atmosphere having an absolute oxygen partial pressure in a range of about 0.003 pounds per square inch (psi) to about 20 pounds per square inch (psi), and in some aspects Heating the alkali metal-containing mixture to heat the alkali metal-containing mixture in an environment at a heating rate between about 20 ° C per hour and 200 ° C per hour.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung von Hexaferrit bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Gemischs, umfassend eine Bariumquelle, eine Cobaltquelle und eine Eisenquelle, Calcinieren des Gemischs bei einer Temperatur, die mindestens 1100 °C beträgt, für eine Zeitdauer, die zur Bildung von Hexaferrit-Teilchen ausreicht, und Einbringen eines Alkalimetalls in die Hexaferrit-Teilchen. Gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten umfasst das Verfahren zur Herstellung eines dotierten Hexaferrits das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die zur Bereitstellung von dotiertem Hexaferrit mit mindestens einem gewünschten magnetischen Merkmal ausreicht. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer reellen Komponente der magnetischen Permeabilität des dotierten Hexaferrits entspricht, ausreicht. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Einbringen von mindestens einer Alkalimetallverbindung in Ba3Co2Fe24O41 in einer Menge, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer imaginären Komponente der magnetischen Permeabilität des dotierten Hexaferrits entspricht, ausreicht. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die zur Erhöhung des Verhältnisses von Permeabilität zu Permittivität µrr des dotierten Hexaferrits bei einer Frequenz von mindestens einer aus etwa 0,5 GHz und etwa 1 GHz relativ zu undotiertem Ba3Co2Fe24O41 ausreicht. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die zum Versehen des dotierten Hexaferrits mit einem Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität µrr von größer als etwa 0,8 bei einer Frequenz von mindestens einer aus etwa 0,5 GHz und etwa 1 GHz ausreicht. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die ausreicht, um dem dotierten Hexaferrit eine größere reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität bei einer Frequenz oberhalb von 1 GHz als diejenige von undotiertem Ba3Co2Fe24O41 zu verleihen. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die ausreicht, um dem dotierten Ba3Co2Fe24O41 eine größere reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als etwa 10 bei einer Frequenz oberhalb von 1 GHz zu verleihen. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die ausreicht, um dem dotierten Hexaferrit eine größere Resonanzfrequenz als diejenige von undotiertem Ba3Co2Fe24O41 zu verleihen. Gemäß einigen Gesichtspunkten umfasst Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 das Dotieren von Ba3Co2Fe24O41 mit mindestens einer Alkalimetallverbindung in einer Menge, die ausreicht, um dem dotierten Hexaferrit eine größere Resonanzfrequenz als 1 GHz zu verleihen.In another embodiment, a method of making hexaferrite is provided. The method comprises providing a mixture comprising a barium source, a cobalt source and an iron source, calcining the mixture at a temperature that is at least 1100 ° C for a time sufficient to form hexaferrite particles, and introducing an alkali metal into the hexaferrite particles. In one or more aspects, the method of producing a doped hexaferrite comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount sufficient to provide doped hexaferrite having at least one desired magnetic characteristic. In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of a real component of the magnetic permeability of the doped Hexaferrits corresponds, sufficient. In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 includes introducing at least one alkali metal compound into Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of an imaginary component of the magnetic permeability of the doped one Hexaferrits corresponds, sufficient. In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount effective to increase the ratio of permeability to permittivity μ r / ε r of the doped hexaferrite at a frequency of at least one of about 0.5 GHz and about 1 GHz relative to undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 . In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount effective to provide the doped hexaferrite with a ratio of permeability to permittivity μ r / ε r greater than about 0.8 at a frequency of at least one of about 0.5 GHz and about 1 GHz is sufficient. In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount sufficient to provide the doped hexaferrite with a greater real component of relative magnetic permeability in a Frequency above 1 GHz than that of undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 . In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount sufficient to make the doped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 more real To give component of relative magnetic permeability as about 10 at a frequency above 1 GHz. In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount sufficient to give the doped hexaferrite a greater resonant frequency than that of undoped Ba 3 Co To lend 2 Fe 24 O 41 . In some aspects, doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 comprises doping Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 with at least one alkali metal compound in an amount sufficient to impart a resonant frequency greater than 1 GHz to the doped hexaferrite.
  • Figurenliste list of figures
  • Verschiedene Gesichtspunkte von mindestens einer Ausführungsform werden nachstehend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen wird jede identische oder nahezu identische Komponente, die in verschiedenen Zeichnungen veranschaulicht wird, durch eine gleiche Ziffer dargestellt. Zu Zwecken der Klarheit muss nicht jede Komponente in jeder Zeichnung bezeichnet sein. Die Zeichnungen werden zum Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung bereitgestellt und sind nicht als eine Definition der Begrenzungen der Erfindung gemeint. In den Zeichnungen ist:
    • 1 ein Fließdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines Materials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2A ein Diagramm, das die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für verschiedene mit Kalium dotierte Hexaferrite gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2B das Diagramm aus Figur 2A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 3A ein Diagramm, das die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für verschiedene mit Natrium dotierte Hexaferrite gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 3B das Diagramm aus Figur 3A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 4A ein Diagramm, das die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für verschiedene mit Rubidium dotierte Hexaferrite gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 4B das Diagramm aus Figur 4A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 5 ein Diagramm, das die Resonanzfrequenz von mit Kalium, Natrium und Rubidium dotierten Hexaferriten als eine Funktion des Dotierungsniveaus zeigt;
    • 6A ein Diagramm, das die imaginäre Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für mit Kalium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 6B das Diagramm aus Figur 6A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 7A ein Diagramm, das die imaginäre Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für mit Natrium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 7B das Diagramm aus Figur 7A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 8A ein Diagramm, das die imaginäre Komponente der relativen magnetischen Permeabilität als eine Funktion der Frequenz für mit Rubidium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 8B das Diagramm aus Figur 8A, wobei die Frequenzachse neu skaliert wurde, um deutlicher die Daten bei Frequenzen von 100 MHz bis 10 GHz zu veranschaulichen;
    • 9 ein Diagramm, das den magnetischen Verlustfaktor als eine Funktion der Frequenz für mit Kalium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 10 ein Diagramm, das den magnetischen Verlustfaktor als eine Funktion der Frequenz für mit Natrium und Rubidium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 11 ein Diagramm, das die reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität als eine Funktion der Frequenz für mit Kalium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 12 ein Diagramm, das die reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität als eine Funktion der Frequenz für mit Natrium und Rubidium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 13 ein Diagramm, das die imaginäre Komponente der relativen elektrischen Permittivität als eine Funktion der Frequenz für mit Kalium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 14 ein Diagramm, das den elektrischen Verlustfaktor als eine Funktion der Frequenz für mit Kalium dotierte Hexaferrite bei mehreren Dotierungsniveaus gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt; und
    • 15 eine Kopie eines Röntgenbeugungsmuster-Tests, durchgeführt an einem Philips Diffraktometer Modellnummer PW 1830, betrieben bei 45 kV und 35 mA, wobei der Winkel 2 θ zwischen 10 und 60 Grad einer Co2Z-Verbindung abgetastet wurde, dotiert mit 0,3 Gew.-% K2O, hergestellt gemäß einem Gesichtspunkt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
    Various aspects of at least one embodiment will be explained below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, each identical or nearly identical component illustrated in various drawings is represented by an equal numeral. For clarity, not every component in each drawing needs to be labeled. The drawings are provided for the purpose of illustration and explanation and are not intended as a definition of the limitations of the invention. In the drawings:
    • 1 a flow chart of a method for producing a material according to an embodiment of the present invention;
    • 2A 4 is a graph showing the real component of relative magnetic permeability as a function of frequency for various potassium-doped hexaferrites in accordance with one or more aspects of the present invention;
    • 2 B the diagram of Figure 2A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 3A Figure 3 is a graph showing the real component of relative magnetic permeability as a function of frequency for various sodium-doped hexaferrites in accordance with one or more aspects of the present invention;
    • 3B the diagram of Figure 3A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 4A 3 is a graph showing the real component of relative magnetic permeability as a function of frequency for various rubidium-doped hexaferrites in accordance with one or more aspects of the present invention;
    • 4B the diagram of Figure 4A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 5 Figure 12 is a graph showing the resonant frequency of potassium, sodium and rubidium-doped hexaferrites as a function of doping level;
    • 6A FIG. 4 is a graph showing the imaginary component of relative magnetic permeability as a function of frequency for potassium-doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 6B the diagram of Figure 6A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 7A 5 is a graph showing the imaginary component of relative magnetic permeability as a function of frequency for sodium-doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention;
    • 7B the diagram of Figure 7A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 8A FIG. 4 is a graph showing the imaginary component of relative magnetic permeability as a function of frequency for rubidium-doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 8B the diagram of Figure 8A, wherein the frequency axis has been rescaled to more clearly illustrate the data at frequencies of 100 MHz to 10 GHz;
    • 9 FIG. 3 is a graph showing magnetic loss factor as a function of frequency for potassium doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 10 FIG. 4 is a graph showing the magnetic loss factor as a function of frequency for sodium and rubidium doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 11 FIG. 3 is a graph showing the real component of relative electrical permittivity as a function of frequency for potassium doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 12 FIG. 3 is a graph showing the real component of relative electrical permittivity as a function of frequency for sodium and rubidium doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG.
    • 13 Figure 12 is a graph showing the imaginary component of relative electrical permittivity as a function of frequency for potassium-doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention;
    • 14 FIG. 4 is a graph showing electrical loss factor as a function of frequency for potassium doped hexaferrites at multiple doping levels in accordance with one or more aspects of the present invention; FIG. and
    • 15 a copy of an X-ray diffraction pattern test carried out on a Philips Diffractometer Model Number PW 1830 operated at 45 kV and 35 mA sampling the angle 2θ between 10 and 60 degrees of a Co 2 Z compound doped with 0.3 wt. % K 2 O prepared according to one aspect of a method according to the present invention.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
  • Es ist klar, dass Ausführungsformen der Materialien, Verfahren und Apparate, die hierein erläutert werden, in der Anwendung nicht auf die Einzelheiten des Aufbaus und die Anordnung der Komponenten, dargestellt in der folgenden Beschreibung oder veranschaulicht in den beiliegenden Zeichnungen, begrenzt sind. Die Materialien, Verfahren und Apparate sind zur Durchführung in anderen Ausführungsformen und zum Ausgeübt Werden oder zum auf verschiedene Arten Durchgeführt Werden in der Lage. Beispiele für spezifische Durchführungen werden hierin lediglich zu veranschaulichenden Zwecken bereitgestellt und sollen nicht begrenzend sein. Insbesondere sollen Taten, Elemente und Merkmale, die in Verbindung mit einer beliebigen oder mehreren Ausführungsformen erläutert werden, nicht von einer ähnlichen Rolle in beliebigen anderen Ausführungsformen ausgeschlossen sein. Ebenso ist die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zum Zwecke der Beschreibung und sollte nicht als begrenzend angesehen werden. Die Verwendung von „einschließlich“, „umfassend“, „mit“, „enthaltend“, „betreffend“ und Variationen davon soll die danach aufgeführten Punkte und Äquivalente davon ebenso wie zusätzliche Punkte umfassen.It will be understood that embodiments of the materials, methods, and apparatuses discussed herein are not limited in their application to the details of construction and arrangement of the components shown in the following description or illustrated in the accompanying drawings. The materials, methods and apparatus are capable of being practiced in other embodiments and practiced or otherwise practiced. Examples of specific implementations are provided herein for illustrative purposes only and are not intended to be limiting. In particular, acts, elements, and features that are explained in connection with any or more embodiments are not intended to be excluded from a similar role in any other embodiments. Likewise, the language and terminology used herein are for the purpose of description and should not be considered as limiting. The use of "including," "comprising," "containing," "containing," "concerning" and variations thereof is intended to encompass the items listed thereafter and equivalents thereof as well as additional items.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein erhöhtes Leistungsvermögen von Vorrichtungen, die in Hochfrequenz-Anwendungen verwendet werden, wie Transformatoren, Drosselspulen, Zirkulatoren und Absorber, bereit, welche ein magnetisches Material nutzen, wie einen keramischen Ferrit, indem eine oder mehrere ihrer Betriebseigenschaften bei hohen Frequenzen verbessert werden. Die hier offenbarten Materialien zeigen unter anderem wünschenswerte Merkmale, wie verbesserte magnetische Permeabilität, während sie einen geringen magnetischen Verlustfaktor bei hohen Frequenzen zeigen, was die Verbesserung von Hochfrequenz-Betriebsmerkmalen der Vorrichtungen, welche diese Materialien nutzen, ermöglicht.The present invention provides increased performance of devices used in high frequency applications, such as transformers, inductors, circulators, and absorbers, which utilize a magnetic material, such as a ceramic ferrite, by improving one or more of their high frequency operating characteristics become. Among other things, the materials disclosed herein exhibit desirable features, such as improved magnetic permeability, while exhibiting low magnetic loss factor at high frequencies, enabling the improvement of high frequency operating characteristics of the devices utilizing these materials.
  • Die magnetischen Merkmale bestimmter Materialien können durch die Zugabe von Verunreinigungen zu einer ansonsten reinen Form des Materials eingestellt werden. Diese Verunreinigungen werden oft als Dotierelemente bezeichnet. Die Zugabe von bestimmten Dotierelementen zu bestimmten magnetischen Materialien kann zu Änderungen an Eigenschaften des magnetischen Materials führen, wie magnetisches Moment, magnetische Permeabilität, elektrische Permittivität, magnetischer Verlustfaktor und Peakmagnetisierung.The magnetic characteristics of certain materials can be adjusted by the addition of impurities to an otherwise pure form of the material. These impurities are often referred to as doping elements. The addition of certain doping elements to certain magnetic materials can lead to changes in magnetic material properties such as magnetic moment, magnetic permeability, electrical permittivity, magnetic loss factor, and peak magnetization.
  • Einige Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung zielen auf Verbindungen ab, umfassend mit Alkalimetall dotierten Hexaferrit. Gemäß einigen Gesichtspunkten kann die Verbindung aus einem Hexaferrit und einem Alkalimetall oder einem Alkalimetalloxid bestehen oder im Wesentlichen bestehen. In noch anderen Gesichtspunkten umfasst die Verbindung einen Hexaferrit ohne ein zweiwertiges Dotierelement.Some aspects of the present invention are directed to compounds comprising alkali metal doped hexaferrite. In some aspects, the compound may consist of or consist essentially of a hexaferrite and an alkali metal or an alkali metal oxide. In yet other aspects, the compound comprises a hexaferrite without a divalent dopant.
  • Ein Material, das zur Verwendung in Hochfrequenz-Drosselspulen und anderen Vorrichtungen, wie beispielsweise Transformatoren, Zirkulatoren, Isolatoren, Antennen und Absorbern, die bei hohen Frequenzen betrieben werden, geeignet ist, kann aus einem Gemisch aus Barium, Cobalt, Eisen, Sauerstoff und einem oder mehreren Alkalimetallen erzeugt werden. Dieses Material kann eine Zusammensetzung haben, die derjenigen von Co2Z ähnlich ist, aber mit einer ausreichenden Menge von einem oder mehreren Dotierelementen, die in vorteilhafter Weise ein oder mehrere wünschenswerte Merkmale bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann das Dotierelement einen Teil der Bariumatome in dem Co2Z-Kristallgitter ersetzen und kann sich auch oder alternativ in das Kristallgitter integrieren, beispielsweise an Zwischengitterplätzen, was zu einer Verbindung mit einer Gesamtformeldarstellung von Ba3-yMxCo2Fe24O41 führt, wobei M ein oder mehrere Alkalimetalle ist, x zwischen null und etwa eins liegt und y weniger als oder gleich x ist. In einigen Ausführungsformen kann die Verbindung Teile mit einer Gesamtformeldarstellung von Ba3-yMxCo2,Fe24O41+0,5x und/oder (Ba3Co2)1-xMxCo2Fe24O41+0,5x einschließen.A material suitable for use in high frequency choke coils and other devices such as transformers, circulators, isolators, antennas, and absorbers operating at high frequencies may be made of a mixture of barium, cobalt, iron, oxygen, and a or more alkali metals. This material may have a composition similar to that of Co 2 Z, but with a sufficient amount of one or more doping elements that advantageously provide one or more desirable features. In some embodiments, the doping element may replace part of the barium atoms in the Co 2 Z crystal lattice, and may also or alternatively integrate into the crystal lattice, for example at interstitial sites, resulting in a compound having an overall formula representation of Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , where M is one or more alkali metals, x is between zero and about one, and y is less than or equal to x. In some Embodiments, the compound may have parts having an overall formula of Ba 3-y M x Co 2 , Fe 24 O 41 + 0.5x and / or (Ba 3 Co 2 ) 1-x M x Co 2 Fe 24 O 41 + 0.5x lock in.
  • In einigen Gesichtspunkten kann die Verbindung ein Kristallgitter der Z-Phase umfassen, wobei andere Phasen, beispielsweise Y- und/oder M-Phasen, auch in Konzentrationen von beispielsweise etwa zwei Molprozent bis etwa zehn Molprozent vorhanden sind.In some aspects, the compound may comprise a Z-phase crystal lattice, with other phases, such as Y and / or M phases, also being present in concentrations of, for example, from about two mole percent to about ten mole percent.
  • In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Dotierelemente in der Kristallmatrix als Oxide vorhanden sein. Ohne an eine besondere Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die Zugabe oder das Einbringen von einem oder mehreren Alkalimetall enthaltenden Dotierelementen in die Co2Z-Matrix oder Kristallstruktur davon die Reduktion von Eisen aus dem Fe3+- in den Fe2+-Zustand während der Herstellung davon verhindern oder hemmen kann, was zulässt, dass das hergestellte Material eine wünschenswerte magnetische Permeabilität mit einem verhältnismäßig geringen magnetischen Verlustfaktor bei höheren Frequenzen als undotiertes Co2Z zeigt.In some embodiments, one or more dopants may be present in the crystal matrix as oxides. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the addition or incorporation of one or more alkali metal-containing doping elements into the Co 2 Z matrix or crystal structure thereof promotes the reduction of iron from the Fe 3+ to the Fe 2 + State during manufacture can prevent or inhibit it, allowing the material produced to exhibit desirable magnetic permeability with a relatively low magnetic dissipation factor at frequencies higher than undoped Co 2 Z.
  • Einige Gesichtspunkte der Erfindung können Arbeitsverfahren zur Herstellung von dotierten Hexaferriten betreffen. Ein Verfahren zur Erzeugung eines magnetischen Materials gemäß einiger Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft in 1 veranschaulicht. In dem ersten Schritt dieses Verfahrens, bezeichnet als Schritt 10, werden passende Mengen an Vorstufenmaterialien - Reaktionspartner, die Barium, Cobalt, Eisen, ein oder mehrere Alkalimetalle und Sauerstoff bereitstellen können, die das magnetische Material bilden können - miteinander gemischt. In einigen Gesichtspunkten kann mindestens ein Teil des Sauerstoffs in Form einer Sauerstoff enthaltenden Verbindung von Barium (Ba), Cobalt (Co), Eisen (Fe) oder einem oder mehreren Alkalimetallen bereitgestellt werden. Beispielsweise können diese Elemente in Carbonat- oder Oxidformen oder in anderen, Sauerstoff enthaltenden Vorstufenformen, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, bereitgestellt werden. In einem oder mehreren Gesichtspunkten können ein oder mehrere Vorstufenmaterialien in einer keinen Sauerstoff enthaltenden Verbindung oder in einer reinen elementaren Form bereitgestellt werden. In anderen Gesichtspunkten könnte Sauerstoff aus einer getrennten Verbindung, wie beispielsweise H2O2, oder aus gasförmigem Sauerstoff oder Luft zugeführt werden.Some aspects of the invention may relate to working methods for producing doped hexaferrites. A method for producing a magnetic material according to some aspects of the present invention is exemplified in 1 illustrated. In the first step of this process, referred to as step 10 , suitable amounts of precursor materials - reactants that can provide barium, cobalt, iron, one or more alkali metals, and oxygen that can form the magnetic material - are mixed together. In some aspects, at least a portion of the oxygen may be provided in the form of an oxygen-containing compound of barium (Ba), cobalt (Co), iron (Fe), or one or more alkali metals. For example, these elements can be provided in carbonate or oxide forms or in other oxygen-containing precursor forms known in the art. In one or more aspects, one or more precursor materials may be provided in a non-oxygen containing compound or in a pure elemental form. In other aspects, oxygen could be supplied from a separate compound, such as H 2 O 2 , or from gaseous oxygen or air.
  • Beispielsweise werden in einem Gesichtspunkt BaCO3-, Co3O4- und Fe2O3-Vorstufen in einem Verhältnis, das für die Bildung von Co2Z (beispielsweise etwa 22 Gew.-% BaCO3, etwa 6 Gew.-% Co3O4 und etwa 72 Gew.-% Fe2O3) passend ist, zusammen mit zwischen etwa 0,06 Gew.-% und etwa 3,6 Gew.-% K2CO3 gemischt. Diese Vorstufenverbindungen können in Wasser oder Alkohol unter Verwendung von beispielsweise einem Cowles-Mischer, einer Kugelmühle oder einer Schwingmühle, gemischt oder vermischt werden. Diese Vorstufen können auch in einer trockenen Form vermischt werden.For example, in one aspect, BaCO 3 , Co 3 O 4 , and Fe 2 O 3 precursors are present in a ratio sufficient for the formation of Co 2 Z (e.g., about 22 wt.% BaCO 3 , about 6 wt. Co 3 O 4 and about 72 weight percent Fe 2 O 3 ), along with between about 0.06 weight percent and about 3.6 weight percent K 2 CO 3 . These precursor compounds may be mixed or blended in water or alcohol using, for example, a Cowles mixer, a ball mill or a vibrating mill. These precursors can also be mixed in a dry form.
  • Das vermischte Gemisch kann dann getrocknet werden, falls notwendig (Schritt 20). Das Gemisch kann auf eine beliebige einer Anzahl von Arten getrocknet werden, einschließlich beispielsweise Tiegeltrocknen oder Sprühtrocknen. Das getrocknete Gemisch kann dann auf eine Temperatur und für eine Zeitdauer erhitzt werden (Schritt 30), um das Calcinieren zu fördern. Beispielsweise kann sich die Temperatur in dem in Erhitzungsschritt 30 verwendeten Erhitzungssystem mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 20 °C pro Stunde und etwa 200 °C pro Stunde erhöhen, um eine Durchwärmtemperatur von etwa 1100 °C bis 1300 °C zu erreichen, welche etwa zwei Stunden bis etwa zwölf Stunden gehalten werden kann. Das Erhitzungssystem kann beispielsweise ein Ofen oder ein Brennofen sein. Das Gemisch kann einen Verlust an Feuchtigkeit und/oder Reduktion oder Oxidation einer oder mehrerer Komponenten und/oder die Zersetzung von Carbonaten und/oder organischen Verbindungen, welche vorhanden sein können, erfahren. Mindestens ein Teil des Gemischs kann eine feste Hexaferritlösung bilden.The mixed mixture may then be dried, if necessary (step 20 ). The mixture may be dried in any of a number of ways, including, for example, tray drying or spray drying. The dried mixture may then be heated to a temperature and for a period of time (step 30 ) to promote calcination. For example, the temperature may be in the heating step 30 Increase the heating system used at a rate between about 20 ° C per hour and about 200 ° C per hour to achieve a soak temperature of about 1100 ° C to 1300 ° C, which can be maintained for about two hours to about twelve hours. The heating system may be, for example, an oven or a kiln. The mixture may experience loss of moisture and / or reduction or oxidation of one or more components and / or decomposition of carbonates and / or organic compounds that may be present. At least a portion of the mixture may form a solid hexaferrite solution.
  • Die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, die Durchwärmtemperatur und die Dauer, wie lange das Gemisch erhitzt wird, können in Abhängigkeit von den Erfordernissen für eine spezielle Anwendung gewählt werden. Beispielsweise kann, falls kleine Kristallkörner in dem Material nach dem Erhitzen erwünscht sind, ein schnellerer Temperaturanstieg und/oder niedrigere Durchwärmtemperatur und/oder kürzere Erhitzungsdauer ausgewählt werden im Gegensatz zu einer Anwendung, wo größere Kristallkörner erwünscht sind. Zusätzlich kann die Verwendung unterschiedlicher Mengen und/oder Formen von Vorstufenmaterialien zu unterschiedlichen Erfordernissen für Parameter führen, wie Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und Durchwärmtemperatur und/oder Dauer, um dem nach-erhitzten Gemisch erwünschte Merkmale zu verleihen.The rate of rise in temperature, the soaking temperature and the duration of how long the mixture is heated may be selected depending on the requirements of a particular application. For example, if small crystal grains in the material are desired after heating, a faster temperature rise and / or lower soak temperature and / or shorter heating time may be selected, as opposed to an application where larger crystal grains are desired. In addition, the use of different amounts and / or shapes of precursor materials may result in different requirements for parameters such as temperature rise rate and soaking temperature and / or duration to impart desirable characteristics to the reheated mixture.
  • Nach dem Erhitzen kann das Gemisch, welches agglomerierte Teilchen der festen Hexaferritlösung gebildet haben kann, auf Zimmertemperatur oder jede andere Temperatur abgekühlt werden, welche die weitere Verarbeitung erleichtern würde. Die Abkühlgeschwindigkeit des Erhitzungssystems kann beispielsweise 80 °C pro Stunde betragen. In Schritt 40 können die agglomerierten Teilchen vermahlen werden. Das Vermahlen kann in Wasser, in Alkohol, in einer Kugelmühle, einer Schwingmühle oder anderem Vermahlapparat stattfinden. In einigen Gesichtspunkten wird das Vermahlen fortgesetzt, bis der Median des Teilchendurchmessers des resultierenden pulverisierten Materials etwa ein bis etwa vier Mikrometer beträgt, auch wenn andere Teilchengrößen, beispielsweise etwa ein bis etwa zehn Mikron im Durchmesser, bei einigen Anwendungen annehmbar sein können. Diese Teilchengröße kann unter Verwendung von beispielsweise einem Sedigraphen oder einer Laserstreuungstechnik gemessen werden. Ein Zielmedian der Teilchengröße kann ausgewählt werden, um eine ausreichende Oberfläche der Teilchen bereitzustellen, um das Sintern in einem späteren Schritt zu erleichtern. Teilchen mit einem kleineren Median des Durchmessers können reaktiver sein und einfacher gesintert werden als größere Teilchen. Bei einigen Verfahren können ein oder mehrere Alkalimetalle oder Alkalimetallvorstufen oder andere Dotierelementmaterialien eher an diesem Punkt (Schritt 40) als in Schritt 10 oder zusätzlich dazu zugegeben werden.After heating, the mixture, which may have formed agglomerated particles of the solid hexaferrite solution, may be cooled to room temperature or any other temperature which would facilitate further processing. The cooling rate of the heating system may be, for example 80 ° C per hour. In step 40 For example, the agglomerated particles can be ground. The milling can take place in water, in alcohol, in a ball mill, a vibrating mill or other grinding apparatus. In some aspects, the milling is continued until the median particle diameter of the resulting powdered material is about one to about four microns, although other particle sizes, for example, about one to about ten microns in diameter, may be acceptable in some applications. This particle size can be measured using, for example, a Sedigraph or a laser scattering technique. A target particle size mediator may be selected to provide sufficient surface area of the particles to facilitate sintering in a later step. Particles with a smaller median diameter can be more reactive and sintered more easily than larger particles. In some processes, one or more alkali metals or alkali metal precursors or other dopant materials may be used at this point (step 40 ) than in step 10 or added in addition.
  • Das pulverisierte Material kann getrocknet werden (Schritt 50), falls notwendig, und das getrocknete Pulver kann zu einer gewünschten Gestalt unter Verwendung von beispielsweise einer uniaxialen Presse oder einer isostatischen Presse (Schritt 60) gepresst werden. Der zum Pressen des Materials verwendete Druck kann beispielsweise bis zu 80.000 N/m2 betragen und liegt typischerweise im Bereich von etwa 20.000 N/m2 bis etwa 60.000 N/m2. Ein höherer Pressdruck kann zu einem dichteren Material im Anschluss an weiteres Erhitzen führen als ein niedrigerer Pressdruck.The pulverized material can be dried (step 50 ), if necessary, and the dried powder can be formed into a desired shape using, for example, a uniaxial press or an isostatic press (step 60 ) are pressed. The pressure used for pressing of the material can, for example, up to 80,000 N / m2 and is typically be in the range of about 20,000 N / m2 to about 60,000 N / m 2. Higher pressure may result in a denser material following further heating than a lower pressure.
  • In Schritt 70 kann das gepresste pulverisierte Material gesintert werden, wodurch sich eine feste Masse von dotiertem Hexaferrit bildet. Die feste Masse an dotiertem Hexaferrit kann in einer Form mit der Gestalt einer gewünschten Komponente, die aus dem dotierten Hexaferrit geformt werden soll, gesintert werden. Das Sintern des dotierten Hexaferrits kann bei einer geeigneten oder gewünschten Temperatur und für eine Zeitdauer, die zur Bereitstellung von einem oder mehreren gewünschten Merkmalen, wie Kristallkorngröße, Niveau der Verunreinigungen, Kompressibilität, Zugfestigkeit, Porosität und in einigen Fällen magnetische Permeabilität, aber nicht darauf begrenzt, ausreicht, durchgeführt werden. Vorzugsweise fördern die Sinterbedingungen ein oder mehrere gewünschte Materialmerkmale, ohne andere wünschenswerte oder unerwünschte Eigenschaften zu beeinflussen oder mindestens mit annehmbaren Änderungen daran. Beispielsweise können die Sinterbedingungen die Bildung des gesinterten dotierten Hexaferrits bei geringer oder minimaler Eisenreduktion fördern. Gemäß einigen Gesichtspunkten kann die Temperatur in dem im Sinterschritt 70 verwendeten Erhitzungssystem mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 20 °C pro Stunde und etwa 200 °C pro Stunde erhöht werden, um eine Durchwärmtemperatur von etwa 1150 °C bis 1450 °C zu erreichen, welche etwa zwei Stunden bis etwa zwölf Stunden gehalten werden kann. Das Erhitzungssystem kann beispielsweise ein Ofen oder ein Brennofen sein. Ein langsamerer Anstieg und/oder eine höhere Durchwärmtemperatur und/oder eine längere Sinterdauer können zu einem dichteren gesinterten Material führen, als unter Verwendung eines schnelleren Temperaturanstiegs und/oder einer niedrigeren Durchwärmtemperatur und/oder einer kürzeren Erhitzungsdauer erzielt werden könnte. Die Erhöhung der Dichte des gesinterten Endmaterials, indem Anpassungen beispielsweise beim Sinterverfahren vorgenommen werden, kann durchgeführt werden, um ein Material mit einer gewünschten magnetischen Permeabilität, Sättigungsmagnetisierung und/oder Magnetostriktionskoeffizienten bereitzustellen. Gemäß einigen Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Dichtebereich des gesinterten Hexaferrits zwischen etwa 4,75 g/cm3 und etwa 5,36 g/cm3 liegen. Eine gewünschte magnetische Permeabilität des dotierten Hexaferrits kann auch durch Anpassen der Wärmebehandlung des Materials erzielt werden, um Körner mit gewünschten Größen herzustellen.In step 70 For example, the pressed powdered material may be sintered, forming a solid mass of doped hexaferrite. The solid mass of doped hexaferrite may be sintered in a mold having the shape of a desired component to be formed from the doped hexaferrite. Sintering of the doped hexaferrite may be limited at a suitable or desired temperature and for a period of time sufficient to provide one or more desired features such as, but not limited to, crystal grain size, level of impurities, compressibility, tensile strength, porosity, and in some cases, magnetic permeability , sufficient, to be carried out. Preferably, the sintering conditions promote one or more desired material features without affecting other desirable or undesirable properties, or at least with acceptable changes thereto. For example, the sintering conditions may promote formation of the sintered doped hexaferrite with little or no iron reduction. In some aspects, the temperature may be that in the sintering step 70 heating system at a rate of between about 20 ° C per hour and about 200 ° C per hour to achieve a soak temperature of about 1150 ° C to 1450 ° C, which can be maintained for about two hours to about twelve hours. The heating system may be, for example, an oven or a kiln. A slower rise and / or a higher heat-up temperature and / or a longer sintering time may result in a denser sintered material than could be achieved using a faster temperature rise and / or a lower heat-up temperature and / or a shorter heating time. Increasing the density of the final sintered material by making adjustments, for example, in the sintering process may be performed to provide a material having a desired magnetic permeability, saturation magnetization, and / or magnetostriction coefficients. According to some aspects of the method according to the present invention, the density range of the sintered hexaferrite may be between about 4.75 g / cm 3 and about 5.36 g / cm 3 are located. A desired magnetic permeability of the doped hexaferrite may also be achieved by adjusting the heat treatment of the material to produce grains of desired sizes.
  • Die Korngröße des durch Ausführungsformen der Verfahren hierin hergestellten Materials kann zwischen etwa fünf Mikrometern und einem Millimeter im Durchmesser in Abhängigkeit von den Verarbeitungsbedingungen variieren, wobei noch größere Korngrößen in einigen Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich sind. In einigen Gesichtspunkten kann jeder Kristall des Materials eine einzige magnetische Domäne umfassen. The grain size of the material produced by embodiments of the methods herein may vary between about five micrometers and one millimeter in diameter depending on the processing conditions, with even larger grain sizes being possible in some aspects of the methods of the present invention. In some aspects, each crystal of the material may comprise a single magnetic domain.
  • Sowohl dotiertes Co2Z als auch undotiertes Co2Z können Mitglieder der Familie der planaren Hexaferrite sein, die als Ferroxplana bezeichnet wird, mit einer Ferritkristallstruktur vom Z-Typ.Both doped Co 2 Z and undoped Co 2 Z may be members of the family of planar hexaferrites, termed ferroxplans, having a Z-type ferrite crystal structure.
  • Bei einigen Verfahren, welche Anwendungen befriedigen, wo ein pulverisiertes dotiertes Hexaferritmaterial erwünscht ist, kann das gesinterte Material nach dem Sintern (Schritt 80) zerkleinert werden.In some processes which satisfy applications where a powdered doped hexaferrite material is desired, the sintered material after sintering (step 80 ) are crushed.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann einer der oder beide Erhitzungsschritte 30 und 70 an Luft bei Atmosphärendruck (mit einem absoluten Partialdruck von Sauerstoff von etwa drei Pfund pro Quadratzoll) oder in einer Atmosphäre mit einem absoluten Sauerstoff-Partialdruck bis zu etwa zwölf Pfund pro Quadratzoll oberhalb von demjenigen an Luft bei Atmosphärendruck (d. h. etwa fünfzehn psi) durchgeführt werden. Einer der oder beide Erhitzungsschritte 30 und 70 kann an Luft bei anderen Luftdrücken und Sauerstoff-Partialdrücken gemäß anderen Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Bei einigen Verfahren gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der Erfindung können Gastypen, unter denen einer dieser oder beide Erhitzungsschritte durchgeführt werden können, Sauerstoff unter einem Druck von bis zu zwanzig psi absolutem Druck, strömenden Sauerstoff, stehende Luft, strömende Luft und Gemische aus Stickstoff oder Argon und Sauerstoff von 0,5 Atom-% bis zu reinem Sauerstoff einschließen. Die Strömungsgeschwindigkeit von Luft oder Sauerstoff kann variieren und hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der gewünschten Menge an verfügbarem äquivalenten Sauerstoff, aber nicht begrenzt darauf. Beispielsweise kann die Luft- oder Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit bis zu etwa 50 Kubikfuß pro Minute (cfm) betragen. In Gesichtspunkten, bei denen strömende Luft, strömender Sauerstoff oder strömendes anderes Gas genutzt wird, kann die Strömungsgeschwindigkeit beispielsweise etwa 30 cfm betragen.In the method described above, one or both of the heating steps 30 and 70 in air at atmospheric pressure (with an absolute partial pressure of oxygen of about three pounds per square inch) or in an atmosphere with an absolute oxygen partial pressure up to about twelve pounds per Square inches above that in air at atmospheric pressure (ie, about fifteen psi). One or both heating steps 30 and 70 may be performed in air at other air pressures and partial pressures of oxygen according to other aspects of the methods of the present invention. In some processes according to one or more aspects of the invention, gas types under which either or both of the heating steps may be performed may include oxygen under a pressure of up to twenty psi absolute pressure, flowing oxygen, stagnant air, flowing air, and mixtures of nitrogen or argon and oxygen from 0.5 at% to pure oxygen. The flow rate of air or oxygen may vary and depends on various factors, including but not limited to the desired amount of available equivalent oxygen. For example, the air or oxygen flow rate may be up to about 50 cubic feet per minute (cfm). For example, in terms of using flowing air, flowing oxygen, or other gas flow, the flow rate may be about 30 cfm.
  • Die vorstehende Beschreibung des Verfahrens soll nicht begrenzend sein. Bei einigen Verfahren gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung können einige der vorstehend beschriebenen Schritte kombiniert, in alternativer Reihenfolge durchgeführt oder sogar ausgeklammert werden. Ferner können zusätzliche Schritte, die nicht ausdrücklich beschrieben wurden, in einem oder mehreren Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.The above description of the method is not intended to be limiting. In some methods according to one or more aspects of the present invention, some of the steps described above may be combined, performed in alternative order, or even excluded. Further, additional steps that have not been expressly described may be included in one or more aspects of the methods of the present invention.
  • Materialien, die nach einem oder mehreren Gesichtspunkten des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt wurden, können eine Verbindung oder Verbindungen der Formel Ba3-yMxCo2Fe24O41 umfassen, in der M ein Alkalimetall ist, x zwischen null und etwa eins liegt und y weniger als oder gleich x ist. In einem oder mehreren anderen Gesichtspunkten des vorstehend beschriebenen Verfahrens können mehrere Alkalimetalldotierelemente in das Material eingebracht werden, was zu einer Verbindung oder Verbindungen beispielsweise der Formel Ba3-zKwNaxRbyCo2Fe24O41 führt, wobei die Summe aus w, x und y in einem Bereich zwischen null und etwa eins liegt und z weniger als etwa eins ist. Der Wert der tief gestellten Indizes w, x, y und z variiert mit der Menge an Alkalimetall oder -metallen und/oder Alkalimetallvorstufe oder -vorstufen, die bei der Erzeugung des Materials genutzt wird. Die Mengen an den verschiedenen Alkalimetallen, die zur Bildung des dotierten Hexaferrits zugegeben werden, können ausgewählt werden, um die magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Materials, wie elektrische Permittivität und magnetische Permeabilität, anzupassen, damit sie sich für eine bestimmte Anwendung eignen.Materials prepared according to one or more aspects of the process described above may include a compound or compounds of the formula Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 wherein M is an alkali metal, x is between zero and about one and y is less than or equal to x. In one or more other aspects of the process described above, a plurality of alkali metal dopants may be incorporated into the material resulting in a compound or compounds of, for example, the formula Ba 3-z K w Na x Rb y Co 2 Fe 24 O 41 , the sum of w, x and y are in a range between zero and about one, and z is less than about one. The value of subscripts w, x, y and z will vary with the amount of alkali metal or metals and / or alkali metal precursor or precursors utilized in the production of the material. The amounts of the various alkali metals added to form the doped hexaferrite may be selected to adjust the magnetic and electrical properties of the material, such as electrical permittivity and magnetic permeability, to suit a particular application.
  • In einigen Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können andere Formen von Dotierelementen, beispielsweise ein- oder mehrwertige Metalle, wie eines oder mehrere aus Ni, Bi, Co, Mn, Sr, Cu oder Zn, aber nicht darauf begrenzt, zusätzlich zu einem oder mehreren Alkalimetalldotierelementen auf Weisen eingeschlossen werden, die denjenigen, die zum Einbringen der vorstehend erläuterten einen oder mehreren Alkalimetalldotierelemente verwendet werden, ähnlich sind. Die Zugabe eines oder mehrerer ein- oder mehrwertiger Metalldotierelemente zu dem dotierten Hexaferrit kann bei Anwendungen nützlich sein, wo es erwünscht ist, die magnetische Permeabilität des dotierten Hexaferrits zu modifizieren.In some aspects of the methods of the present invention, other forms of dopant elements, such as, but not limited to, one or more of Ni, Bi, Co, Mn, Sr, Cu, or Zn, may be added in addition to one or more metals a plurality of alkali metal dopants in ways similar to those used to introduce the above-described one or more alkali metal dopants. The addition of one or more monovalent or polyvalent metal dopants to the doped hexaferrite may be useful in applications where it is desired to modify the magnetic permeability of the doped hexaferrite.
  • In weiteren Gesichtspunkten können Sinterhilfsmittel und/oder Dichtemodifizierungshilfsmittel, beispielsweise SiO2 und/oder CaO, und/oder Mittel zur Einstellung des magnetischen Verlustfaktors, beispielsweise MgO, auch zu der Verbindung während der Erzeugung in einer Konzentration von beispielsweise etwa null bis drei Molprozent zugegeben werden. Andere Mittel und/oder Verunreinigungen, die in der Verbindung vorhanden sein können, können eines oder mehrere aus Mn2O3, Al2O3, NiO, ZnO, SrO, TiO2, ZrO2, SnO2, Y2O3, Cr2O3, Nb2O5 oder CuO in einer Konzentration von beispielsweise etwa null bis etwa drei Molprozent einschließen.In further aspects, sintering aids and / or density modifiers, for example SiO 2 and / or CaO, and / or magnetic loss factor adjusting agents, for example MgO, may also be added to the compound during formation in a concentration of, for example, about zero to three mole percent , Other agents and / or impurities that may be present in the compound may include one or more of Mn 2 O 3 , Al 2 O 3 , NiO, ZnO, SrO, TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , Y 2 O 3 , Include Cr 2 O 3 , Nb 2 O 5 or CuO in a concentration of, for example, about zero to about three mole percent.
  • In weiteren Gesichtspunkten der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein dotierter Hexaferrit mit einem oder mehreren ferromagnetischen Materialien, beispielsweise Co, Fe oder Ni, einem oder mehreren ferroelektrischen Materialien, beispielsweise BaTiO3 oder PbTiO3, und/oder einem oder mehreren dielektrischen Materialien, beispielsweise SiO2, oder beliebigen von verschiedenen Metalloxiden oder Kombinationen davon kombiniert werden, um ein Verbundmaterial zu bilden. Eigenschaften des Verbundmaterials, wie magnetische Permeabilität und/oder elektrische Permittivität, können für eine bestimmte Anwendung durch beispielsweise Kombinieren unterschiedlicher Mengen von dotiertem Hexaferrit mit unterschiedlichen Mengen von ferromagnetischen, ferroelektrischen und/oder dielektrischen Materialien angepasst werden.In further aspects of the methods of the present invention, a doped hexaferrite may be coated with one or more ferromagnetic materials, such as Co, Fe or Ni, one or more ferroelectric materials, such as BaTiO 3 or PbTiO 3 , and / or one or more dielectric materials, for example SiO 2 , or any of various metal oxides or combinations thereof, to form a composite material. Properties of the composite such as magnetic permeability and / or electrical permittivity may be adjusted for a particular application by, for example, combining different amounts of doped hexaferrite with different amounts of ferromagnetic, ferroelectric and / or dielectric materials.
  • Das Dotierungsniveau einer fertig gestellten Komponente, die aus dem dotierten Hexaferrit erzeugt wurde, kann in der gesamten Komponente einheitlich sein. Jedoch kann in einigen Gesichtspunkten gemäß der vorliegenden Erfindung das Dotierungsniveau einer fertig gestellten Komponente, die aus dem dotierten Hexaferrit erzeugt wurde, nicht in der gesamten Komponente einheitlich sein. Beispielsweise kann das Dotierungsniveau eines oder mehrerer Dotierelemente in Bereichen in der Nähe oder an einer Oberfläche der Komponente höher oder niedriger sein im Gegensatz zu Bereichen im Inneren der Komponente. Dies kann auf viele Arten erreicht werden.The doping level of a finished component produced from the doped hexaferrite may be uniform throughout the component. However, in some aspects, according to the present invention, the doping level of a finished component that is doped out of the doped Hexaferrit was generated, not be uniform throughout the component. For example, the doping level of one or more doping elements may be higher or lower in regions near or on a surface of the component, as opposed to regions inside the component. This can be achieved in many ways.
  • Bei einem Verfahren gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung kann ein Dotierkonzentrationsgradient geschaffen werden, indem die Menge der zugegebenen Dotiervorstufenverbindungen relativ zu dem Hexaferrit in unterschiedlichen Bereichen des vor-gesinterten dotierten Hexaferritmaterials variiert wird. Bei anderen Verfahren gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung kann eine Verbindung, umfassend ein höheres Niveau eines bestimmten Dotierelements als in dem dotierten Hexaferrit vorhanden, in Kontakt mit einem Gebiet oder Gebieten des dotierten Hexaferrits während mindestens eines Teils der Calcinier- und/oder Sinterschritte gebracht werden, was es dem Dotierelement ermöglicht, in den dotierten Hexaferrit von der Oberfläche einwärts zu diffundieren, was zu einem Gradienten dieses Dotierelements von einem höheren Niveau an der Oberfläche zu einem niedrigeren Niveau im Inneren der dotierten Hexaferritkomponente führt. Das Dotierungsprofil des Dotierkonzentrationsgradienten kann durch Wärmebehandlungsverfahren modifiziert werden, um beispielsweise lineare oder exponentielle Dotierelementenkonzentrationsgradienten zu schaffen. Alternativ kann eine Materialverbindung, umfassend ein niedrigeres Niveau eines bestimmten Dotierelements als in dem dotierten Hexaferrit vorhanden, in Kontakt mit einem Gebiet oder Gebieten des dotierten Hexaferrits während mindestens eines Teils der Calcinier- und/oder Sinterschritte gebracht werden, was es dem Dotierelement ermöglicht, nach außen von der Oberfläche des dotierten Hexaferrits zu diffundieren, was zu einem Gradienten der Dotierelementenkonzentration von einem höheren Niveau im Inneren zu einem niedrigeren Niveau an der Oberfläche der erzeugten dotierten Hexaferritkomponente führt.In a method according to one or more aspects of the present invention, a doping concentration gradient may be provided by varying the amount of doping precursor compounds added relative to the hexaferrite in different regions of the pre-sintered doped hexaferrite material. In other methods according to one or more aspects of the present invention, a compound comprising a higher level of a particular dopant element than that present in the doped hexaferrite may be in contact with a region or regions of the doped hexaferrite during at least a portion of the calcining and / or sintering steps which allows the dopant to inwardly diffuse into the doped hexaferrite from the surface, resulting in a gradient of that dopant from a higher level at the surface to a lower level inside the doped hexaferrite component. The doping profile of the doping concentration gradient may be modified by heat treatment methods to provide, for example, linear or exponential dopant element concentration gradients. Alternatively, a material compound comprising a lower level of a particular dopant element than that present in the doped hexaferrite may be brought into contact with an area or regions of the doped hexaferrite during at least a portion of the calcining and / or sintering steps, thereby allowing the doping element externally diffusing from the surface of the doped hexaferrite, resulting in a gradient of dopant concentration from a higher level in the interior to a lower level at the surface of the generated doped hexaferrite component.
  • Der Gradient des Dotierungsniveaus von mehreren unterschiedlichen Dotierelementen kann auf diese Weise gesteuert werden, z. B. können unterschiedliche Verbindungen mit unterschiedlichen Niveaus von unterschiedlichen Dotierelementen in Kontakt mit dem dotierten Hexaferrit zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder für unterschiedliche Zeitdauern oder bei unterschiedlichen Temperaturen während verschiedener Phasen der Calcinier- und/oder Sinterschritte der Erzeugung der dotierten Hexaferritverbindung gebracht werden.The gradient of the doping level of a plurality of different doping elements can be controlled in this way, for. For example, different compounds having different levels of different doping elements may be brought into contact with the doped hexaferrite at different times or for different durations or at different temperatures during different phases of the calcining and / or sintering steps of producing the doped hexaferrite compound.
  • Dotierelementengradienten können auch in den dotierten Hexaferrit unter Verwendung von Techniken eingebracht werden, wie diejenigen, die mit Ionenimplantation und nachfolgender Wärmebehandlung verbunden sind. Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann dotierter Hexaferrit bei einer hohen Temperatur, wie während eines Sinterschritts, einer Atmosphäre, die an einem Dotierelement oder einer Dotierelementverbindung reich ist, ausgesetzt werden, damit das Dotierelement in den dotierten Hexaferrit eingeführt wird.Doping element gradients may also be introduced into the doped hexaferrite using techniques such as those associated with ion implantation and subsequent heat treatment. In yet another aspect of a method according to the present invention, doped hexaferrite may be exposed at high temperature, such as during a sintering step, to an atmosphere rich in a dopant or dopant compound to introduce the dopant into the doped hexaferrite.
  • Gradienten im Dotierungsniveau in dem dotierten Hexaferrit können bei einigen Anwendungen nützlich sein, wo von Eigenschaften, wie Leitfähigkeit, gewünscht wird, dass sie auf einem bestimmten Niveau sind, z. B. niedrig an der Oberfläche eines dotierten Hexaferrits, aber höher innerhalb der Masse des Materials. Ein bestimmtes Dotierelement kann mehrere Eigenschaften beeinflussen, wie Leitfähigkeit und magnetische Permeabilität. Falls sich die Leitfähigkeit verbessert, während sich die magnetische Permeabilität durch erhöhte Niveaus eines bestimmten Dotierelements verschlechtert, kann es in einigen Anwendungen wünschenswert sein, eine dotierte Hexaferritkomponente mit einem hohen Niveau dieses Dotierelements im Inneren der Komponente, aber einem niedrigen Niveau an der Außenseite herzustellen, wodurch eine Komponente mit einer hohen totalen magnetischen Permeabilität, aber niedriger Oberflächenleitfähigkeit bereitgestellt wird.Gradients in the doping level in the doped hexaferrite may be useful in some applications where properties such as conductivity are desired to be at a certain level, e.g. Low at the surface of a doped hexaferrite, but higher within the bulk of the material. A particular dopant may affect several properties, such as conductivity and magnetic permeability. If the conductivity improves as the magnetic permeability deteriorates due to increased levels of a particular dopant element, it may be desirable in some applications to produce a doped hexaferrite component having a high level of this dopant inside the component but at a low level on the outside, thereby providing a component having a high total magnetic permeability but low surface conductivity.
  • In einigen Gesichtspunkten gemäß der vorliegenden Erfindung kann der dotierte Hexaferrit vor oder nach dem Sintern maschinell zu der Gestalt und Größe einer gewünschten Komponente bearbeitet werden.In some aspects, in accordance with the present invention, the doped hexaferrite may be machined to the shape and size of a desired component before or after sintering.
  • In anderen Gesichtspunkten kann der dotierte Hexaferrit in pulverisierter oder nicht pulverisierter Form in ein Polymer oder anderes Material, wie beispielsweise ein Epoxid, eingebracht werden, wodurch ein Verbundmaterial in einer gewünschten Gestalt erzeugt wird. Das Polymer oder Epoxid kann als ein Bindemittel für das dotierte Hexaferritmaterial fungieren. Der dotierte Hexaferrit kann zu einem Pulver zerkleinert und mit einem geschmolzenen Polymer oder flüssigen Epoxid gemischt werden, welches härten gelassen wird. In einigen Anwendungen kann das Polymer oder Epoxid in einer Form in der Gestalt einer gewünschten Komponente gehärtet werden. Dies kann bei Anwendungen nützlich sein, wo die Gestalt einer gewünschten Komponente durch maschinelle Bearbeitung schwierig zu erzielen ist, oder bei Anwendungen, wo es gewünscht wird, einen Grad der Flexibilität oder Beständigkeit gegen Reißen einer Komponente zu verleihen, die den dotierten Hexaferrit einschließt. Polymere oder Epoxide mit passenden Niveaus der Flexibilität und/oder Härte können ausgewählt werden und verschiedene Beladungen von dotiertem Hexaferritmaterial können in die Polymer- oder Epoxidmatrix eingebracht werden, um eine Komponente mit einer gewünschten Flexibilität und/oder Schlagbeständigkeit und gewünschten magnetischen und elektrischen Eigenschaften herzustellen. In einigen Gesichtspunkten können zusätzliche Materialien, wie ferroelektrische oder dielektrische Materialien, mit dem dotierten Hexaferrit in der Epoxid- oder Polymermatrix kombiniert werden, um ein Verbundmaterial mit gewünschten magnetischen und/oder elektrischen Eigenschaften zu erzeugen.In other aspects, the doped hexaferrite may be incorporated in powdered or non-pulverized form into a polymer or other material, such as an epoxy, thereby producing a composite material in a desired shape. The polymer or epoxide may function as a binder for the doped hexaferrite material. The doped hexaferrite may be comminuted to a powder and mixed with a molten polymer or liquid epoxy which is allowed to cure. In some applications, the polymer or epoxide may be cured in a mold in the form of a desired component. This may be useful in applications where the shape of a desired component is difficult to achieve by machining, or in applications where it is desired to impart a degree of flexibility or resistance to cracking of a component including the doped hexaferrite. Polymers or epoxies with appropriate levels of flexibility and / or Hardness can be selected and various loadings of doped hexaferrite material can be incorporated into the polymer or epoxy matrix to produce a component having a desired flexibility and / or impact resistance and desired magnetic and electrical properties. In some aspects, additional materials, such as ferroelectric or dielectric materials, may be combined with the doped hexaferrite in the epoxy or polymer matrix to produce a composite having desired magnetic and / or electrical properties.
  • In anderen Gesichtspunkten kann der dotierte Hexaferrit mit einem dielektrischen Material verbunden werden, um eine magnetisch/dielektrische Verbundvorrichtungskomponente zu erzeugen. Beispielsweise könnte ein Stab, erzeugt aus dem dotierten Hexaferrit, mit einem Klebstoff innerhalb eines Rohrs aus einem Dielektrikum, wie beispielsweise ein keramisches Material mit der Zusammensetzung MgO-CaO-ZnO-Al2O3-TiO2, verbunden werden. Die Baueinheit aus Stab und Rohr könnte dann zu Scheiben zerschnitten werden, umfassend eine Scheibe aus dem dotierten Hexaferrit koaxial umgeben von einem Ring aus Dielektrikum. Solche Scheiben könnten als Komponenten von Hochfrequenz-Zirkulatoren oder -Isolatoren verwendet werden.In other aspects, the doped hexaferrite may be bonded to a dielectric material to produce a magnetic / dielectric composite device component. For example, a rod made of the doped hexaferrite could be bonded to an adhesive within a dielectric tube, such as a ceramic material having the composition MgO-CaO-ZnO-Al 2 O 3 -TiO 2 . The assembly of rod and tube could then be cut into slices comprising a disc of doped hexaferrite coaxially surrounded by a ring of dielectric. Such disks could be used as components of high frequency circulators or insulators.
  • In anderen Gesichtspunkten können dotierte Hexaferrite gemäß Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung auf einen Halbleiter durch Sputtern oder andere Mittel als Teil beispielsweise der Herstellung eines integrierten Radiofrequenzschaltkreises abgeschieden werden, um eine Drosselspule eines mehrschichtigen Chips oder einen Wulst eines mehrschichtigen Chips zu erzeugen.In other aspects, doped hexaferrites according to aspects of the present invention may be deposited on a semiconductor by sputtering or other means as part of, for example, the fabrication of a radio frequency integrated circuit to produce a choke coil of a multilayer chip or a bead of a multilayer chip.
  • Die vorstehend erläuterten Materialien und Materialkombinationen können überlegene magnetische Eigenschaften bei hohen Frequenzen im Vergleich zu Materialien, wie undotiertes Co2Z, zeigen, wie es in den 2 bis 14 veranschaulicht ist.The materials and combinations of materials discussed above may exhibit superior magnetic properties at high frequencies as compared to materials such as undoped Co 2 Z, as shown in U.S. Pat 2 to 14 is illustrated.
  • Beispielexample
  • Probenherstellungsample preparation
  • Passende Niveaus an BaCO3-, Co3O4- und Fe2O3-Vorstufen wurden zusammen mit verschiedenen Mengen an Alkalimetallcarbonaten (0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% und 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat; 0,04 Gew.-%, 0,08 Gew.-% und 0,4 Gew.-% Natriumcarbonat; und 0,02 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-% und 0,8 Gew.-% Rubidiumcarbonat) gemischt, um Proben von dotiertem Co2Z zu erzeugen. Zwei Toroide mit sieben Millimetern Außendurchmesser wurden aus jeder Materialprobe erzeugt, ein kurzer (∼ 100 mils (0,254 cm) lang) und ein langer (∼ 200 mils (0,508 cm) lang).Appropriate levels of BaCO 3 , Co 3 O 4 , and Fe 2 O 3 precursors were added along with various amounts of alkali metal carbonates (0.06 wt%, 0.12 wt%, 0.6 wt%). , 1.2% by weight and 3.6% by weight of potassium carbonate, 0.04% by weight, 0.08% by weight and 0.4% by weight of sodium carbonate, and 0.02% by weight. %, 0.04 wt%, 0.1 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, and 0.8 wt% rubidium carbonate) to give samples of doped Co 2 Z to produce. Two seven-millimeter outer diameter toroids were made from each material sample, one short (~ 100 mils (0.254 cm) long) and one long (~ 200 mils (0.508 cm) long).
  • Die Proben wurden erzeugt, indem zuerst die BaCO3-, Co3O4- und Fe2O3-Vorstufen in einer Kugelmühle in Wasser vermischt wurden, die vermischte Kombination getrocknet wurde und die vermischte Kombination unter stehender Luft bei Atmosphärendruck bei einer Durchwärmtemperatur von 1190 °C acht Stunden lang in einem Brennofen bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit und einer Abkühlgeschwindigkeit von 100 °C/Stunde calciniert wurde. Alkalimetallcarbonate in den vorstehend aufgeführten Konzentrationen wurden zu dem verwendeten calcinierten Material gegeben, wodurch jede einzelne Probe erzeugt wurde. Das calcinierte Material und Alkalimetallcarbonat für jede Probe wurde dann in einer Kugelmühle in Wasser vermahlen, wodurch Teilchen mit einem Median-Durchmesser von etwa fünfzig Mikrometer gebildet wurden. Das vermahlene Material wurde getrocknet und zu zwei Zoll (5,1 cm) langen Stäben mit 0,5 Zoll (1,3 cm) Durchmesser unter Verwendung einer isostatischen Presse unter einem Druck von etwa 180.000 N/m2 gepresst. Die Stäbe wurden zu der vorstehend beschriebenen Gestalt und den vorstehend beschriebenen Abmessungen geschnitten und unter Sauerstoff bei Atmosphärendruck, der mit 30 cfm strömte, bei einer Durchwärmtemperatur von 1250 °C acht Stunden lang in einem Brennofen mit einer Erhitzungs- und Abkühlgeschwindigkeit von 100 °C/Stunde gesintert.The samples were prepared by first mixing the BaCO 3 , Co 3 O 4 , and Fe 2 O 3 precursors in water in a ball mill, drying the blended combination, and mixing the blended combination under stagnant air at atmospheric pressure at a soak temperature 1190 ° C was calcined for eight hours in a kiln at a heating rate and a cooling rate of 100 ° C / hour. Alkali metal carbonates in the concentrations listed above were added to the calcined material used, producing each individual sample. The calcined material and alkali metal carbonate for each sample was then ground in water in a ball mill to form particles having a median diameter of about fifty microns. The milled material was dried and pressed into two inch (5.1 cm) 0.5 inch (1.3 cm) diameter rods using an isostatic press under a pressure of about 180,000 N / m 2. The rods were cut to the shape and dimensions described above and oxygenated at atmospheric pressure flowing at 30 cfm at a soak temperature of 1250 ° C for eight hours in a kiln with a heating and cooling rate of 100 ° C. Sintered hour.
  • Das vorstehende Verfahren ergibt Co2Z dotiert mit Alkalimetalloxiden in Übereinstimmung mit einigen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung. Wie in 15 gezeigt, zeigt eine Verbindung, hergestellt gemäß dem vorstehenden Verfahren und dotiert mit 0,3 Gew.-% K2O, Röntgenbeugungspeaks an Stellen, die denjenigen entsprechen, die von Co2Z erwartet würden, wobei die Winkelpositionen davon durch die kurzen vertikalen Linien auf der horizontalen Linie mit der Bezeichnung „Bariumcobalteisenoxid“ in 15 angegeben werden.The above process yields Co 2 Z doped with alkali metal oxides in accordance with some aspects of the present invention. As in 15 shows a compound prepared according to the above method and doped with 0.3 wt.% K 2 O x-ray diffraction peaks at locations corresponding to those expected from Co 2 Z, the angular positions of which are indicated by the short vertical lines on the horizontal line labeled "barium cobalt iron oxide" in 15 be specified.
  • Analysenmethodikanalysis methodology
  • Die Daten in den 2 bis 14 wurden unter Verwendung der folgenden Vorgehensweise erzeugt:The data in the 2 to 14 were generated using the following procedure:
  • Die Proben wurden in einer koaxialen Luftleitung analysiert und die volle S-Parameter-Streumatrix von 50 MHz bis 18.500 MHz (18,5 GHz) wurde aufgezeichnet. Aus diesen Daten wurden die Materialmerkmale ε* (die dimensionslose komplexe relative elektrische Permittivität) und µ* (die dimensionslose komplexe relative magnetische Permeabilität) unter Verwendung der Verfahren abgeleitet, beschrieben in A. M. Nicolson und G. F. Ross, in „Measurement of the intrinsic properties of materials by time domain techniques", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Bd. 19, Nr. 4, S. 377-382, Nov. 1970, modifiziert wie in dem Artikel von James Baker-Jarvis, Eric J. Vanzura und William A. Kissick, „Improved Technique for Determining Complex Permittivity with the Transmission/Reflection Method", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Bd. 38, Nr. 8, S. 1096 - 1103, August 1990, die hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen sind. Die kürzeren Proben ergaben in der Regel verrauschte Daten am unteren Ende dieses Frequenzbereichs, stellten aber konsistente Ergebnisse bei höheren Frequenzen bereit. Die längeren Proben zeigten das entgegen gesetzte Verhalten; sie ergaben in der Regel konsistente Daten am unteren Frequenzbereich, ergaben aber verrauschte Daten bei höheren Frequenzen. Beide Datensätze überlappten über einen ziemlich breiten Abschnitt innerhalb des Frequenzbereichs, in dem Testen durchgeführt wurde. Nachdem diese Messungen gesammelt worden waren, wurden die kleineren Proben unter Verwendung eines Hewlett-Packard 4291 Impedance Analyzer bei Frequenzen von 1 MHz bis 1800 MHz (1,8 GHz) analysiert. Drei Datensätze wurden somit für jede getestete Probe erzeugt, welche in großem Maße überlappten. Diese Daten wurden zusammen aufgetragen, und die Punkte, welche von Satz zu Satz nicht konsistent waren, wurden verworfen, was zu glatten Kurven von 1 MHz to 18,5 GHz führte. Einige Diskontinuitäten in den erzeugten Kurven wurden als Artifakte dieser Messmethodik angesehen. The samples were analyzed in a coaxial air line and the full S-parameter scattering matrix from 50 MHz to 18,500 MHz (18.5 GHz) was recorded. From these data, the material characteristics ε * (the dimensionless complex relative electrical permittivity) and μ * (the dimensionless complex relative magnetic permeability) were derived using the methods described in AM Nicolson and GF Ross, in "Measurement of the intrinsic properties of materials by time domain techniques," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 19, No. 4, pp. 377-382, Nov. 1970 , as modified in the article of James Baker-Jarvis, Eric J. Vanzura and William A. Kissick, "Improved Technique for Determining Complex Permittivity with the Transmission / Reflection Method" , IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 38, No. 8, pp. 1096-1103, August 1990 which are incorporated herein by reference. The shorter samples typically gave noisy data at the low end of this frequency range, but provided consistent results at higher frequencies. The longer samples showed the opposite behavior; they usually gave consistent lower-range data, but produced noisy data at higher frequencies. Both datasets overlapped a fairly wide section within the frequency range in which testing was performed. After these measurements were collected, the smaller samples were made using a Hewlett-Packard 4291 Impedance Analyzer at frequencies from 1 MHz to 1800 MHz (1.8 GHz) analyzed. Three data sets were thus generated for each sample tested, which overlapped to a large extent. These data were plotted together and the points that were not consistent from sentence to sentence were discarded, resulting in smooth curves from 1 MHz to 18.5 GHz. Some discontinuities in the generated curves were considered as artifacts of this measurement methodology.
  • Wirkung von Dotierung mit Kaliumcarbonat auf die reelle Komponente der magnetischen PermeabilitätEffect of doping with potassium carbonate on the real component of magnetic permeability
  • Unter Bezug auf die 2A und 2B wird die Änderung in der reellen Komponente der dimensionslosen komplexen relativen magnetischen Permeabilität µ’ (hierin einfach als die magnetische Permeabilität bezeichnet) gegen die Frequenz für Co2Z, das mit verschiedenen Niveaus von Kaliumcarbonat dotiert ist, gezeigt. In diesen Figuren werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, durch die Linien 2-a bis 2-f gekennzeichnet. Es kann gesehen werden, dass mit Kaliumcarbonat dotiertes Co2Z eine verhältnismäßig konstante magnetische Permeabilität unterhalb von etwa 0,2 GHz zeigt. Bei höheren Frequenzen zeigt das Material einen Anstieg in der magnetischen Permeabilität, gefolgt von einem Peak, und dann einen raschen Abfall in der magnetischen Permeabilität, wenn die Frequenz weiter zunimmt. Der Punkt, an dem die magnetische Permeabilität eines Materials einen Peak erreicht, wird hierin als die „Resonanzfrequenz“ des Materials bezeichnet werden. In den 2A und 2B kann beobachtet werden, dass die Zugabe kleiner Mengen (z. B. weniger als etwa 3,6 Gew.-%) von Kaliumcarbonat zu Co2Z die Resonanzfrequenz des Materials erhöht. Beispielsweise zeigt undotiertes Co2Z eine Resonanzfrequenz bei etwa 0,64 GHz, während Co2Z, das aus BaCO3-, Co2O3- und Fe2O3-Vorstufen erzeugt und mit etwa 0,6 Gew.-% K2CO3-Vorstufe dotiert ist, eine Resonanzfrequenz bei etwa 1,4 GHz zeigt, mehr als etwa zweimal diejenige von undotiertem Co2Z. Dies zeigt, dass elektrische Vorrichtungskomponenten, wie beispielsweise Hochfrequenz-Drosselspulenkerne, hergestellt aus mit Kalium dotiertem Co2Z, in der Lage sein können, ihre magnetische Permeabilität beizubehalten und in einem höheren Frequenzbereich oder in einem breiteren Frequenzbereich betrieben zu werden als derjenige von ähnlichen Vorrichtungen oder Vorrichtungskomponenten, hergestellt aus undotiertem Co2Z.With reference to the 2A and 2 B For example, the change in the real component of the dimensionless complex relative magnetic permeability μ '(herein referred to simply as the magnetic permeability) versus the frequency for Co 2 Z doped with different levels of potassium carbonate is shown. In these figures, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.06 wt%, 0.12 wt%, 0.6 wt%, 1, 2 wt .-% and 3.6 wt .-% potassium carbonate doped, were indicated by the lines 2-a to 2-f. It can be seen that Co 2 Z doped with potassium carbonate exhibits a relatively constant magnetic permeability below about 0.2 GHz. At higher frequencies, the material exhibits an increase in magnetic permeability, followed by a peak, and then a rapid decrease in magnetic permeability as the frequency further increases. The point at which the magnetic permeability of a material reaches a peak will be referred to herein as the "resonant frequency" of the material. In the 2A and 2 B It can be observed that the addition of small amounts (e.g., less than about 3.6% by weight) of potassium carbonate to Co 2 Z increases the resonant frequency of the material. For example, Co 2 Z exhibits a resonant frequency at about 0.64 GHz, while Co 2 Z, which consists of BaCO 3 , Co 2 O 3 , and Fe 2 O 3 precursors, contains about 0.6 wt% K 2 CO 3 precursor doped, showing a resonant frequency at about 1.4 GHz, more than about twice that of undoped Co 2 Z. This shows that electrical device components, such as high frequency choke cores made of potassium doped Co 2 Z. , may be capable of maintaining their magnetic permeability and operating in a higher frequency range or in a wider frequency range than that of similar devices or device components made of undoped Co 2 Z.
  • Es kann auch beobachtet werden, dass die Zugabe von Kaliumcarbonatvorstufe zu dem Co2Z-Material zu einer Abnahme des absoluten Niveaus der magnetischen Permeabilität bei der niedrigen Frequenz (z. B. Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz des Materials) führt. Dies zeigt, dass die Zunahme in der Resonanzfrequenz mit einer Abnahme in der absoluten magnetischen Permeabilität korrelieren kann.It can also be observed that the addition of potassium carbonate precursor to the Co 2 Z material results in a decrease in the absolute level of magnetic permeability at the low frequency (e.g., frequencies below the resonant frequency of the material). This shows that the increase in resonant frequency can correlate with a decrease in absolute magnetic permeability.
  • Für hohe Niveaus von Kaliumdotierung (z. B. 3,6 Gew.-% K2CO3-Vorstufe) ist die Zunahme in der Resonanzfrequenz des Materials nicht so ausgeprägt wie sie es für Co2Z mit niedrigeren Niveaus von Kaliumdotierung ist. Bei hohem Kaliumdotierungsniveau (z. B. 3,6 Gew.-% K2CO3-Vorstufe) nähert sich die Resonanzfrequenz des dotierten Materials derjenigen von undotiertem Co2Z an.For high levels of potassium doping (e.g., 3.6 wt% K 2 CO 3 precursor), the increase in resonant frequency of the material is not as pronounced as it is for Co 2 Z with lower levels of potassium doping. At high potassium doping level (eg, 3.6 wt% K 2 CO 3 precursor), the resonant frequency of the doped material approaches that of undoped Co 2 Z.
  • Wirkung von Dotierung mit Natriumcarbonat und Rubidiumcarbonat auf die reelle Komponente der magnetischen PermeabilitätEffect of doping with sodium carbonate and rubidium carbonate on the real component of magnetic permeability
  • Die 3A, 3B, 4A und 4B veranschaulichen die Änderung in der magnetischen Permeabilität gegen die Frequenz von Co2Z, das mit verschiedenen Niveaus von Natriumcarbonat bzw. Rubidiumcarbonat dotiert ist. In diesen Figuren werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,08 Gew.-% und 0,4 Gew.-% Natriumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in den 3A und 3B durch die Linien 3-a bis 3-d gekennzeichnet, und werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,02 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% Rubidiumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in den 4A bis 4B durch die Linien 4-a bis 4-g gekennzeichnet.The 3A . 3B . 4A and 4B illustrate the change in magnetic permeability versus the frequency of Co 2 Z doped with various levels of sodium carbonate and rubidium carbonate, respectively. In these figures, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z doped with 0% by weight, 0.04% by weight, 0.08% by weight and 0.4% by weight of sodium carbonate are reported , were received in the 3A and 3B through the lines 3-a to 3-d and the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.02 wt%, 0.04 wt%, 0.1 wt%, 0, 2 wt .-%, 0.4 wt .-% or 0.8 wt .-% Rubidiumcarbonat is doped, were obtained in the 4A to 4B through the lines 4-a to 4-g characterized.
  • Das undotierte Co2Z, das in Verbindung mit dem mit Natriumcarbonat und mit Rubidiumcarbonat dotierten Co2Z analysiert wurde, hatte eine unterschiedliche gebrannte Dichte als dasjenige, das in Verbindung mit dem mit Kaliumcarbonat dotierten Co2Z analysiert wurde, was zu unterschiedlichen beobachteten magnetischen Eigenschaften für das undotierte Co2Z, das in den 3A, 3B, 4A und 4B veranschaulicht wird, im Vergleich zu den beobachteten magnetischen Eigenschaften des undotierten Co2Z, das in den 2A und 2B veranschaulicht wird, führt. Dies erklärt die Diskrepanz in beispielsweise der beobachteten Resonanzfrequenz für das undotierte Co2Z, das zusammen mit den mit Kaliumcarbonat dotierten Materialien getestet wurde, im Vergleich zu derjenigen des undotierten Co2Z, das zusammen mit den mit Natriumcarbonat und Rubidiumcarbonat dotierten Materialien getestet wurde.The undoped Co 2 Z analyzed in conjunction with the Co 2 Z doped with sodium carbonate and with rubidium carbonate had a different fired density than that analyzed in conjunction with the potassium carbonate doped Co 2 Z, resulting in different observed magnetic Properties for the undoped Co 2 Z included in the 3A . 3B . 4A and 4B In comparison with the observed magnetic properties of the undoped Co 2 Z, which is shown in FIGS 2A and 2 B is illustrated leads. This explains the discrepancy in, for example, the observed resonant frequency for the undoped Co 2 Z tested along with the potassium carbonate doped materials as compared to that of the undoped Co 2 Z tested along with the sodium carbonate and rubidium carbonate doped materials.
  • Wie in den Figuren 2A und 2B für Kaliumcarbonat kann in den 3A, 3B, 4A und 4B beobachtet werden, dass die Zugabe von ausreichenden Mengen an Natriumcarbonat oder Rubidiumcarbonat zu Co2Z die Resonanzfrequenz des Materials relativ zu undotierten Co2Z erhöht, während sie das absolute Niveau der magnetischen Permeabilität bei niedrigen Frequenzen absenkt. Beispielsweise zeigt Co2Z, das mit etwa 0,4 Gew.-% Na2CO3-Vorstufe dotiert ist, eine Resonanzfrequenz von etwa 1,3 GHz und eine magnetische Permeabilität bei niedriger Frequenz von etwa 9,5 im Vergleich zu einer Resonanzfrequenz von etwa 0,4 GHz und einer magnetischen Permeabilität bei niedriger Frequenz von etwa 14 für undotiertes Co2Z. Co2Z, das mit etwa 0,8 Gew.-% Rb2CO3-Vorstufe dotiert ist, zeigt eine Resonanzfrequenz von etwa 1,15 GHz und eine magnetische Permeabilität bei niedriger Frequenz von etwa 10 im Vergleich zu einer Resonanzfrequenz von etwa 0,4 GHz und einer magnetischen Permeabilität bei niedriger Frequenz von etwa 14 für undotiertes Co2Z.As in the figures 2A and 2 B for potassium carbonate can in the 3A . 3B . 4A and 4B It can be observed that the addition of sufficient amounts of sodium carbonate or rubidium carbonate to Co 2 Z increases the resonant frequency of the material relative to undoped Co 2 Z while lowering the absolute level of magnetic permeability at low frequencies. For example, Co 2 Z doped with about 0.4 wt% Na 2 CO 3 precursor has a resonant frequency of about 1.3 GHz and a low frequency magnetic permeability of about 9.5 as compared to a resonant frequency about 0.4 GHz and a low frequency magnetic permeability of about 14 for undoped Co 2 Z. Co 2 Z doped with about 0.8 wt% Rb 2 CO 3 precursor exhibits a resonant frequency of about 1.15 GHz and a low frequency magnetic permeability of about 10 compared to a resonant frequency of about 0.4 GHz and a low frequency magnetic permeability of about 14 for undoped Co 2 Z.
  • Vergleich der Resonanzfrequenz für unterschiedliche AlkalimetalldotierelementeComparison of the resonant frequency for different alkali metal dopants
  • 5 veranschaulicht die Resonanzfrequenz der magnetischen Permeabilität gegen das Dotierungsniveau für mit Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat und Rubidiumcarbonat dotiertes Co2Z. Ein Datenpunkt, der mit 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiertem Co2Z entspricht, wurde aus diesem Diagramm der Klarheit wegen weggelassen. Es kann beobachtet werden, dass es einen raschen Anstieg in der Resonanzfrequenz unterhalb von etwa 0,2 Gew.-% zugegebener Dotierelementenvorstufe gibt, wobei die Änderung in der Resonanzfrequenz pro Einheit von zusätzlichem zugegebenem Dotierelement in dem Maße abnimmt, wie die Gesamtmenge an zugegebenem Dotierelement zunimmt. Dies zeigt, dass es ein bestimmtes oberes Niveau an Alkalimetalldotierelement, das zugegeben werden kann, um die Resonanzfrequenz des Materials auf Co2Z-Basis zu erhöhen, geben kann, oberhalb dessen es wenig zusätzliche Wirkung auf die Resonanzfrequenz des Materials gibt. 5 illustrates the resonant frequency of magnetic permeability versus the doping level for Co 2 Z doped with potassium carbonate, sodium carbonate and rubidium carbonate. A data point corresponding to Co 2 Z doped with 3.6% by weight of potassium carbonate was omitted from this diagram for the sake of clarity. It can be seen that there is a rapid increase in the resonant frequency below about 0.2 wt% added dopant precursor, with the change in resonant frequency per unit additional dopant added decreasing as the total amount of dopant added increases. This shows that there may be a certain upper level of alkali metal dopant that can be added to increase the resonant frequency of the Co 2 Z-based material above which there is little additional effect on the resonant frequency of the material.
  • Wirkung von Dotierung mit Alkalimetall auf die imaginäre Komponente der magnetischen PermeabilitätEffect of doping with alkali metal on the imaginary component of magnetic permeability
  • Die 6A bis 8B veranschaulichen das Ansprechverhalten von µ”, der imaginären Komponente der komplexen relativen magnetischen Permeabilität, welche dem Energieverlust in dem Material bei hohen Frequenzen entspricht, für dotiertes und undotiertes Co2Z. In diesen Figuren werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in den 6A bis 6B durch die Linien 6-a bis 6-f gekennzeichnet, werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,08 Gew.-% bzw. 0,4 Gew.-% Natriumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in den 7A bis 7B durch die Linien 7-a bis 7-d gekennzeichnet und werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,02 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% Rubidiumcarbonat, dotiert ist, erhalten wurden, in den 8A bis 8B durch die Linien 8-a bis 8-d gekennzeichnet.The 6A to 8B illustrate the response of μ ", the imaginary component of the complex relative magnetic permeability corresponding to the energy loss in the material at high frequencies, for doped and undoped Co 2 Z. In these figures, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0% by weight, 0.06% by weight, 0.12% by weight, 0.6% by weight, 1.2% by weight and 3.6% by weight, respectively, of potassium carbonate is endowed in the 6A to 6B through the lines 6-a to 6-f The data sets resulting from the analysis of Co 2 Z doped with 0% by weight, 0.04% by weight, 0.08% by weight and 0.4% by weight of sodium carbonate, respectively, are characterized , were received in the 7A to 7B through the lines 7-a to 7-d and the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.02 wt%, 0.04 wt%, 0.1 wt%, 0.2 % By weight, 0.4% by weight and 0.8% by weight, respectively, of rubidium carbonate doped were obtained in the 8A to 8B through the lines 8-a to 8-d characterized.
  • Es kann beobachtet werden, dass für alle mit Alkalimetall dotierten Materialien sowohl der anfängliche Anstieg als auch der Peak in µ” bei höheren Frequenzen auftreten als für undotiertes Co2Z. Es kann auch beobachtet werden, dass µ” bei höheren Frequenzen als µ’ für alle Materialien, einschließlich dem undotierten Co2Z, den Peakwert annimmt. Dies zeigt, dass diese Materialien keine hohen Niveaus von Energieverlust unterhalb ihrer Resonanzfrequenzen zeigen, und sie somit für Anwendungen in Hochfrequenz-Vorrichtungen bei Frequenzen, die sich ihren Resonanzfrequenzen annähern, nützlich sein können.It can be observed that for all alkali metal doped materials, both the initial rise and peak occur in μ "at higher frequencies than for undoped Co 2 Z. It can also be observed that μ" at higher frequencies than μ 'for all materials, including the undoped Co 2 Z, take the peak value. This demonstrates that these materials do not exhibit high levels of energy loss below their resonant frequencies, and thus may be useful for high frequency device applications at frequencies approaching their resonant frequencies.
  • Wirkung von Dotierung mit Alkalimetall auf den magnetischen Verlustfaktor Effect of doping with alkali metal on the magnetic loss factor
  • Die 9 und 10 veranschaulichen das Verhältnis von µ” zu µ’, eine Größe, die auch als der magnetische Verlustfaktor (Tan δ M) bekannt ist, gegen die Frequenz für mit Kaliumcarbonat (9), mit Natriumcarbonat und mit Rubidiumcarbonat dotiertes Co2Z (10). Dieser Parameter stellt die Menge an verlorener magnetischer Energie im Vergleich zur gespeicherten in einem Material dar, das elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt war. Es kann für einige elektrische Vorrichtungen, die magnetische Ferritmaterialien nutzen, wie beispielsweise Drosselspulen und Transformatoren, wünschenswert sein, dass sie in einem Frequenzbereich betrieben werden, wo der magnetische Verlustfaktor für das magnetische Ferritmaterial niedrig ist. In diesen Figuren werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in 9 durch die Linien 9-a bis 9-f gekennzeichnet, werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,08 Gew.-% bzw. 0,4 Gew.-% Natriumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in 10 durch die Linien 10-a bis 10-d gekennzeichnet und werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0,02 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% Rubidiumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in 10 durch die Linien 10-e bis 10-j gekennzeichnet.The 9 and 10 illustrate the ratio of μ "to μ ', a quantity also known as the magnetic loss factor (Tan δ M) versus the frequency for potassium carbonate ( 9 sodium carbonate and rubidium carbonate-doped Co 2 Z ( 10 ). This parameter represents the amount of lost magnetic energy compared to that stored in a material exposed to electromagnetic radiation. It may be desirable for some electrical devices using magnetic ferrite materials, such as inductors and transformers, to operate in a frequency range where the magnetic loss factor for the magnetic ferrite material is low. In these figures, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.06 wt%, 0.12 wt%, 0.6 wt%, 1, Doped 2 wt .-% and 3.6 wt .-% potassium carbonate, were obtained in 9 through the lines 9-a to 9-f The data sets resulting from the analysis of Co 2 Z doped with 0% by weight, 0.04% by weight, 0.08% by weight and 0.4% by weight of sodium carbonate, respectively, are characterized , were obtained in 10 through the lines 10-a to 10-d and the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0.02 wt.%, 0.04 wt.%, 0.1 wt.%, 0.2 wt.%, 0 , 4 wt .-% and 0.8 wt .-% Rubidiumcarbonat doped, were obtained in 10 indicated by lines 10-e to 10-j.
  • Wie in den 9 und 10 gesehen werden kann, ist der magnetische Verlustfaktor für mit Alkalimetall dotiertes Co2Z ungefähr derselbe wie derjenige von undotiertem Co2Z bis zu einer Frequenz von ungefähr 2 GHz oder niedriger, wo sich der magnetische Verlustfaktor für die dotierten und undotierten Materialien ungefähr 2 annähert. Dies zeigt zusammen mit den Daten, die in den 2A bis 5 veranschaulicht werden, dass mit Alkalimetall dotiertes Co2Z den Betrieb von Hochfrequenz-Vorrichtungen, die Ferritmaterialien nutzen, bei höheren Frequenzen als undotiertes Co2Z (z. B. bis zu etwa 1,4 GHz für mit Kalium dotiertes Co2Z) erleichtern kann, während sie keine größeren Energieverluste zeigen als undotiertes Co2Z.As in the 9 and 10 can be seen, the magnetic loss factor for alkali metal-doped Co 2 Z is approximately the same as that of undoped Co 2 Z to a frequency of about 2 GHz or lower, where the magnetic loss factor approaches about 2 for the doped and undoped materials. This shows along with the data in the 2A to 5 to illustrate that alkali metal doped Co 2 Z facilitate the operation of high frequency devices utilizing ferrite materials at higher frequencies than undoped Co 2 Z (e.g., up to about 1.4 GHz for potassium doped Co 2 Z) can, while showing no greater energy losses than undoped Co 2 Z.
  • Wirkung von Dotierung mit Kaliumcarbonat auf das Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität µrr Effect of doping with potassium carbonate on the ratio of permeability to permittivity μ r / ε r
  • Eine mögliche Anwendung von Ferritmaterialien ist beim Aufbau von Hochfrequenz-RF- oder Mikrowellenantennen. Im Allgemeinen sind Antennen am wirksamsten beim Absorbieren und Emittieren von elektromagnetischer Energie in die Atmosphäre bei Frequenzen, wo die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität und die reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität ihrer Aufbaumaterialien gleich sind (d. h. µrr = 1). Dieses Verhältnis wird hierin auch als das „Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität“ bezeichnet.One possible application of ferrite materials is in the construction of radio frequency RF or microwave antennas. In general, antennas are most effective at absorbing and emitting electromagnetic energy into the atmosphere at frequencies where the real component of the relative magnetic permeability and the real component of the relative electrical permittivity of their constituent materials are the same (ie, μ r / ε r = 1). This ratio is also referred to herein as the "permeability to permittivity ratio".
  • Die 11 und 12 veranschaulichen die reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität gegen die Frequenz für verschiedene mit Alkalimetall dotierte Materialien auf Co2Z-Basis. In diesen Figuren werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, in 11 durch die Linien 11-a bis 11-f gekennzeichnet, werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,08 Gew.-% bzw. 0,4 Gew.-% Natriumcarbonat (12) dotiert ist, erhalten wurden, durch die Linien 12-a bis 12-d gekennzeichnet und werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0,02 Gew.-%, 0,04 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% Rubidiumcarbonat (12) dotiert ist, erhalten wurden, durch die Linien 12-e bis 12-j gekennzeichnet.The 11 and 12 illustrate the real component of relative electrical permittivity versus frequency for various alkali metal doped Co 2 Z-based materials. In these figures, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.06 wt%, 0.12 wt%, 0.6 wt%, 1, Doped 2 wt .-% and 3.6 wt .-% potassium carbonate, were obtained in 11 through the lines 11-a to 11-f The data sets resulting from the analysis of Co 2 Z containing 0% by weight, 0.04% by weight, 0.08% by weight and 0.4% by weight sodium carbonate ( 12 ), were obtained through the lines 12-a to 12-d and the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0.02 wt.%, 0.04 wt.%, 0.1 wt.%, 0.2 wt.%, 0 , 4% by weight and 0.8% by weight of rubidium carbonate ( 12 ), are indicated by lines 12-e to 12-j.
  • Wie in den 11 und 12 veranschaulicht, kann mit Alkalimetall dotiertes Material auf Co2Z-Basis eine reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität zwischen etwa 10 und 15 bei Frequenzen im Bereich von 0,5 GHz bis 1 GHz zeigen. In den meisten Fällen ist dies geringfügig höher als die Werte der reellen Komponenten der relativen magnetischen Permeabilitäten, die in den Figuren 2A bis 4B bei Frequenzen in diesem Bereich veranschaulicht werden. Die nachstehende Tabelle 1 veranschaulicht die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität und die reelle Komponente der relativen elektrischen Permittivität bei der beispielhaften Frequenz von 1 GHz für mit Kalium dotiertes Co2Z. Tabelle 1 Dotierungsniveau (Gew.-% K2CO3) Äquivalente Dotierung von K2O in Gew.-% µr εr µrr 0 0 9,3 13,9 0,67 0,06 0,04 10,2 11,9 0,86 0,12 0,08 10,1 11,2 0,90 0,6 0,41 10,7 11,1 0,96 1,2 0,82 11,8 12,9 0,91 3,6 2,45 7,0 13,6 0,51
    As in the 11 and 12 For example, with Co 2 Z based alkali metal doped material, a real component of relative electrical permittivity between about 10 and 15 at frequencies in the range of 0.5 GHz to 1 GHz may be exhibited. In most cases, this is slightly higher than the values of the real components of the relative magnetic permeabilities shown in FIGS 2A to 4B at frequencies in this range are illustrated. Table 1 below illustrates the real component of the relative magnetic permeability and the real component of the relative electrical permittivity at the exemplary frequency of 1 GHz for potassium-doped Co 2 Z. Table 1 Doping level (wt% K 2 CO 3 ) Equivalent doping of K 2 O in% by weight μ r ε r μ r / ε r 0 0 9.3 13.9 0.67 0.06 0.04 10.2 11.9 0.86 0.12 0.08 10.1 11.2 0.90 0.6 0.41 10.7 11.1 0.96 1.2 0.82 11.8 12.9 0.91 3.6 2.45 7.0 13.6 0.51
  • Die vorstehenden Daten zeigen, dass mit Kalium dotiertes Co2Z ein (µrr-Verhältnis von etwa 0,9 bei 1 GHz zeigen kann, was dem Verhältnis von 1,0 sehr nahe kommt, welches eine in hohem Maße effiziente Antenne kennzeichnen würde. Das absolute Niveau der reellen Komponente der magnetischen Permeabilität von dotierten Co2Z-Materialien kann beispielsweise durch Ändern der Orientierung der Kristallstruktur des Materials in einer Antenne oder durch Erzeugen des dotierten Co2Z in einem Verfahren, wo es einem magnetischen Feld während eines oder mehrerer Schritte ausgesetzt ist, eingestellt werden, wobei also die Ausrichtung der magnetischen Momente der magnetischen Domänen des Materials erhöht wird. Die magnetische Permeabilität von dotierten Co2Z-Materialien kann auch erhöht werden, indem die Wärmebehandlung/Sinterschritte eingestellt werden, die verwendet werden können, um das Material zu erzeugen, wodurch die Materialdichte und/oder Korngröße erhöht werden. Außerdem kann das absolute Niveau der magnetischen Permeabilität und/oder elektrischen Permittivität durch zusätzliches Dotieren mit einem oder mehreren zweiwertigen Metallionen, wie beispielsweise Sr, Mg, Cu, Ni, Mn und Zn, oder durch Kombinieren eines dotierten Hexaferrits mit einem ferromagnetischen Material, einem ferroelektrischen Material oder einem Dielektrikum, wodurch ein Verbundmaterial, wie vorstehend erläutert, erzeugt wird, eingestellt werden. Somit ist es möglich, mit Kalium dotierte Co2Z-Materialien gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung für eine in hohem Maße effiziente Hochfrequenz-Antenne (z. B. 1 GHz) zu nutzen.The above data shows that potassium-doped Co 2 Z can exhibit a (μ r / ε r ratio of about 0.9 at 1 GHz, which is very close to the ratio of 1.0, which is a highly efficient antenna The absolute level of the real component of the magnetic permeability of doped Co 2 Z materials can be determined, for example, by changing the orientation of the crystal structure of the material in an antenna or by generating the doped Co 2 Z in a process where it is a magnetic field Thus, the magnetic permeability of doped Co 2 Z materials can also be increased by adjusting the heat treatment / sintering steps used can be used to produce the material, thereby increasing the material density and / or grain size In addition, the absolute level of magnetic permeability and / or electrical permittivity may be determined by additional doping with one or more divalent metal ions such as Sr, Mg, Cu, Ni, Mn and Zn, or by combining a doped hexaferrite with a ferromagnetic material, a ferroelectric Material or a dielectric, whereby a composite material, as explained above, can be adjusted. Thus, it is possible to utilize potassium doped Co 2 Z materials for a highly efficient high frequency antenna (e.g., 1 GHz) in accordance with one or more aspects of the present invention.
  • Wirkung von Dotierung mit Natriumcarbonat und Rubidiumcarbonat auf das Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität µrr Effect of doping with sodium carbonate and rubidium carbonate on the ratio of permeability to permittivity μ r / ε r
  • Die nachstehende Tabelle 2 veranschaulicht die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität und relativen elektrischen Permittivität bei der beispielhaften Frequenz von 0,5 GHz für mit Natrium dotiertes Co2Z und die nachstehende Tabelle 3 veranschaulicht die reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität und relativen elektrischen Permittivität bei der beispielhaften Frequenz von 0,5 GHz für mit Rubidium dotiertes Co2Z. Die Frequenzen, bei denen diese Daten verglichen werden, wurden im Vergleich zu derjenigen in Tabelle 1 für Kalium dotiertes Co2Z-Material verringert, damit sie Punkten unterhalb der Resonanzfrequenzen der mit Natrium und Rubidium dotierten Materialien entspricht, welche im Allgemeinen niedriger sind als diejenige für die mit Kalium dotierten Materialien. Diese Tabellen veranschaulichen, dass sowohl die mit Natrium als auch die mit Rubidium dotierten Materialien auf Co2Z-Basis auch hohe µrr-Verhältnisse (z. B. oberhalb von etwa 0,8) bei 0,5 GHz für mindestens einige Konzentrationen des Dotierelements zeigen. Tabelle 2 Dotierungsniveau (Gew.-% Na2CO3) Äquivalente Dotierung von Na2O in Gew.-% µr εr µrr 0,04 0,02 12,8 14,1 0,90 0,08 0,05 10,9 13,6 0,80 0,40 0,23 9,7 12,5 0,78
    Tabelle 3 Dotierungsniveau (Gew.-% Rb2CO3) Äquivalente Dotierung von Rb2O in Gew.-% µr εr µrr 0,02 0,02 13,5 13,2 1,02 0,04 0,03 11,9 13,6 0,88 0,10 0,08 10,5 13,0 0,81 0,20 0,16 10,4 13,6 0,76 0,40 0,32 10,6 12,5 0,85 0,80 0,65 10,4 13,0 0,80
    Table 2 below illustrates the real component of relative magnetic permeability and relative electrical permittivity at the exemplary 0.5 GHz frequency for sodium doped Co 2 Z and Table 3 below illustrates the real component of relative magnetic permeability and relative electrical permittivity The exemplary frequency of 0.5 GHz for rubidium-doped Co 2 Z. The frequencies at which this data is compared were reduced compared to that in Table 1 for potassium-doped Co 2 Z material to reach points below the resonant frequencies corresponding to sodium and rubidium doped materials, which are generally lower than that for the potassium doped materials. These tables illustrate that both the sodium and rubidium-doped Co 2 Z-based materials also exhibit high μ r / ε r ratios (eg, above about 0.8) at 0.5 GHz for at least show some concentrations of the doping element. Table 2 Doping level (wt% Na 2 CO 3 ) Equivalent doping of Na 2 O in% by weight μ r ε r μ r / ε r 0.04 0.02 12.8 14.1 0.90 0.08 0.05 10.9 13.6 0.80 0.40 0.23 9.7 12.5 0.78
    Table 3 Doping level (wt% Rb 2 CO 3 ) Equivalent doping of Rb 2 O in% by weight μ r ε r μ r / ε r 0.02 0.02 13.5 13.2 1.02 0.04 0.03 11.9 13.6 0.88 0.10 0.08 10.5 13.0 0.81 0.20 0.16 10.4 13.6 0.76 0.40 0.32 10.6 12.5 0.85 0.80 0.65 10.4 13.0 0.80
  • Wirkung von Dotierung mit Kaliumcarbonat auf die imaginäre Komponente der elektrischen PermittivitätEffect of doping with potassium carbonate on the imaginary component of electrical permittivity
  • 13 veranschaulicht die imaginäre Komponente der elektrischen Permittivität von mit Kaliumcarbonat dotiertem Material auf Co2Z-Basis gegen die Frequenz. In dieser Figur werden die Datensätze, die aus der Analyse der Co2Z-Proben, die mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert sind, erhalten wurden, durch die Linien 13-a bis 13-f gekennzeichnet. Auch wenn die Daten für jedes der Materialien in beträchtlichem Maße überlappten und beträchtlich mit der Frequenz variierten, schien es eine kleine Gesamtzunahme in der imaginären Komponente der elektrischen Permittivität mit erhöhter Kaliumcarbonatdotierung zu geben. 13 illustrates the imaginary component of the electrical permittivity of potassium carbonate-doped Co 2 Z-based material versus frequency. In this figure, the data sets obtained from the analysis of the Co 2 Z samples containing 0% by weight, 0.06% by weight, 0.12% by weight, 0.6% by weight, 1.2 wt .-% and 3.6 wt .-% potassium carbonate are doped, were obtained through the lines 13-a to 13-f characterized. Although the data for each of the materials overlapped considerably and varied considerably with frequency, there appeared to be a small overall increase in the imaginary component of electrical permittivity with increased potassium carbonate doping.
  • Wirkung von Dotierung mit Kaliumcarbonat auf den elektrischen VerlustfaktorEffect of doping with potassium carbonate on the electrical loss factor
  • 14 veranschaulicht den elektrischen Verlustfaktor (Tan δ ε) der mit Kaliumcarbonat dotierten Materialproben auf Co2Z-Basis gegen die Frequenz. In dieser Figur werden die Datensätze, die aus der Analyse von Co2Z, das mit 0 Gew.-%, 0,06 Gew.-%, 0,12 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 1,2 Gew.-% bzw. 3,6 Gew.-% Kaliumcarbonat dotiert ist, erhalten wurden, durch die Linien 14-a bis 14-f gekennzeichnet. Auch wenn die Daten für jedes der Materialien in beträchtlichem Maße überlappten und beträchtlich mit der Frequenz variierten, schien es eine kleine Gesamtzunahme im elektrischen Verlustfaktor mit erhöhter Kaliumcarbonatdotierung zu geben. In einigen Gesichtspunkten kann ein hoher elektrischer Verlustfaktor unerwünscht sein. Ein hoher elektrischer Verlustfaktor kann durch Glühen und/oder durch die Zugabe anderer Dotierelemente oder durch Kombinieren des dotierten Co2Z mit anderen Materialien, um ein Verbundmaterial mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen, eingestellt werden. 14 illustrates the electrical loss factor (Tan δ ε) of the potassium carbonate-doped Co 2 Z-based material samples versus frequency. In this figure, the data sets obtained from the analysis of Co 2 Z containing 0 wt%, 0.06 wt%, 0.12 wt%, 0.6 wt%, 1, 2 wt .-% and 3.6 wt .-% potassium carbonate doped, were obtained through the lines 14-a to 14-f characterized. Although the data for each of the materials overlapped considerably and varied considerably with frequency, there appeared to be a small overall increase in electrical loss factor with increased potassium carbonate doping. In some aspects, a high electrical loss factor may be undesirable. A high electrical loss factor can be adjusted by annealing and / or adding other dopants or by combining the doped Co 2 Z with other materials to produce a composite having the desired properties.
  • Vorrichtungen, die zum Betrieb bei hohen Frequenzen entworfen wurden, die Ferritmaterialien einschließen, die ihren Betriebsfrequenzbereich durch den Einschluss von dotierten Co2Z-Materialien gemäß Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung vergrößert bekommen könnten, schließen Antennen, Ferritzirkulatoren, Isolatoren, Drosselspulen (einschließlich Drosselspulen eines mehrschichtigen Chips), Wulste eines mehrschichtigen Chips und Transformatoren ein, sind aber nicht darauf begrenzt. Neue Vorrichtungen, wie diese, könnten unter Verwendung der dotierten Co2Z-Materialien gemäß Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, oder vorhandene Vorrichtungen, die irgendeinen anderen Ferrit nutzen, könnten nachgerüstet werden, um mindestens einen Teil des ursprünglichen Ferritmaterials durch ein dotiertes Co2Z-Material gemäß einem oder mehreren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zu ersetzen.Devices designed to operate at high frequencies, including ferrite materials that could increase their operating frequency range by the inclusion of doped Co 2 Z materials in accordance with aspects of the present invention, include antennas, ferrite circulators, insulators, choke coils (including multi-layer choke coils) Chips), beads of a multilayer chip, and transformers, but are not limited thereto. New devices such as these could be made using the doped Co 2 Z materials in accordance with aspects of the present invention, or existing devices utilizing any other ferrite could be retrofitted to replace at least a portion of the original ferrite material with a doped Co 2 To replace Z-material according to one or more aspects of the present invention.
  • Nachdem also mehrere Gesichtspunkte von mindestens einer Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben wurden, ist es klar, dass Fachleuten verschiedene Abänderungen, Modifikationen und Verbesserungen leicht in den Sinn kommen werden. Solche Abänderungen, Modifikationen und Verbesserungen sollen Teil dieser Offenbarung sein und sollen innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung sein. Demgemäß sind die vorstehende Beschreibung und Zeichnungen lediglich beispielhaft.Having described several aspects of at least one embodiment of this invention, it is clear that various modifications, modifications, and improvements will be readily apparent to those skilled in the art. Such alterations, modifications and improvements are intended to be part of this disclosure and are intended to be within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the foregoing description and drawings are merely exemplary.

Claims (31)

  1. Eine elektrische Komponente, umfassend Ba3-yMxCo2Fe24O41, wobei Ba Barium ist, M mindestens ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium ist, Co Kobalt ist, Fe Eisen ist, O Sauerstoff ist, mit 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ x.An electrical component comprising Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , wherein Ba is barium, M is at least one alkali metal selected from the group consisting of potassium and rubidium, Co is cobalt, Fe is iron, O is oxygen, with 0 <x ≤ 1 and 0 <y ≤ x.
  2. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 einen mittleren Korndurchmesser in einem Bereich zwischen etwa 5 µm und etwa 1 mm aufweist. The electrical component after Claim 1 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 has a mean grain diameter in a range between about 5 μm and about 1 mm.
  3. Die elektrische Komponente nach Anspruch 2, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 einen Ferrit vom Z-Typ umfasst.The electrical component after Claim 2 wherein Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises a Z-type ferrite.
  4. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer reellen Komponente der magnetischen Permeabilität des dotierten Ba3-yMxCo2Fe24O41 im Vergleich zum undotierten Ba3Co2Fe24O41 entspricht, ausreicht.The electrical component after Claim 1 or 3 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of a real component of the magnetic permeability of the doped Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 compared to undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 corresponds to sufficient.
  5. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 4, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer imaginären Komponente der magnetischen Permeabilität des dotierten Ba3-yMxCo2Fe24O41 im Vergleich zum undotierten Ba3Co2Fe24O41, entspricht, ausreicht.The electrical component after Claim 1 or 4 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of an imaginary component of the magnetic permeability of the doped Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 compared to undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 , is sufficient.
  6. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 5, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die zur Erhöhung des Verhältnisses von Permeabilität zu Permittivität µr/εr des dotierten Ba3-yMxCo2Fe24O41 bei einer Frequenz von etwa 0,5 GHz und/oder etwa 1 GHz relativ zu undotiertem Ba3Co2Fe24O41 ausreicht.The electrical component after Claim 1 or 5 in which the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount which increases the ratio of permeability to permittivity μ r / ε r of the doped Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 at a frequency of about 0.5 GHz and / or about 1 GHz relative to undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 sufficient.
  7. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 6, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die zum Versehen des Ba3-yMxCo2Fe24O41 mit einem Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität µrr von mehr als ungefähr 0,8 bei einer Frequenz von mindestens einer aus etwa 0,5 GHz und etwa 1 GHz ausreicht.The electrical component after Claim 1 or 6 in which the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount sufficient to provide the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 with a ratio of permeability to permittivity μ r / ε r greater than about 0.8 at a frequency of at least one of about 0.5 GHz and about 1 GHz.
  8. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1 oder 7, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die ausreicht, um dem Ba3-yMxCo2Fe24O41 eine reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität von mehr als etwa 10 bei einer Frequenz oberhalb von 1 GHz zu verleihen.The electrical component after Claim 1 or 7 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount sufficient to give Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 to impart a real component of relative magnetic permeability greater than about 10 at a frequency above 1 GHz.
  9. Die elektrische Komponente nach Anspruch 8, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die ausreicht, um dem Ba3-yMxCo2Fe24O41 eine Resonanzfrequenz von mehr als 1 GHz zu verleihen.The electrical component after Claim 8 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount sufficient to give Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 to give a resonant frequency of more than 1 GHz.
  10. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die ausreicht, um dem Ba3-yMxCo2Fe24O41 eine Resonanzfrequenz zu verleihen, die größer ist als die des unnotierten Ba3Co2Fe24O41.The electrical component after Claim 1 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount sufficient to give Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 to give a resonance frequency larger than that of the un-doped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 .
  11. Die elektrische Komponente nach Anspruch 1, wobei M ferner Natrium enthält.The electrical component after Claim 1 where M also contains sodium.
  12. Die elektrische Komponente nach Anspruch 11, wobei das Ba3-yMxCo2Fe24O41 das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge umfasst, die ausreicht, um dem Ba3-yMxCo2Fe24O41 eine Resonanzfrequenz von mehr als 1 GHz zu verleihen.The electrical component after Claim 11 wherein the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 comprises the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium in an amount sufficient to give Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 to give a resonant frequency of more than 1 GHz.
  13. Verwendung der elektrischen Komponente nach Anspruch 1 als Radiofrequenz-Ferritzirkulator.Use of the electrical component after Claim 1 as a radio frequency ferrite circulator.
  14. Verwendung der elektrischen Komponente nach Anspruch 13, wobei der Radiofrequenz-Ferritzirkulator als ein Isolator konfiguriert ist.Use of the electrical component after Claim 13 wherein the radio frequency ferrite circulator is configured as an insulator.
  15. Verwendung der elektrischen Komponente nach Anspruch 1 als Drosselspule, Transformator oder Antenne.Use of the electrical component after Claim 1 as inductor, transformer or antenna.
  16. Ein Alkalimetall dotierter Hexaferrit, mit der Formel Ba3-yMxCo2Fe24O41, wobei Ba Barium ist, M mindestens ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium ist, Co Kobalt ist, Fe Eisen ist, O Sauerstoff ist, mit 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ x ist.An alkali metal doped hexaferrite having the formula Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , wherein Ba is barium, M is at least one alkali metal selected from the group consisting of potassium and rubidium, Co is cobalt, Fe is iron, O Oxygen is, with 0 <x ≤ 1 and 0 <y ≤ x.
  17. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16, wobei M darüber hinaus Natrium enthält. The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 where M also contains sodium.
  18. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 17, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um dem Alkalimetall dotierte Hexaferrit eine Resonanzfrequenz von mehr als 1 GHz zu verleihen.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 17 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to impart a resonant frequency greater than 1 GHz to the alkali metal doped hexaferrite.
  19. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16, aufweisend einen mittleren Korndurchmesser in einem Bereich zwischen etwa 5 µm und etwa 1 mm.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 having an average grain diameter in a range between about 5 μm and about 1 mm.
  20. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 19, wobei der Alkalimetall dotierte Hexaferrit einen Ferrit vom Z-Typ aufweist.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 19 wherein the alkali metal doped hexaferrite has a Z-type ferrite.
  21. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16 oder 20, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer reellen Komponente der magnetischen Permeabilität des Alkalimetall dotierten Hexaferrits im Vergleich zum undotierten Ba3MCo2Fe24O41 entspricht, ausreicht.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 or 20 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of a real component of the magnetic permeability of the alkali metal doped hexaferrite compared to undoped Ba 3 MCo 2 Fe 24 O 41 corresponds, sufficient.
  22. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16 oder 21, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die zur Erhöhung einer Frequenz, die einem Peak einer imaginären Komponente der magnetischen Permeabilität des Alkalimetall dotierten Hexaferrits im Vergleich zum undotierten Ba3MCo2Fe24O41 entspricht, ausreicht.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 or 21 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount effective to increase a frequency corresponding to a peak of an imaginary component of the magnetic permeability of the alkali metal doped hexaferrite compared to undoped Ba 3 MCo 2 Fe 24 O 41 corresponds, sufficient.
  23. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16 oder 22, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die zur Erhöhung des Verhältnisses von Permeabilität zu Permittivität µrr des Alkalimetall dotierten Hexaferrits bei einer Frequenz von etwa 0,5 GHz und/oder etwa 1 GHz relativ zu undotiertem Ba3Co2Fe24O41 ausreicht.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 or 22 in which the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is present in an amount sufficient to increase the ratio of permeability to permittivity μ r / ε r of the alkali metal doped hexaferrite at a frequency of about 0.5 GHz and or about 1 GHz relative to undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 .
  24. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16 oder 23, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die zum Versehen des Ba3-yMxCo2Fe24O41 mit einem Verhältnis von Permeabilität zu Permittivität µrr von mehr als ungefähr 0,8 bei einer Frequenz von mindestens einer aus etwa 0,5 GHz und etwa 1 GHz ausreicht.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 or 23 in which the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is present in an amount sufficient to provide the Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 with a ratio of permeability to permittivity μ r / ε r of more than about 0.8 at a frequency of at least one of about 0.5 GHz and about 1 GHz.
  25. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 24, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um dem Alkalimetall dotierten Hexaferrit eine reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität von mehr als etwa 10 bei einer Frequenz oberhalb von 1 GHz zu verleihen.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 24 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to give the alkali metal doped hexaferrite a real component of relative magnetic permeability greater than about 10 at a frequency above 1 GHz to lend.
  26. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 25, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um dem Alkalimetall dotierten Hexaferrit eine Resonanzfrequenz von mehr als 1 GHz zu verleihen.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 25 wherein said at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to impart to the alkali metal doped hexaferrite a resonant frequency greater than 1 GHz.
  27. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um den Alkalimetall dotierten Hexaferrit mit einer reellen Komponente der relativen magnetischen Permeabilität bei einer Frequenz über 1GHz zu versehen, die größer ist als die des undotierten Ba3Co2Fe24O41.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to provide the alkali metal doped hexaferrite with a real component of relative magnetic permeability at a frequency greater than 1 GHz greater than those of undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 .
  28. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 27, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um dem Alkalimetall dotierten Hexaferrit eine reelle Komponente der relativen magnetischen Permeabilität von mehr als etwa 10 bei einer Frequenz oberhalb von 1 GHz zu verleihen.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 27 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to give the alkali metal doped hexaferrite a real component of relative magnetic permeability greater than about 10 at a frequency above 1 GHz to lend.
  29. Der Alkalimetall dotierte Hexaferrit nach Anspruch 16, wobei das mindestens eine Alkalimetall M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, um dem Alkalimetall dotierten Hexaferrit eine Resonanzfrequenz zu verleihen, die größer ist als die des undotierten Ba3Co2Fe24O41.The alkali metal doped hexaferrite after Claim 16 wherein the at least one alkali metal M selected from the group consisting of potassium and rubidium is contained in an amount sufficient to impart to the alkali metal doped hexaferrite a resonance frequency greater than that of the undoped Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ,
  30. Ein Verfahren zur Herstellung eines Hexaferrits, umfassend: Bereitstellen eines Vorstufengemischs, umfassend eine Bariumquelle, eine Cobaltquelle und eine Eisenquelle; Einbringen einer Alkalimetallquelle in das Vorstufengemisch, wodurch ein Alkalimetall enthaltendes Gemisch hergestellt wird; und Erhitzen des Alkalimetall enthaltenden Gemischs auf eine erste Temperatur von mindestens 1100°C für eine erste Zeitdauer, die zur Bildung von Hexaferrit-Teilchen der Formel Ba3-yMxCo2Fe24O41, wobei Ba Barium ist, M mindestens ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium ist, Co Kobalt ist, Fe Eisen ist, O Sauerstoff ist, mit 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ x, ausreicht.A process for producing a hexaferrite, comprising: providing a precursor mixture comprising a barium source, a cobalt source and an iron source; Introducing an alkali metal source into the precursor mixture, thereby producing an alkali metal-containing mixture; and heating the alkali metal-containing mixture to a first temperature of at least 1100 ° C for a first time sufficient to form hexaferrite particles of the formula Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , wherein Ba is barium. M is at least one alkali metal selected from the group consisting of potassium and rubidium, Co is cobalt, Fe is iron, O is oxygen, with 0 <x ≤ 1 and 0 <y ≤ x, sufficient.
  31. Ein Verfahren zur Herstellung eines Hexaferrits, umfassend: Bereitstellen eines Gemischs, umfassend eine Bariumquelle, eine Cobaltquelle und eine Eisenquelle; Calcinieren des Gemischs bei einer Temperatur, die mindestens 1100°C beträgt, für eine Zeitdauer, die zur Bildung von Hexaferrit-Teilchen ausreicht; und Einbringen eines Alkalimetalls in die Hexaferrit-Teilchen in einer Menge, die zur Bereitstellung von dotiertem Hexaferrit mit der Formel Ba3-yMxCo2Fe24O41, wobei Ba Barium ist, M mindestens ein Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium und Rubidium ist, Co Kobalt ist, Fe Eisen ist, O Sauerstoff ist, mit 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ x, ausreicht.A method for producing a hexaferrite, comprising: providing a mixture comprising a barium source, a cobalt source and an iron source; Calcining the mixture at a temperature which is at least 1100 ° C for a time sufficient to form hexaferrite particles; and introducing an alkali metal into the hexaferrite particles in an amount sufficient to provide doped hexaferrite having the formula Ba 3-y M x Co 2 Fe 24 O 41 , wherein Ba is barium, M is at least one alkali metal selected from the group consisting of Potassium and rubidium is, Co is cobalt, Fe is iron, O is oxygen, with 0 <x ≤ 1 and 0 <y ≤ x, sufficient.
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