RU2587456C2 - Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss - Google Patents

Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss Download PDF

Info

Publication number
RU2587456C2
RU2587456C2 RU2011141351/07A RU2011141351A RU2587456C2 RU 2587456 C2 RU2587456 C2 RU 2587456C2 RU 2011141351/07 A RU2011141351/07 A RU 2011141351/07A RU 2011141351 A RU2011141351 A RU 2011141351A RU 2587456 C2 RU2587456 C2 RU 2587456C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
zinc
ferrite
ferrites
mhz
Prior art date
Application number
RU2011141351/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011141351A (en
Inventor
Светлана Борисовна Меньшова
Сергей Борисович Бибиков
Рашит Мунирович Вергазов
Валерий Георгиевич Андреев
Эдуард Иосифович Куликовский
Михаил Владимирович Прокофьев
Original Assignee
Ооо Нпп "Радиострим"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо Нпп "Радиострим" filed Critical Ооо Нпп "Радиострим"
Priority to RU2011141351/07A priority Critical patent/RU2587456C2/en
Publication of RU2011141351A publication Critical patent/RU2011141351A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2587456C2 publication Critical patent/RU2587456C2/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to production of radar absorbent ferrites, which are widely used in anechoic chambers for considerable reduction of reflection of radio waves from walls. Improvement of radar absorbent properties of nickel-zinc ferrite is technical result of proposed invention and is achieved by that synthesised ferrite powder from nickel, zinc and iron oxides is first ground to particle size 1-3 mcm, followed by granulation of mixture with introduction of ligament and pressing workpieces with further sintering thereof in air, cooling of workpieces after sintering is carried out at temperature below 900 °C in a medium with reduced oxygen partial pressure in range from 0.1 to 5.0 kPa.
EFFECT: invention is aimed at production of nickel-zinc ferrites with high radar-absorbing properties in a frequency range from 30 MHz to 1000 MHz.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в безэховых камерах, для значительного снижения отражения радиоволн от стен.The invention relates to the technology of radio-absorbing ferrites, which are increasingly used in anechoic chambers, to significantly reduce the reflection of radio waves from the walls.

Известны способы получения радиопоглощающих никель-цинковых ферритов [1, 2]. Наиболее близким техническим решением является патент США [2] на никель-цинковый феррит, используемый в качестве радиопоглощающего материала, который включает синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа, измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 2-5 мкм, гранулирование шихты с введением связки, прессование заготовок и спекание. К недостаткам известных никель-цинковых ферритов, при использовании их в качестве радиопоглощающих материалов, можно отнести невысокое поглощение радиоволн в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц. Поглощение радиоволн радиопоглощающими ферритами обусловлено магнитными потерями в результате резонанса магнитных доменных стенок и ферромагнитного резонанса. Невысокое поглощение радиоволн известными никель-цинковыми ферритами, на наш взгляд, обусловлено тем, что частоты резонанса магнитных доменных стенок и ферромагнитного резонанса практически совпадают, а резонанс доменных стенок при этом проявляется слабо.Known methods for producing radar absorbing Nickel-zinc ferrites [1, 2]. The closest technical solution is the US patent [2] for nickel-zinc ferrite, used as a radar absorbing material, which includes the synthesis of ferrite powder from nickel, zinc and iron oxides, grinding the synthesized charge to particle sizes of 2-5 microns, granulating the charge with the introduction bales, pressing blanks and sintering. The disadvantages of the known nickel-zinc ferrites, when used as radar absorbing materials, include low absorption of radio waves in the frequency range from 30 MHz to 1000 MHz. The absorption of radio waves by radio-absorbing ferrites is due to magnetic losses due to resonance of the magnetic domain walls and ferromagnetic resonance. The low absorption of radio waves by known nickel-zinc ferrites, in our opinion, is due to the fact that the resonance frequencies of the magnetic domain walls and ferromagnetic resonance practically coincide, while the resonance of the domain walls is weakly manifested.

Потери в ферритах могут быть увеличены не только за счет магнитных, но и за счет диэлектрических потерь. Диэлектрические потери пропорциональны произведению диэлектрической проницаемости ε на тангенс диэлектрических потерь tgδ при данной частоте электромагнитного излучения ω. Как правило, никель-цинковые ферриты имеют сравнительно невысокие значения ε и tgδ, а следовательно, электрические потери в диэлектрике.Losses in ferrites can be increased not only due to magnetic, but also due to dielectric losses. The dielectric loss is proportional to the product of the dielectric constant ε and the dielectric loss tangent tanδ for a given frequency of electromagnetic radiation ω. As a rule, nickel-zinc ferrites have relatively low values of ε and tanδ, and, consequently, electrical losses in the dielectric.

Задача изобретения - разработка нового способа синтеза никель-цинковых ферритов с высокими радиопоглощающими свойствами в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц.The objective of the invention is the development of a new method for the synthesis of nickel-zinc ferrites with high radar absorbing properties in the frequency range from 30 MHz to 1000 MHz.

Повышение радиопоглощающих свойств достигается тем, что применяется новый способ получения радиопоглощающего никель-цинкового феррита, включающий: синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа; измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 1-3 мкм; гранулирование шихты с введением связки; прессование заготовок и спекание в воздушной среде, который отличается тем, что предусматривает охлаждение заготовок после спекания при температуре ниже 900°С в среде с пониженным парциальным давлением кислорода в интервале от 0,1 до 5,0 кПа. Предложенная технология синтеза керамического никель-цинкового феррита включает следующие важнейшие операции: смешивание ферритообразующих оксидов никеля, цинка и железа; синтез ферритового порошка из полученной смеси в печах в воздушной среде прокалкой смеси исходных оксидов в интервале температур 890-950°С; введение поливинилового спирта в качестве связки и гранулирование полученной смеси; формование сырых заготовок в виде пластин из синтезированного ферритового порошка прессованием и высокотемпературное спекание заготовок в воздушной среде при 1290-1350°С.Improving the radio-absorbing properties is achieved by the fact that a new method for producing radio-absorbing nickel-zinc ferrite is used, including: synthesis of a ferrite powder from nickel, zinc and iron oxides; grinding the synthesized charge to a particle size of 1-3 microns; granulation of the charge with the introduction of ligaments; pressing blanks and sintering in air, which is characterized in that it provides cooling of the blanks after sintering at a temperature below 900 ° C in an environment with a reduced oxygen partial pressure in the range from 0.1 to 5.0 kPa. The proposed synthesis technology for ceramic nickel-zinc ferrite includes the following critical operations: mixing ferrite-forming oxides of nickel, zinc and iron; synthesis of ferrite powder from the resulting mixture in furnaces in air by calcining a mixture of the starting oxides in the temperature range of 890-950 ° C; introducing polyvinyl alcohol as a binder and granulating the resulting mixture; the formation of raw billets in the form of plates of synthesized ferrite powder by pressing and high-temperature sintering of the billets in air at 1290-1350 ° C.

Мы предполагаем, что охлаждение спеченных заготовок в среде с пониженным парциальным давлением кислорода приводит к частичному восстановлению ионов железа в материале феррита Fe3+ с переходом в ионы Fe2+. В результате снижается удельное электрическое сопротивление феррита и формируется микроструктура из зерен, обладающих определенной электропроводностью. По границам эти зерна окружены прослойками с низкой электропроводностью, которые выполняют функции конденсаторов электрических зарядов. Полученная структура обеспечивает увеличение диэлектрической проницаемости материала феррита из-за возрастания электрической емкости материала. Высокая диэлектрическая проницаемость обеспечивает возрастание диэлектрических потерь в кристаллах феррита. Для подтверждения эффективности предлагаемого способа получения радиопоглощающих никель-цинковых ферритов, состав которых соответствует составу никель-цинковых ферритов марки 1000НН, проводили определение сравнительных свойств новых материалов и ферритов, полученных по технологии известного способа-прототипа.We suggest that the cooling of sintered billets in a medium with a reduced oxygen partial pressure leads to a partial reduction of iron ions in the Fe 3+ ferrite material with the transition to Fe 2+ ions . As a result, the electrical resistivity of ferrite decreases and a microstructure is formed of grains with a certain electrical conductivity. At the boundaries, these grains are surrounded by interlayers with low electrical conductivity, which serve as capacitors of electric charges. The resulting structure provides an increase in the dielectric constant of the ferrite material due to an increase in the electric capacitance of the material. High dielectric constant provides an increase in dielectric loss in ferrite crystals. To confirm the effectiveness of the proposed method for the production of radio-absorbing nickel-zinc ferrites, the composition of which corresponds to the composition of nickel-zinc ferrites of the brand 1000НН, we determined the comparative properties of new materials and ferrites obtained by the technology of the known prototype method.

ПримерыExamples

В качестве исходных компонентов в предлагаемом способе использовали высокочистые оксиды никеля (ГОСТ 17607-72 «ч.д.а.»), цинка (ГОСТ 10262-72 «ч.д.а.»), меди (ГОСТ 16539-79 «ч.д.а.»), железа (ТУ 6-09-4783-83 «ММ-1»). Исходные компоненты смешивали в ходе совместного измельчения в вибрационной мельнице М-50 в течение 5 часов. Синтез ферритовой шихты проводили прокалкой смеси при 920°С в туннельной печи с воздушной средой. Синтезированные порошки измельчали мокрым помолом в аттриторе в течение 10 часов до удельной поверхности 6000 см2/г, соответствующей среднему размеру частиц 2 мкм. В высушенный после измельчения порошок вводили связку в виде водного раствора поливинилового спирта с целью приготовления гранулированного порошка. Из гранулированных порошков изготавливали пластины 60×60×6 мм прессованием под давлением 100 МПа, которые затем спекали в туннельной печи при 1300°С с регулируемой атмосферой кислорода при охлаждении ниже 900°С. Для сравнения изготавливали пластины из шихты, полученной по известному способу [2]. Усредненные данные по измерению диэлектрической проницаемости и частотной зависимости коэффициента отражения радиоволн от поверхности пластин приведены в таблице.As the starting components in the proposed method used high-purity oxides of Nickel (GOST 17607-72 "analytical grade"), zinc (GOST 10262-72 "analytical grade"), copper (GOST 16539-79 "h .da. "), iron (TU 6-09-4783-83" MM-1 "). The starting components were mixed during co-grinding in a vibratory mill M-50 for 5 hours. The ferrite mixture was synthesized by calcining the mixture at 920 ° С in a tunnel furnace with air. The synthesized powders were ground by wet grinding in an attritor for 10 hours to a specific surface of 6000 cm 2 / g, corresponding to an average particle size of 2 μm. A binder in the form of an aqueous solution of polyvinyl alcohol was introduced into the powder dried after grinding to prepare a granular powder. From granular powders, plates 60 × 60 × 6 mm were made by compression under a pressure of 100 MPa, which were then sintered in a tunnel furnace at 1300 ° C with a controlled oxygen atmosphere while cooling below 900 ° C. For comparison, plates were made from a mixture obtained by a known method [2]. The averaged data on the measurement of permittivity and the frequency dependence of the reflection coefficient of radio waves from the surface of the plates are shown in the table.

ТаблицаTable № п/пNo. p / p Относительная диэлектрическая проницаемость εr Relative permittivity ε r Коэффициент отражения, дБReflection coefficient, dB P(O2), кПаP (O 2 ), kPa при частоте поля ωat a field frequency ω при частоте поля ωat a field frequency ω ПримечаниеNote 30 МГц30 MHz 200 МГц200 MHz 1000 МГц1000 MHz 30 МГц30 MHz 200 МГц200 MHz 1000 МГц1000 MHz 1one 20,820.8 1212 11eleven 1010 -23-23 -24-24 -15-fifteen ПрототипPrototype 22 0,050.05 212212 142142 8383 -29-29 -27-27 -16-16 Выход за пределыGoing beyond 33 0,10.1 229229 168168 125125 -31-31 -38-38 -21-21 Согласно формулеAccording to the formula 4four 2,52.5 223223 151151 124124 -32-32 -42-42 -24-24 Согласно формулеAccording to the formula 55 5,05,0 112112 105105 9595 -26-26 -41-41 -25-25 Согласно формулеAccording to the formula 66 5,55.5 9595 9191 6868 -20-twenty -26-26 -19-19 Выход за пределыGoing beyond

Как видно из данных таблицы, изготовление радиопоглощающих никель-цинковых ферритов по предлагаемому способу позволяет значительно снизить отражение радиоволн от поверхности пластин. Ухудшение параметров при выходе за пределы изобретения можно объяснить либо недостаточным количеством ионов Fe2+, образующихся при охлаждении ферритов после спекания (при парциальном давлении кислорода более 5,0 кПа), либо избыточным количеством ионов Fe2+ (при парциальном давлении кислорода менее 0,1 кПа). Избыточное количество ионов Fe2+ приводит к заметному повышению электропроводности ферритов, повышая тем самым отражение электромагнитных волн от поверхности.As can be seen from the table, the manufacture of radio-absorbing nickel-zinc ferrites by the proposed method can significantly reduce the reflection of radio waves from the surface of the plates. The deterioration of parameters beyond the scope of the invention can be explained either by an insufficient amount of Fe 2+ ions formed upon cooling of ferrites after sintering (at a partial oxygen pressure of more than 5.0 kPa), or an excess of Fe 2+ ions (at a partial oxygen pressure of less than 0, 1 kPa). An excess of Fe 2+ ions leads to a marked increase in the electrical conductivity of ferrites, thereby increasing the reflection of electromagnetic waves from the surface.

1. Патент США US №5,711,893 Ni-Cu-Zn ferrite U.S. Class: 252/62.62; 252/62.59; 252/62.6 International Class: C04B 35/26 (20060101); H01F 1/34 (20060101); H01F 1/12 (20060101); C04B 035/28 Inventor Park Jonghak (Seoul, KR) Assignee: Samsung Corning Co., Ltd. (Suwon, KR) Filed: October 23, 1995.1. US patent US No. 5,711,893 Ni-Cu-Zn ferrite U.S. Class: 252 / 62.62; 252 / 62.59; 252 / 62.6 International Class: C04B 35/26 (20060101); H01F 1/34 (20060101); H01F 1/12 (20060101); C04B 035/28 Inventor Park Jonghak (Seoul, KR) Assignee: Samsung Corning Co., Ltd. (Suwon, KR) Filed: October 23, 1995.

2. Патент США US №6146545 Radio wave absorbent U.S. Class: 252/62.56 International Class: H01Q 17/00 (20060101); C04B 035/01 Inventor: Murase; Taku (Tokyo, JP) ssignee: TDK Corporation (Tokyo, JP) Filed: December 2, 1999.2. US Patent US No. 6146545 Radio wave absorbent U.S. Class: 252 / 62.56 International Class: H01Q 17/00 (20060101); C04B 035/01 Inventor: Murase; Taku (Tokyo, JP) ssignee: TDK Corporation (Tokyo, JP) Filed: December 2, 1999.

Claims (1)

Способ получения никель-цинкового феррита с высокими диэлектрическими потерями, включающий синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа, измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 1-3 мкм, гранулирование шихты с введением связки, прессование заготовок и спекание, отличающийся тем, что предусматривает охлаждение заготовок после спекания при температуре ниже 900°С в среде с пониженным парциальным давлением кислорода в интервале от 0,1 до 5,0 кПа. A method for producing nickel-zinc ferrite with high dielectric losses, including the synthesis of ferrite powder from nickel, zinc and iron oxides, grinding the synthesized charge to particle sizes of 1-3 μm, granulating the mixture with the introduction of a binder, pressing the blanks and sintering, characterized in that it provides cooling the preforms after sintering at a temperature below 900 ° C in an environment with a reduced partial oxygen pressure in the range from 0.1 to 5.0 kPa.
RU2011141351/07A 2011-10-13 2011-10-13 Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss RU2587456C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141351/07A RU2587456C2 (en) 2011-10-13 2011-10-13 Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141351/07A RU2587456C2 (en) 2011-10-13 2011-10-13 Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011141351A RU2011141351A (en) 2013-04-20
RU2587456C2 true RU2587456C2 (en) 2016-06-20

Family

ID=49151869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011141351/07A RU2587456C2 (en) 2011-10-13 2011-10-13 Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2587456C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1404178A1 (en) * 1985-11-21 1988-06-23 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of producing magnetodielectric articles from nickel-zinc ferrite
JPH06236809A (en) * 1993-02-10 1994-08-23 Sony Corp Manufacture of ni-zn ferrite
US5876618A (en) * 1996-11-20 1999-03-02 Nec Corporation Ni-Zn type ferrite
US6146545A (en) * 1998-12-04 2000-11-14 Tdk Corporation Radio wave absorbent
JP2008187184A (en) * 2008-01-31 2008-08-14 Tdk Corp Production process of ferrite magnet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1404178A1 (en) * 1985-11-21 1988-06-23 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of producing magnetodielectric articles from nickel-zinc ferrite
JPH06236809A (en) * 1993-02-10 1994-08-23 Sony Corp Manufacture of ni-zn ferrite
US5876618A (en) * 1996-11-20 1999-03-02 Nec Corporation Ni-Zn type ferrite
US6146545A (en) * 1998-12-04 2000-11-14 Tdk Corporation Radio wave absorbent
JP2008187184A (en) * 2008-01-31 2008-08-14 Tdk Corp Production process of ferrite magnet

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011141351A (en) 2013-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6743231B2 (en) Method for increasing resonance frequency of hexagonal ferrite material, hexagonal ferrite material, and high frequency device
JP7191798B2 (en) Modified z-type hexagonal ferrite material with enhanced resonance frequency
US11508503B2 (en) Textured planar m-type hexagonal ferrites and methods of use thereof
US20180131065A1 (en) Radiofrequency and other electronic devices formed from enhanced resonant frequency hexaferrite materials
WO2012103020A2 (en) Specialty materials processing techniques for enhanced resonant frequency hexaferrite materials for antenna applications and other electronic devices
KR20080037521A (en) Hexagonal z type ferrite sintered material and method of fabricating the same
CN103833351B (en) Microwave dielectric ceramic and preparation method thereof
Luo et al. Effect of Y2O3-doping on the electromagnetic properties of Ni-Zn-Co ferrite
RU2454747C1 (en) Method of producing radar-absorbing magnesium-zinc ferrite
RU2587456C2 (en) Method of producing nickel-zinc ferrite with high dielectric loss
RU2486645C2 (en) Method of producing radar-absorbent nickel-zinc ferrite
RU2473998C2 (en) Radio absorbing ferrite
JP2022135975A (en) Magnetoplumbite-type hexagonal ferrite magnetic powder and manufacturing method thereof, and radio wave absorber and manufacturing method thereof
WO2022120149A1 (en) Copper oxide doped ni-co-zn ferrite for very high frequency and ultra high frequency applications and process methodology
He et al. Design and preparation of low-loss Ba (CoTi) M-spinel hybrid ferrites for broadband magnetic-dielectric resonator antenna application
RU2759859C1 (en) Radio absorbing ferrite
JP7547445B2 (en) Magnetoplumbite-type hexagonal ferrite magnetic powder for radio wave absorbers and its manufacturing method, and radio wave absorbers and its manufacturing method
RU2417268C1 (en) Radio-absorbing ferrite
KR101255154B1 (en) Z-type ferrite and electronic part comprising the same
KR101255153B1 (en) Z-type ferrite and electronic part comprising the same
Jia et al. Effect of nanocrystalline particles on the magnetic properties of Z-type hexaferrites
CN118561587A (en) Microwave ferrite material with high dielectric constant and low ferromagnetic resonance line width, and preparation method and application thereof
JP2007036108A (en) Ceramic material for non reciprocal circuit element of, and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20140901

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151014