一种5G通信用自旋铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种5G通信用自旋铁氧体材料及其制备方法，用Bi和Cu取代部分Y，可起到促进固相反应、提高密度、降低烧结温度的作用，从而有利于产品在较低的烧结温度下获得高密度、细晶粒的显微结构，减低了能耗，节约了成本。用Gd取代部分Y，用In取代部分Fe，用Mn取代部分Fe可以提高材料性能。取代完成后制备出符合5G通信的自旋铁氧体材料。

A spin ferrite material for 5G communication and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种5G通信用自旋铁氧体材料及其制备方法
本专利技术涉及微波铁氧体材料
，尤其涉及一种用于5G通信的自旋铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
石榴石铁氧体晶体的分子式一般表示为其中R为Y和稀土金属离子。具有低的介电损耗、低的各向异性场、高密度、低磁损耗和窄共振线宽△H，在国防、卫星通讯和移动通信等领域应用广泛。目前，制备石榴石铁氧体材料需要用到大量的稀土材料Y2O3，而Y2O3量少且提纯工艺复杂，因此，其成本较高。申请公布号为CN107417266A，申请公布日为2017年12月1日的中国专利技术专利申请公布了一种无稀土石榴石铁氧体材料及其制备方法，该专利申请用Bi3+和Ca2+完全取代Y3+，得到无稀土的石榴石微波铁氧体材料，从而大大降低了石榴石微波铁氧体材料的成本。但是该专利技术还存在如下缺陷：1、烧结温度较高，能耗高，提高了生产成本。2、密度较低。3、磁矩和功率并不是很理想。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有石榴石铁氧体材料存在的上述缺陷，提供了一种5G通信用自旋铁氧体材料，该材料降低了磁矩，增大了功率，用少量Bi、Cu取代部分Y可起到促进固相反应、提高密度、降低烧结温度的作用，从而有利于产品在较低的烧结温度下获得高密度、细晶粒的显微结构，减低了能耗，节约了成本。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种5G通信用自旋铁氧体材料，其特征在于：其配方分子式：{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-，其中：0≤a≤1，0≤b≤0.3，0≤c≤0.6，0.2≤d≤0.4，0.1≤e≤0.3，0.04≤x≤0.06本专利技术还提供了上述5G通信用自旋铁氧体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，配方设计根据配方分子式{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-进行配方设计；步骤2，称料根据步骤1配方设计结果，计算并称取各种原料，所述原料为Fe2O3、Bi2O3、Y2O3、CuO、CaCO3、Gd2O3、In2O3、V2O5、Mn2O3；步骤3，一次湿法球磨将步骤2称取的各种原料混合装入球磨罐中，并加入球和稀释剂，进行原料一次湿法混合球磨；步骤4，一次烧结将经过步骤3后的浆料烘干，经过分样筛制备成粉料，然后放入烧结炉内进行烧结，温度为1050℃，时间为5h；步骤5，二次湿法球磨将经过步骤4的粉料，装入球磨罐中，加入球和稀释剂，进行二次湿法球磨，得到浆料；步骤6，造粒将步骤5球磨后的浆料烘干，然后加入胶合剂进行造粒；步骤7，压制成型将步骤6得到的颗粒放入模具进行压制，压制压强为50MPa-250Mpa，得到材料生坯；步骤8，二次烧结将步骤7得到生坯装入氧气气氛炉中进行二次烧结，烧结温度为900-1200℃，时间为5h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术用Bi和Cu取代了部分Y，可起到促进固相反应、提高密度、降低烧结温度的作用，从而有利于产品在较低的烧结温度下获得高密度、细晶粒的显微结构，减低了能耗，节约了成本。本专利技术用Gd3+替代部分Y3+,饱和磁化强度温度系数小，用In3+置换Fe3+,铁氧体磁晶各向异性常数K1下降,使ΔH下降，Ca2+,V5+是低熔点离子,在较低的烧结温度下,生成单相致密的石榴石铁氧体,为保持电中性条件,掺入的Ca2+，V5+的比为2∶1。本专利技术一次烧结温度为1050℃，二次烧结温度为900-1200℃，提高预烧温度,降低烧结温度,减小晶粒平均尺寸也可以提高hc。本专利技术用Mn3+替代Fe3+可以提高铁氧体性能。通过上述替代之后，使得制备出来的铁氧体材料磁矩低，功率大，高密度、低磁损耗和窄共振线宽△H，完全符合5G通信的要求。附图说明图1为Mn3+对YGdCaVInIG铁氧体电阻率的影响；图2为Mn3+对YGdCaVInIG的tgδe的影响；图3为Mn3+对YGdCaVInIGtgδm的影响；图4为Mn3+对YGdCaVInIG的4πMs的影响；图5为Mn3+的YGdCaVInIG的4πMs随温度变化曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种5G通信用自旋铁氧体材料，其主相结构为石榴石结构，其配方分子式为：{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-，其中，a=1，b=0.1，c=0.1，d=0.2，e=0.1，x=0.04。其制备方法为：步骤1，配方设计根据配方分子式{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-进行配方设计；步骤2，称料根据步骤1配方设计结果，计算并称取各种原料，所述原料为Fe2O3、Bi2O3、Y2O3、CuO、CaCO3、Gd2O3、In2O3、V2O5、Mn2O3；步骤3，一次湿法球磨将步骤2称取的各种原料混合装入球磨罐中，并加入球和稀释剂，进行原料一次湿法混合球磨；步骤4，一次烧结将经过步骤3后的浆料烘干，经过分样筛制备成粉料，然后放入烧结炉内进行烧结，温度为1050℃，时间为5h；步骤5，二次湿法球磨将经过步骤4的粉料，装入球磨罐中，加入球和稀释剂，进行二次湿法球磨，得到浆料；步骤6，造粒将步骤5球磨后的浆料烘干，然后加入胶合剂进行造粒；步骤7，压制成型将步骤6得到的颗粒放入模具进行压制，压制压强为100Mpa，得到材料生坯；步骤8，二次烧结将步骤7得到生坯装入氧气气氛炉中进行二次烧结，烧结温度为900℃，时间为5h。实施例2一种5G通信用自旋铁氧体材料，其主相结构为石榴石结构，其配方分子式为：{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-，其中，a=0，b=0.3，c=0.6，d=0.4，e=0.3，x=0.05。其制备方法为：步骤1，配方设计根据配方分子式{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-进行配方设计；步骤2，称料根据步骤1配方设计结果，计算并称取各种原料，所述原料为Fe2O3、Bi2O3、Y2O3、CuO、CaCO3、Gd2O3、In2O3、V2O5、Mn2O3；步骤3，一次湿法球磨将步骤2称取的各种原料混合装入球磨罐中，并加入球和稀释剂，进行原料一次湿法混合球磨；步骤4，一次烧结将经过步骤3后的浆料烘干，经过分样筛制备成粉料，然后放入烧结炉内进行烧结，温度为1050℃，时间为5h；步骤5，二次湿法球磨将经过步骤4的粉料，装入球磨罐中，加入球和稀释剂，进行二次湿法球磨，得到浆料；步骤6，造粒将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G通信用自旋铁氧体材料，其特征在于：其配方分子式：{Y

【技术特征摘要】
1.一种5G通信用自旋铁氧体材料，其特征在于：其配方分子式：{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-，其中：0≤a≤1，0≤b≤0.3，0≤c≤0.6，0.2≤d≤0.4，0.1≤e≤0.3，0.04≤x≤0.06。2.一种如权利要求1所述的5G通信用自旋铁氧体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，配方设计根据配方分子式{Y3+3-a-2b-d-eGd3+aCa2+2bBi3+dCu2+e}〔Fe3+2-cIn3+c〕（Fe3+3-b-xVb5+Mn3+x）O122-进行配方设计；步骤2，称料根据步骤1配方设计结果，计算并称取各种原料，所述原料为Fe2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永生，雷丽，孙从锦，汪霞，候冬梅，郭道东，宋晓丽，陈方权，
申请(专利权)人：成都顺康三森电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51