一种高饱和高介电常数低线宽微波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高饱和高介电常数低线宽微波铁氧体材料及其制备方法。所述方法包括：1)按照特定化学组成的配方量称取原料磁粉；2)对磁粉一次湿法球磨，烘干；3)对所得干料预烧，温度为760℃～840℃；4)对预烧后的物料二次湿法球磨；5)采用球磨产物以及粘结剂制备喷雾干燥的浆料，喷雾干燥得到颗粒料；6)成型后分段烧结，先升温至≤800℃的某一温度，再以速率≤4℃/min的速率升温至850℃～1200℃，烧结气氛为含氧气氛，其中氧气的浓度大于等于95vol％，得到微波铁氧体。制备得到的微波铁氧体的烧成密度在5.7g/cm3以上，具有高饱和磁矩、高介电常数ε、高居里温度、低线宽、低损耗。低损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种高饱和高介电常数低线宽微波铁氧体材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微波通信领域及磁性材料领域，涉及一种高饱和高介电常数低线宽微波铁氧体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]微波铁氧体器件在微波技术中占有重要地位，在航空航天、卫星通信、电子对抗、移动通信及医疗等领域中有着广泛的应用，微波铁氧体材料作为器件的核心，在各领域广泛应用。5G通信是未来信息基础设施的重要组成部分，该技术需采用微波作为传输手段，环形器、隔离器作为不可缺少的器件，其小型化、轻量化的任务尤为重要。现有微波铁氧体的介电常数在12～16之间，在低频环形器隔离器设计时器件尺寸偏大，无法满足小型化、集成化的需求。作为器件设计的主要参数之一的介电常数ε
′
与器件尺寸密切相关。电磁波在介质中传播的介质波长与介电常数的平方根成反比，所提高材料的介电常数就成了器件小型化的重要手段。在带线环行器中铁氧体半径R有如下近似公式：
[0003][0004]其中，k为有效波数，ω是工作角频率，c为光速，ε
f
为铁氧体介电常数的实数部分ε...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波铁氧体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按照化学式Bi
x
Y
(1.6
‑
2a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
Ca
(2a+b+c+d+e)
Fe
(5
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
Nb
a
Zr
b
In
c
Sn
d
Mn
e
O
12
的配方量称取原料磁粉，其中，1.25<x<1.45，0.001≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1；(2)对步骤(1)所述磁粉进行一次湿法球磨，烘干得到干料；(3)对步骤(2)所述干料进行预烧，所述预烧的温度为760℃～840℃；(4)对步骤(3)预烧后的物料进行二次湿法球磨；(5)采用步骤(4)的球磨产物以及粘结剂制备喷雾干燥的浆料，然后进行喷雾干燥，得到颗粒料；(6)成型后分段烧结，烧结气氛为含氧气氛，所述含氧气氛中氧气的浓度大于等于95vol％，得到微波铁氧体；其中，分段烧结包括：先升温至T1，再以速率v1升温至烧结温度850℃～1200℃并保温，v1≤4℃/min，T1≤800℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述原料磁粉为氧化物，纯度大于99％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述一次湿法球磨中，球磨介质为乙醇，研磨球为氧化锆球，按照质量比计，料：乙醇：氧化锆球＝1:(1～2):(1～5)；优选地，步骤(2)所述一次湿法球磨的转速为10r/min～60r/min；优选地，步骤(2)所述一次湿法球磨的时间为2h～30h，优选为12h～20h；优选地，步骤(2)所述烘干的温度为80℃～200℃；优选地，步骤(2)所述烘干的时间为1h～24h；优选地，步骤(2)所述烘干后过30目～200目筛。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述预烧的温度为790℃～830℃；优选地，步骤(3)中，按照速率0.5℃/min～4℃/min升温至预烧的温度；优选地，步骤(3)所述预烧的时间为2h～16h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述二次湿法球磨中，球磨介质为乙醇，研磨球为氧化锆球，按照质量比计，料：乙醇：氧化锆球＝1:(1～2):(1～6)；优选地，步骤(4)所述二次湿法球磨的转速为20r/min～80r/min；优选地，步骤(4)所述二次湿法球磨的时间为4h～36h，优选为20h～34h。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述喷雾干燥的浆料通过如下方法制备：将步骤(4)二次湿法球磨后的浆料烘干，过30目～200目筛，然后将过筛后的粉料加入粘结剂胶液中，得到喷雾干燥的浆料；优选地，所述烘干的温度为80℃～200℃；优选地，所述烘干的时间为1h～24h；优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种；优选地，所述粘结剂胶液的浓度为4wt％～18wt％，优选为8wt％～15wt％；优选地，粘结剂胶液占所述粉料质量的1％～18％，优选为5％～18％。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述成型的成型密度为
3.5g/cm3～4.2g/cm3；优选地，步骤(6)所述分段烧结的过程中，先以速率v'温至T0，然后再以速率v”升温至T1，其中，250℃≤T0<500℃，500℃≤T1≤800℃；优选地，步骤(6)所述烧结的温度为850℃～1080℃，优选为760℃～1000℃；优选地，v1、v'和v”独立地为选自0.5℃/min～4℃/min；优选地，v1>v'>v”；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王媛珍，吕飞雨，张利康，徐毅，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：