一种适用于5G环形器的铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于5G环形器的铁氧体材料及其制备方法，所述适用于5G环形器的铁氧体材料的组成化学式为Y

【技术实现步骤摘要】
一种适用于5G环形器的铁氧体材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，涉及一种铁氧体材料，尤其涉及一种适用于5G环形器的铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
环形器是5G基站中的重要部件，铁氧体材料是环形器的主要组成部分。例如CN208045664U公开了一种微波铁氧体环形器，包括腔体、下磁铁、下微波铁氧体、中心导体、上微波铁氧体、上磁铁和盖板，还包括设置于所述上微波铁氧体和上磁铁之间用于固定定位所述上微波铁氧体的第一导磁固定片，对应于下微波铁氧体和下磁铁之间的第二导磁固定片。其中的上微波铁氧体与下微波铁氧体为环形器的核心部分，其性能直接决定着环形器的性能。近几年，随着5G通信技术的飞速发展，器件小型化、轻量化的要求越来越迫切，而铁氧体元器件的体积远高于其它元器件，因此其小型化、轻量化的任务尤为重要。而提高介电常数为减小环形器尺寸的重要手段。目前微波通信领域常用的铁氧体材料的介电常数一般在12-16之间，通过调整配方，掺杂某些元素，可以提高铁氧体的介电常数，但同时会导致铁磁共振线宽增大，居里温度下降，致使铁氧体失去实用价值。想要提高铁氧体的介电常数，同时又要保持铁氧体的其它性能不会变差，这在技术上存在极大的难度，解决铁氧体材料的这一问题，就为通信器件的小型化、轻量化扫除了障碍。CN111285673A公开了一种高介电常数微波铁氧体材料、制备方法及微波通信器件，该微波铁氧体材料的化学式为Bi1.25Ca0.25+2xY1.5-2xZr0.25AlxMnyFe4.75-x-y，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.15，该高介电常数微波铁氧体材料的制备方法按分子式的化学计量比配备原料，通过依次进行的湿式球磨混合、烘干过筛、预烧、湿式球磨磨细、喷雾造粒、压制成型与烧结，得到介电常数28左右，4πMs为1850-1950Gs，△H为45-50Oe，Tc在200℃以上的微波铁氧体材料。上述微波铁氧体材料的介电常数虽然较高，但其铁磁共振线宽较高，铁磁共振线宽是影响微波传输损耗的重要因素，铁磁共振线宽大，微波信号在微波器件内传输的过程中会产生较多的损失。CN111187067A公开了一种低损耗石榴石微波铁氧体磁片及其制备方法，所述低损耗石榴石微波铁氧体磁片组成化学式为Y(3-2a-b-c-d-e)Ca(2a+b+c+d+e)VaGebSncTidZreInfAlgMnhSikFe(5-a-b-c-d-e-f-g-h-k-δ)O12，其中0≤a≤1.55，0≤b≤1.4，0≤c≤0.6，0≤d≤0.6，0≤e≤0.6，0≤f≤0.6，0≤g≤0.6，0≤h≤0.1，0≤k≤0.1，0≤δ≤0.4，所述低损耗石榴石微波铁氧体磁片是在原4G通信低损耗微波石榴石铁氧体磁片的基础上，通过添加助烧剂SiO2降低了气孔率，优化了材料的损耗，但其制备方法复杂，不利于工业化应用，且没有明显提高介电常数。对此，需要提供一种能够满足5G环形器小型化、轻量化要求的铁氧体材料，使其介电常数不低于18，铁磁共振线宽不超过35Oe，且居里温度240℃以上，从而为通信器材的小型化、轻量化扫除障碍。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于5G环形器的铁氧体材料及其制备方法，所述铁氧体材料能够满足5G环形器小型化、轻量化的要求，且介电常数不低于18，铁磁共振线宽不超过35Oe，且居里温度240℃以上，从而为通信器材的小型化、轻量化扫除障碍。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种适用于5G环形器的铁氧体材料，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3-a–b-c-2d-3e-f-2g-hGdaCa3bSn3cZr3dTi3eMnfV5gAlhFe5-b-3c-2d-e-3gO12，其中，0.12≤a≤0.21，0.15≤b≤0.2，0.15≤c≤0.25，0.1≤d≤0.18，0.08≤e≤0.18，0.1≤f≤0.2，0.1≤g≤0.2，0.1≤h≤0.25。本专利技术提供的铁氧体材料的组成简单，且各元素的摩尔量相近，便于对原料的选取与混合，降低了操作误差导致的石榴石铁氧体材料的性能不稳定缺陷。同时，本专利技术提供的铁氧体材料中避免了Bi的添加，避免了Bi的添加造成的铁磁共振线宽过大的缺陷。其中，a为0.12-0.21，例如可以是0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2或0.21，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.15-0.18。b为0.15-0.2，例如可以是0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.16-0.18。c为0.15-0.25，例如可以是0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24或0.25，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.18-0.21。d为0.1-0.18，例如可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17或0.18，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.12-0.16。e为0.08-0.18，例如可以是0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17或0.18，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.1-0.15。f为0.1-0.2，例如可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.12-0.16。g为0.1-0.2，例如可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.12-0.15。h为0.1-0.25，例如可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24或0.25，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.15-0.2。优选地，所述铁氧体材料的制备原料包括Y2O3、Gd2O3、CaO、SnO2、ZrO2、TiO2、Mn2O3、V2O5、Al2O3与Fe2O3；优选地，所述制备原料的纯度不低于99.8wt％。第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面述铁氧体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)按配方量混合制备原料与粘结剂，球磨混合，得到混合料；(2)烧结步骤(1)所得混合料，粉碎处理所得烧结料，得到粉料；(3)对步骤(2)所得粉料分为至少2份，并对至少2份粉料分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于5G环形器的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料的组成化学式为Y

【技术特征摘要】
1.一种适用于5G环形器的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3-a–b-c-2d-3e-f-2g-hGdaCa3bSn3cZr3dTi3eMnfV5gAlhFe5-b-3c-2d-e-3gO12，其中，0.12≤a≤0.21，0.15≤b≤0.2，0.15≤c≤0.25，0.1≤d≤0.18，0.08≤e≤0.18，0.1≤f≤0.2，0.1≤g≤0.2，0.1≤h≤0.25。


2.根据权利要求1所述的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3-a–b-c-2d-3e-f-2g-hGdaCa3bSn3cZr3dTi3eMnfV5gAlhFe5-b-3c-2d-e-3gO12，其中，0.15≤a≤0.18，0.16≤b≤0.18，0.18≤c≤0.21，0.12≤d≤0.16，0.1≤e≤0.15，0.12≤f≤0.16，0.12≤g≤0.15，0.15≤h≤0.2。


3.根据权利要求1或2所述的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料的制备原料包括Y2O3、Gd2O3、CaO、SnO2、ZrO2、TiO2、Mn2O3、V2O5、Al2O3与Fe2O3；
优选地，所述制备原料的纯度不低于99.8wt％。


4.一种如权利要求1-3任一项所述铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量混合制备原料与粘结剂，球磨混合，得到混合料；
(2)烧结步骤(1)所得混合料，粉碎处理所得烧结料，得到粉料；
(3)对步骤(2)所得粉料分为至少2份，并对至少2份粉料分别进行球磨，得到平均粒径不同的至少2份球磨料；
(4)对步骤(3)所得至少2份球磨料分别进行热处理，然后将热处理后的至少2份球磨料与粘结剂进行混合，造粒，得到铁氧体粉料；
(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型，然后进行烧结，得到所述适用于5G环形器的铁氧体材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述粘结剂的添加量为制备原料用量的0.5-1.5wt％；
优选地，步骤(1)所得混合料的平均粒径为50-100μm。


6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述烧结的温度为500-600℃；
优选地，步骤(2)所述烧结的时间为2-4h；
优选地，步骤(2)所述粉碎处理为球磨处理；
优选地，步骤(2)所得粉料的平均粒径为120-180μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王春明，张典鹏，王昆仑，谢国辉，
申请(专利权)人：苏州工业园区凯艺精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32