一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶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剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料及其制备方法，属于微波与磁性材料技术领域，其化学式为:La

【技术实现步骤摘要】
一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微波与磁性材料
，尤其涉及一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的快速发展，空间雷达已成为应用在航空航天技术和战略预警体系的核心装备。有源相控阵（AESA）技术使雷达的功能和性能获得极大的扩展和提高并逐渐成为新型雷达的标准配置。其中收发（T/R）组件是有源相控阵雷达的核心元件，且每一部相控阵雷达需配备数以万计的T/R组件。同时，低温共烧陶瓷（LTCC）技术已普及，T/R组件中大部分的微波电路都可集成在多层陶瓷芯片中，使其呈现出小型化、集成化和平面化的发展趋势。但由于 T/R 组件中铁氧体元器件（环行器/隔离器等）无法利用 LTCC 技术制备，使其成为 T/R 模块实现小型化和平面化进程的主要障碍。
[0003]六角（磁铅石）M型锶铁氧体（SrFe
12
O
19
）易磁化方向与六角晶轴（c轴）方向平行，具有高度的c轴取向，其各向异性常数K1和各向异性场H
a
分别高达3.7
×
105J/m3和19.6KOe。 高的各向异性在铁氧体内部产生很强的“内场”使磁矩在无外加偏置磁场或偏置磁场很小的情况下与微波/毫米波发生铁磁共振。利用这一特性可以实现铁氧体环行器的小型化、平面化，进而减小环行器的体积和重量（例如自偏置环行器），实现整机的系统化集成。并且大的各向异性场使SrFe
12
O
19
六角铁氧体铁磁共振频率较高，可适用于高频段器件的应用。
[0004]同时随着相关技术的发展，对广泛应用于环行器、隔离器等微波器件的铁氧体材料要求越来越高，进而研发具有优异性能、器件适用的铁氧体材料成为该领域重要技术方向之一。稀土离子La
3+
部分取代Sr
2+
，可起到稳定磁铅石晶体结构的作用；稀土离子La
3+
、Co
2+
的联合取代可以增大矫顽力H
c
而又不影响剩磁B
r
，从而显著提高最大磁能积(BH)
max
，并且还可扩展烧结温度的范围。生产中常常要求B
r
和H
c
双高，但是为了提高剩磁就需要提高烧结温度、增加密度，这便会导致晶粒粗大、矫顽力下降。Ca
2+
的引入有利于激活生成铁氧体的固相反应，可有效提高SrM的磁能积；Al
3+
的引入可以增大磁晶各向异性常数和单畴临界尺寸，并能抑制晶粒生长；同时采用适当添加剂，可以达到双高的目的，提升产品等级。有益的添加剂、助溶剂和离子代换一直是材料研究者的重点课题。
[0005]目前鲜有兼具优良永磁和微波特性的六角铁氧体材料，而仅有单一高剩磁性能的微波铁氧体或是单一高矫顽力锶铁氧体等的报道，比如中国专利CN 101372417 A 所公开的高比饱和磁化强度和高矫顽力锶铁氧体磁粉比饱和磁化强度为71～75emu/g，矫顽力为 5.5～6.5kOe，但没有后续烧结后的性能报道；CN 113248246 A所公开的高磁锶铁氧体B
r
高于4290Gs，H
cb
高于4045 Oe，H
cj
高于4640 Oe，(BH)
max
高于4.45 MGOe，但剩磁比未提及；CN 112500148 A所公开的高矫顽力锶铁氧体磁性材料的B
r
为4200Gs左右，H
cj
为4020 Oe左右，剩磁比、饱和磁化强度和最大磁能积等未提及；CN 113277842 A、CN 113416898 A所述方法制备的锶铁氧体剩磁B
r
分别为4700Gs和4300Gs左右，其矫顽力H
cb
分别为5100 Oe和4000 Oe
左右，但剩磁比等性能未研究；而CN 113990658 A所述的高剩磁比低孔隙率六角铁氧体厚膜施加磁场为8000 Oe时，剩磁比可以达到0.9左右，剩磁在3000Gs左右，矫顽力在3500 Oe左右，剩磁和矫顽力较低，且制备方法难以产业化；CN 113860864 A所述的高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料各向异性场高于21kOe，最高可达29kOe，工作频率大于60GHz，但剩磁比较低，仅有0.8左右；CN 113072369 A所述的高剩磁比的U型六角钡铁氧体材料剩磁比在1.2T时可达0.9左右，铁磁共振线宽小于300 Oe，但其内禀矫顽力H
cj
仅为1150 Oe左右。
[0006]因此，如果能开发出兼具高剩磁比、高矫顽力和低铁磁共振线宽的锶铁氧体材料，对微波环行器隔离器的小型化、集成化是大有裨益的。

技术实现思路

[0007]如前所述的，常见的磁铅石型高剩磁、大矫顽力锶铁氧体主要用于永磁，由于铁磁共振线宽较大微波方向关注较少。为解决难以兼具高剩磁比、高矫顽力及低铁磁共振线宽的问题，本专利技术提供了一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料及其制备方法，其化学式为: La
x
Ca
y
Sr1‑
x
‑
y
Fe
12
‑
z
‑
f
‑
g
‑
δ
Co
z
Al
f
Mn
g
O
19
，其中0.05≤x≤0.2， 0.04≤y≤0.16，0.05≤z≤0.2，0.1≤f≤0.25，0.04≤g≤0.16，δ为缺铁量，0≤δ≤0.2。
[0008]本专利技术在稀土离子La
3+
、Co
3+
联合取代的基础上稳定了磁铅石晶体结构，同时增大矫顽力和饱和磁化强度而又不影响剩磁B
r
；从而显著提高最大磁能积（BH）
max
。基于La
3+
、Co
3+
联合取代进一步通过Ca
2+
的引入激活生成铁氧体的固相反应，可有效提高SrM的磁能积；Al
3+
的引入增大了磁晶各向异性常数、矫顽力和单畴临界尺寸，并能抑制晶粒生长；Mn
3+
的引入对于Fe
2+
有缓冲作用，能够调控Fe
2+
从而改善损耗特性，并且Mn可作为铁氧体材料的助烧剂，故适量添加有助于促进固相反应，提高材料密度，降低铁磁共振线宽至500 Oe以下。
[0009]本专利技术通过对磁铅石结构中Sr
2+
和Fe
3+
进行La、Co、Ca、Al和Mn离子联合取代，同时添加适当的添加剂（0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料及其制备方法，其特征在于：其化学式为: La
x
Ca
y
Sr1‑
x
‑
y
Fe
12
‑
z
‑
f
‑
g
‑
δ
Co
z
Al
f
Mn
g
O
19
，其中0.05≤x≤0.2， 0.04≤y≤0.16，0.05≤z≤0.2，0.1≤f≤0.25，0.04≤g≤0.16，δ为缺铁量，0≤δ≤0.2。2.权利要求1所述的一种高剩磁比高矫顽力低铁磁共振线宽锶铁氧体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据化学式: La
x
Ca
y
Sr1‑
x
‑
y
Fe
12
‑
z
‑
f
‑
g
‑
δ
Co
z
Al
f
Mn
g
O
19
，其中0.05≤x≤0.2，0.04≤y≤0.16，0.05≤z≤0.2，0.1≤f≤0.25，0.04≤g≤0.16，δ为缺铁量，0≤δ≤0....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小忠，鲜聪，王殿杰，孔伟，廖杨，任仕晶，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：