一种高介电常数微波铁氧体材料及其制备方法与应用与流程

文档序号:25480561发布日期:2021-06-15 21:39阅读:159来源:国知局
本发明属于磁性材料
技术领域
,涉及一种铁氧体材料及其制备方法与应用,尤其涉及一种高介电常数微波铁氧体材料及其制备方法与应用。
背景技术
: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,铁氧体材料的主要原料是钇铁石榴石铁氧体。铁氧体材料作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。cn109867518a公开了一种高温度稳定性的石榴石铁氧体,所述石榴石铁氧体的结构式为y2.7-xca0.3-zgdxalyfe4.68-y-zzr0.3mn0.02vzo12,其中,0.2≤x≤0.8,0.6≤y≤1.4,0.05≤z≤0.2。所述高温度稳定性的石榴石铁氧体通过同时引入gd3+、al3+和v5+取代,以及掺杂bi2o3添加剂,得到的石榴石铁氧体材料在-55℃至85℃范围内的饱和磁感应强度稳定,且居里温度为110-165℃,具有良好的温度稳定性。但所述高温度稳定性石的石榴石铁氧体需要在1360-1420℃的温度下烧结4-6h,烧结温度较高,且烧结时间较长。cn110981461a公开了一种钇铁石榴石铁氧体材料,主要组成包括以下化学式y3-x-y-zgdxcaycuzfe5-a-b-cinavbalco12。其制备方法包括依次进行的混料、预烧、二次球磨、造粒成型以及烧结,制备得到的铁氧体材料的晶粒细小均匀,有助于得到致密的显微结构,提高了材料高功率承受能力,且通过cu2+的掺杂,适当的降低了材料烧结温度,即在1000-1100℃的条件下实现烧结,但所得铁氧体材料的介电常数不超过14,难以满足5g环形器小型化与轻量化的要求。cn102976740a公开了一种窄线宽高介电常数微波铁氧体制造方法,该铁氧体材料使用纯度≥99.9%的y2o3和分析纯的fe2o3,caco3,bi2o3,v2o5,geo2,in2o3,sno2,tio2,al(oh)3,mnco3为原材料制成,最后烧结成型。所述窄线宽高介电常数微波铁氧体通过在配方中添加ti4+和bi3+,采用in3+、sn4+、ti4+等离子联合取代八面体位fe3+和在十二面体位用bi3+部分取代y3+的方法,有效提高了材料的介电常数,同时bi3+的引入还能够加强fe-o-fe的超交换作用,达到提高居里温度的效果。但是所述窄线宽高介电常数微波铁氧体的介电常数依然不能超过15,难以满足5g环形器小型化与轻量化的要求。因此需要提供一种新的微波铁氧体材料,不仅使其烧结温度较低,还能使其介电常数不低于20,铁磁共振线宽不超过32oe,居里温度为180℃以上,从而满足5g环形器小型化与轻量化的要求。技术实现要素:针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种高介电常数微波铁氧体材料及其制备方法与应用,本发明提供的高介电常数微波铁氧体材料的饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上,且居里温度在180℃以上,且共振线宽不超过28oe,能够满足5g基站环形器的小型化、轻量化要求。为达此目的,本发明采用以下技术方案:第一方面,本发明提供了一种高介电常数微波铁氧体材料,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.4-0.6,b为0.1-0.2,c为0.2-0.4,d为0.5-0.6,e为0.1-0.2,f为0.05-0.1,g为0.3-0.6。本发明通过调整微波铁氧体材料的组成,通过sn4+、al3+以及sm3的协同添加共同提高了介电常数,使所得材料的饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上。即本发明提供的高介电常数微波铁氧体材料的介电常数在18以上,为本申请所述“高介电常数”。而且,本发明提供的高介电常数微波铁氧体材料的化学组成中通过bi3+与cu2+的协同添加,降低了材料的烧结温度,避免了烧结温度过高、时间过长造成的晶粒过分长大,有利于形成晶粒尺寸分布良好的铁氧体材料。本发明所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中a为0.4-0.6,例如可以是0.4、0.42、0.45、0.48、0.5、0.54、0.55、0.56或0.6,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。b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。c为0.2-0.4,例如可以是0.2、0.21、0.24、0.25、0.27、0.28、0.3、0.32、0.35、0.36或0.4,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。d为0.5-0.6,例如可以是0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59或0.6,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。e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。f为0.05-0.1,例如可以是0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1,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。g为0.3-0.6,例如可以是0.3、0.32、0.35、0.36、0.4、0.42、0.45、0.48、0.5、0.54、0.55、0.56或0.6,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。优选地,所述c、d与e的和为0.9-1.1,例如可以是0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1.0、1.02、1.05、1.06、1.08或1.1,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。优选地,所述a与f的和为0.48-0.66,例如可以是0.48、0.5、0.54、0.55、0.58、0.6、0.62、0.64或0.66,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。第二方面,本发明提供了一种如第一方面所述高介电常数微波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,湿法球磨,得到混合料;(2)电场辅助条件下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;(3)将步骤(2)所得预烧料分为至少2份,并对至少2份预烧料分别进行湿法球磨,得到平均粒径不同的至少2份球磨料;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得至少2份球磨料,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,得到所述高介电常数微波铁氧体材料。本发明通过对平均粒径不同的至少2份球磨料进行混合,提高了铁氧体粉料的结合强度,减少了铁氧体材料中的孔隙率,降低了最终所得铁氧体的铁磁共振线宽;而且,本发明在预烧过程中添加电场,降低了预烧所用时间,组织经历过渡长大,使预烧后的元素分布均匀,通过与制备原料的组成相互配合,有利于提高所得高介电常数微波铁氧体材料的电磁性能。优选地,步骤(1)所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5。优选地,步骤(1)所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料。优选地,步骤(1)所得混合料的平均粒径为30-80μm,例如可以是30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm,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。优选地,步骤(2)所述电场辅助的电场强度为400-600v/cm,例如可以是400v/cm、420v/cm、450v/cm、480v/cm、500v/cm、520v/cm、540v/cm、560v/cm或600v/cm,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。优选地,步骤(2)所述预烧结的温度为600-800℃,例如可以是600℃、640℃、650℃、660℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃或800℃,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。优选地,步骤(2)所述预烧结的时间为1-2h,例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h,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。优选地,步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:(1-2):(1-2),例如可以是1:1:1、1:1:2、1:2:1或1:2:2,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。优选地,步骤(3)所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料。优选地,所述第一预烧料湿法球磨所得第一球磨料的平均粒径为60-80μm,例如可以是60μm、62μm、64μm、65μm、66μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm或80μm,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。优选地,所述第二预烧料湿法球磨所得第二球磨料的平均粒径为40-50μm,例如可以是40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm或50μm,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。优选地,所述第三预烧料湿法球磨所得第三球磨料的平均粒径为30-40μm,例如可以是30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40,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。优选地,步骤(4)所得铁氧体粉料的平均粒径为100-200μm,例如可以是100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm,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。优选地,步骤(4)所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1-2wt%,例如可以是1wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%或2wt%,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。优选地,步骤(4)所述粘结剂包括聚乙烯醇水溶液和/或羧甲基纤维素。优选地,步骤(5)所述模压成型为冷等静压,压力为100-200mpa,例如可以是100mpa、110mpa、120mpa、130mpa、140mpa、150mpa、160mpa、170mpa、180mpa、190mpa或200mpa,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。优选地,步骤(5)所述烧结的温度为1180-1250℃,例如可以是1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃或1250℃,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。优选地,步骤(5)所述烧结的时间为4-6h,例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h或6h,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。作为本发明第二方面所述制备方法的优选技术方案,所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为30-80μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;(2)400-600v/cm的电场强度下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为600-800℃,预烧结的时间为1-2h;(3)将步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:(1-2):(1-2);并对三份预烧料分别进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得第一球磨料的平均粒径为60-80μm,所得第二球磨料的平均粒径为40-50μm,所得第三球磨料的平均粒径为30-40μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得三份球磨料,造粒,得到平均粒径为100-200μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1-2wt%;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1180-1250℃进行烧结4-6h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为100-200mpa。第三方面,本发明提供了一种第一方面所述高介电常数微波铁氧体材料用于5g基站环形器的应用。本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。与现有技术相比,本发明的有益效果为:(1)本发明通过调整微波铁氧体材料的组成,通过sn4+、al3+以及sm3的协同添加共同提高了介电常数,使所得材料的饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上;而且,本发明提供的高介电常数微波铁氧体材料的化学组成中通过bi3+与cu2+的协同添加,降低了材料的烧结温度,避免了烧结温度过高、时间过长造成的晶粒过分长大,有利于形成晶粒尺寸分布良好的铁氧体材料;(2)本发明通过对平均粒径不同的至少2份球磨料进行混合,提高了铁氧体粉料的结合强度,减少了铁氧体材料中的孔隙率,降低了最终所得铁氧体的铁磁共振线宽;而且,本发明在预烧过程中添加电场,降低了预烧所用时间,组织经历过渡长大,使预烧后的元素分布均匀,通过与制备原料的组成相互配合,有利于提高所得高介电常数微波铁氧体材料的电磁性能;(3)本发明提供的铁氧体材料能够满足5g基站环形器的小型化、轻量化要求,饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上,且居里温度在180℃以上,且共振线宽不超过28oe。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。实施例1本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.07,g为0.4;所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为50μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5;(2)500v/cm的电场强度下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为700℃,预烧结的时间为1.5h;(3)将步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:1:1;并对三份预烧料分别进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得第一球磨料的平均粒径为70μm,所得第二球磨料的平均粒径为45μm,所得第三球磨料的平均粒径为35μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得三份球磨料,造粒,得到平均粒径为150μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1.5wt%;所述粘结剂为聚乙烯醇;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1220℃进行烧结5h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为150mpa。实施例2本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.07,g为0.4;所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为30μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5;(2)400v/cm的电场强度下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为800℃,预烧结的时间为1h;(3)将步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:1:1;并对三份预烧料分别进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得第一球磨料的平均粒径为80μm,所得第二球磨料的平均粒径为50μm,所得第三球磨料的平均粒径为40μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得三份球磨料,造粒,得到平均粒径为200μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的2wt%;所述粘结剂为羧甲基纤维素;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1250℃进行烧结4h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为200mpa。实施例3本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.07,g为0.4;所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为80μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5;(2)600v/cm的电场强度下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为600℃,预烧结的时间为2h;(3)将步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:1:1;并对三份预烧料分别进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得第一球磨料的平均粒径为60μm,所得第二球磨料的平均粒径为40μm,所得第三球磨料的平均粒径为30μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得三份球磨料,造粒,得到平均粒径为100μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1wt%;所述粘结剂为羧甲基纤维素;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1180℃进行烧结6h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为100mpa。实施例4本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,除第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:2:1外,其余均与实施例1相同。实施例5本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,除第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:1:2外,其余均与实施例1相同。实施例6本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.42,b为0.12,c为0.25,d为0.52,e为0.13,f为0.06,g为0.35;所述制备方法与实施例1相同。实施例7本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.58,b为0.18,c为0.35,d为0.57,e为0.18,f为0.08,g为0.5;所述制备方法与实施例1相同。实施例8本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.2,d为0.5,e为0.1,f为0.07,g为0.4;所述制备方法与实施例1相同。实施例9本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.4,d为0.6,e为0.2,f为0.07,g为0.4;所述制备方法与实施例1相同。实施例10本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.4,b为0.1,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.05,g为0.3;所述制备方法与实施例1相同。实施例11本实施例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.6,b为0.2,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.1,g为0.6;所述制备方法与实施例1相同。对比例1本对比例提供了一种微波铁氧体材料的制备方法,所述微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmefe5vgo12,其中,a为0.57,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,g为0.4;所述制备方法与实施例1相同。对比例2本对比例提供了一种微波铁氧体材料的制备方法,所述微波铁氧体材料的组成化学式为y3cabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,b为0.22,c为0.3,d为0.55,f为0.57,e为0.15,g为0.4;所述制备方法与实施例1相同。对比例3本对比例提供了一种微波铁氧体材料的制备方法,所述微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.07,g为0.4;所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为50μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5;(2)预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为700℃,预烧结的时间为1.5h;(3)将步骤(2)所得预烧料分为3份,分别为第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料;所述第一预烧料、第二预烧料与第三预烧料的质量比为1:1:1;并对三份预烧料分别进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得第一球磨料的平均粒径为70μm,所得第二球磨料的平均粒径为45μm,所得第三球磨料的平均粒径为35μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得三份球磨料,造粒,得到平均粒径为150μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1.5wt%;所述粘结剂为聚乙烯醇;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1220℃进行烧结5h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为150mpa。对比例4本对比例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,所述高介电常数微波铁氧体材料的组成化学式为y3biacabsncaldsmecuffe5vgo12,其中,a为0.5,b为0.15,c为0.3,d为0.55,e为0.15,f为0.07,g为0.4;所述制备方法包括如下步骤:(1)按配方量混合制备原料,湿法球磨,得到平均粒径为50μm的混合料;所述湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料;所述制备原料包括y2o3、bi2o3、caco3、sno2、al(oh)3、sm2o3、cuo、fe2o3以及v2o5;(2)500v/cm的电场强度下预烧结步骤(1)所得混合料,得到预烧料;预烧结的温度为700℃,预烧结的时间为1.5h;(3)将步骤(2)所得预烧料进行湿法球磨,湿法球磨时采用无水乙醇浸没原料,所得球磨料的平均粒径为70μm;(4)均匀混合粘结剂以及步骤(3)所得球磨料,造粒,得到平均粒径为150μm的铁氧体粉料;所述粘结剂的添加量为铁氧体粉料的1.5wt%;所述粘结剂为聚乙烯醇;(5)将步骤(4)所得铁氧体粉料进行模压成型,然后于1220℃进行烧结5h,得到所述高介电常数微波铁氧体材料;所述模压成型为冷等静压,压力为150mpa。对比例5本对比例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,除步骤(3)所得球磨料的平均粒径为45μm外,其余均与对比例4相同。对比例6本对比例提供了一种高介电常数微波铁氧体材料的制备方法,除步骤(3)所得球磨料的平均粒径为35μm外,其余均与对比例4相同。对实施例1-11以及对比例1-6提供的石榴石铁氧体材料的居里温度、饱和磁化强度(25℃)、介电常数以及铁磁共振线宽进行测试。使用振动样品磁强计测量居里温度与饱和磁化强度。按照iec60556标准测试介电常数,测试频率为10.7ghz,样品尺寸为1.6mm的圆柱。按照gb/t9633-88标准测试铁磁共振线宽,所得结果如表1所示。表1饱和磁化强度(gs)介电常数居里温度(℃)共振线宽(oe)实施例1195723.122624实施例2193121.923725实施例3193920.822922实施例4194222.421826实施例5191822.821523实施例6193322.522126实施例7194521.720427实施例8191318.423128实施例9192119.622426实施例10185718.719728实施例11190419.920627对比例1167413.815635对比例2173516.918421对比例3189620.121331对比例4171417.419536对比例5175618.120432对比例6183118.820929综上所述,本发明通过调整微波铁氧体材料的组成,通过sn4+、al3+以及sm3的协同添加共同提高了介电常数,使所得材料的饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上;而且,本发明提供的高介电常数微波铁氧体材料的化学组成中通过bi3+与cu2+的协同添加,降低了材料的烧结温度,避免了烧结温度过高、时间过长造成的晶粒过分长大,有利于形成晶粒尺寸分布良好的铁氧体材料;本发明通过对平均粒径不同的至少2份球磨料进行混合,提高了铁氧体粉料的结合强度,减少了铁氧体材料中的孔隙率,降低了最终所得铁氧体的铁磁共振线宽;而且,本发明在预烧过程中添加电场,降低了预烧所用时间,组织经历过渡长大,使预烧后的元素分布均匀,通过与制备原料的组成相互配合,有利于提高所得高介电常数微波铁氧体材料的电磁性能;本发明提供的铁氧体材料能够满足5g基站环形器的小型化、轻量化要求,饱和磁化强度在1800-2000gs之间,介电常数为18以上,且居里温度在180℃以上,且共振线宽不超过28oe。以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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