一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法，屬于磁性材料制備領(lǐng)域。所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料由主料和玻璃相助燒劑構(gòu)成，其中主料的重量百分比為98.8％～99.9％，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1％～1.2％，所述主料為L(zhǎng)i0.43Zn0.27Ti0.12Fe2.18O4，所述玻璃相助燒劑由原料按照質(zhì)量比BaO：Bi2O3：B2O3：Li2O：SiO2＝2:2:2:3:1配制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了LiZnTi鐵氧體在低溫(900～940℃)下的燒結(jié)和制備，且得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料具有低燒結(jié)溫度、低鐵磁共振線寬和高飽和磁化強(qiáng)度。
【專利說明】一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的需求，相控陣?yán)走_(dá)用移相器等微波/毫米波器件正朝著大功率、尚精度、尚頻化方向發(fā)展。而具有尚飽和磁化強(qiáng)度的Li系鐵氧體材料能夠很好地應(yīng)用于Ka波段及其以上頻段的鐵氧體微波器件。LiZnTi旋磁鐵氧體是Li系鐵氧體材料的一種，其具有低矯頑力、高飽和磁化強(qiáng)度、高剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在微波器件的制備中得到了廣泛的重視。
[0003]傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)(?1200°C )方法制備的LiZnTi鐵氧體材料可應(yīng)用于微波移相器的制備，得到性能優(yōu)良的微波器件。然而，隨著微波移相器的小型化及批量化需求，實(shí)現(xiàn)LiZnTi鐵氧體材料與LTCF(低溫共燒鐵氧體)方法的兼容，即在金屬引線熔點(diǎn)溫度以下(以銀為例，小于950°C)實(shí)現(xiàn)LiZnTi旋磁鐵氧體的燒結(jié)與制備，成為了亟待解決的重要問題。目前對(duì)鐵氧體低溫?zé)Y(jié)方法的研宄主要體現(xiàn)在對(duì)制備工藝的改進(jìn)和對(duì)鐵氧體材料的摻雜兩方面，這兩方面的改進(jìn)需要同時(shí)兼顧，不然會(huì)影響LiZnTi鐵氧體的晶粒生長(zhǎng)、磁疇反轉(zhuǎn)、微波調(diào)制等性能，出現(xiàn)成分偏析、晶相不純等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)良的低溫?zé)Y(jié)LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料，由主料和玻璃相助燒劑構(gòu)成，其中主料的重量百分比為98.8 %?99.9 %，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1 %?1.2 %，所述主料為L(zhǎng)i0.43ZnQ.27TiQ.12Fe2.1804，所述玻璃相助燒劑由原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi203:B 203:Li 20 -S12 =2:2:2:3:1 配制。
[0007]進(jìn)一步地，所述玻璃相助燒劑配料后經(jīng)1h球磨，加熱至1100?1200°C保溫lh，降溫至1000 °c快速淬火制成。
[0008]上述LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK43Zna27Tiai2Fe^18O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體；
[0010]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=1: (1.2?1.4):3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為4?8h，取出后在100?120°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以20C /min的升溫速率由室溫升溫至800?820°C并保溫I?3h，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi主料；
[0011]步驟3:以 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li2O !S12= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100?120°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1100?1200°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑；
[0012]步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為:98.8%?99.9%，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1%?1.2%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1: 1: 3，球磨時(shí)間4?8h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ；然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，再將坯件放入燒結(jié)爐中，在900?940°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0013]進(jìn)一步地，步驟4中所述壓制成還件時(shí)，壓力為8?lOMpa。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料及其制備方法，在LiZnTi鐵氧體材料中加入了 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S1jij備的玻璃體作為玻璃相助燒劑，助燒劑中的BaO，Bi2O3, B2O3具有不同的熔點(diǎn)，同時(shí)存在時(shí)，可保證在不同的溫度點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)LiZnTi鐵氧體的成核和物質(zhì)輸運(yùn)，最終實(shí)現(xiàn)LiZnTi鐵氧體在低溫下(900?940°C )的燒結(jié)和制備；且本發(fā)明制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料具有低燒結(jié)溫度、低鐵磁共振線寬和高飽和磁化強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3與對(duì)比例得到的鐵氧體材料的掃描電鏡圖(SEM)。其中，a為實(shí)施例3得到的鐵氧體材料的SEM圖；b為對(duì)比例得到的鐵氧體材料的SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地說明。
[0017]實(shí)施例1
[0018]—種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK43Zna27Tiai2Fe^18O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體；
[0020]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=I:1.2:3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為4h，取出后在100°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2V Mn的升溫速率由室溫升溫至800°C并保溫lh，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi主料；
[0021]步驟3:以 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li2O:Si02= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1200°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑；
[0022]步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為99.9%，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1:1:3，球磨時(shí)間4h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ;然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，成型壓力為8Mpa，再將坯件放入燒結(jié)爐中，以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至900°C，然后在900°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0023]實(shí)施例1制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的性能為:樣品密度:4.72g/cm3;飽和磁化強(qiáng)度:65.76emu/g ;飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:242mT ;矯頑力:630A/m ;矩形比:0.78。
[0024]實(shí)施例2
[0025]一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK43Zna27Tiai2Fe^18O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體；
[0027]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=I:1.3:3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為6h，取出后在100°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2V Mn的升溫速率由室溫升溫至820°C并保溫2h，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi主料；
[0028]步驟3:以 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li2O:Si02= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1100°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑；
[0029]步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為99.6%，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.4%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1:1:3，球磨時(shí)間6h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ;然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，成型壓力為9Mpa，再將坯件放入燒結(jié)爐中，以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至900°C，然后在900°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0030]實(shí)施例2制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的性能為:樣品密度:4.41g/cm3;飽和磁化強(qiáng)度:68.85emu/g ;飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:368mT ;矯頑力:550A/m ;矩形比:0.84。
[0031]實(shí)施例3
[0032]一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0033]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK43Zna27Tiai2Fe2^8O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體；
[0034]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=I:1.4:3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為8h，取出后在100°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2V Mn的升溫速率由室溫升溫至820°C并保溫3h，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi主料；
[0035]步驟3:以 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li2O:Si02= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1200°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑；
[0036]步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為99.2%，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.8%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1:1:3，球磨時(shí)間8h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ;然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，成型壓力為lOMpa，再將坯件放入燒結(jié)爐中，以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至900°C，然后在900°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0037]實(shí)施例3制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的性能為:樣品密度:4.55g/cm3;飽和磁化強(qiáng)度:73.39emu/g ;飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:410mT ;矯頑力:400A/m ;矩形比:0.82。
[0038]實(shí)施例4
[0039]一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0040]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK43Zna27Tiai2Fe^18O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體；
[0041]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=I:1.3:3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為8h，取出后在100°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2V Mn的升溫速率由室溫升溫至820°C并保溫3h，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi主料；
[0042]步驟3:以 BaO，Bi2O3, B2O3, Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li2O:Si02= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1150°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑；
[0043]步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為98.8%，玻璃相助燒劑的重量百分比為1.2%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1:1:3，球磨時(shí)間6h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ;然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，成型壓力為8Mpa，再將坯件放入燒結(jié)爐中，以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至940°C，然后在940°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0044]實(shí)施例4制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的性能為:樣品密度:4.53g/cm3;飽和磁化強(qiáng)度:70.llemu/g ;飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:380mT ;矯頑力:450A/m ;矩形比:0.80。
[0045]對(duì)比例
[0046]—種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟:
[0047]步驟1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li CK42Zna28Tiai3Fe^17O4分子式的比例稱量，配制得到主粉體；
[0048]步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=I:1.4:3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為8h，取出后在100°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2V Mn的升溫速率由室溫升溫至820°C并保溫3h，然后隨爐自然降溫至室溫；
[0049]步驟3:在步驟2處理后得到的粉料中加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，成型壓力為lOMpa，再將坯件放入燒結(jié)爐中，在900°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐自然降溫至室溫即得到LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
[0050]對(duì)比例制備得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的性能為:樣品密度:4.13g/cm3;飽和磁化強(qiáng)度:60.25emu/g ;飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:160mT ;矯頑力:682A/m，矩形比:0.80。
[0051]圖1為實(shí)施例3得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料(a)與對(duì)比例得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料(b)的表面形貌圖。由圖1可知，本發(fā)明通過加入0.8% (重量)的助燒劑后得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的晶粒明顯長(zhǎng)大，得到了致密“燒熟”的LiZnTi旋磁鐵氧體材料。由實(shí)施例和對(duì)比例的性能對(duì)比可知，采用本發(fā)明方法得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料相比對(duì)比例得到的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度有較大的提高，各項(xiàng)旋磁參數(shù)均較優(yōu)良。
【權(quán)利要求】
1.一種LiZnTi旋磁鐵氧體材料，由主料和玻璃相助燒劑構(gòu)成，其中主料的重量百分比為98.8 %?99.9 %，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1 %?1.2 %，所述主料為L(zhǎng)i0.43ZnQ.27TiQ.12Fe2.1804，所述玻璃相助燒劑由原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi203:B 203:Li 20 -S12 =2:2:2:3:1 配制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LiZnTi旋磁鐵氧體材料，其特征在于，所述玻璃相助燒劑配料后經(jīng)1h球磨，加熱至1100?1200°C保溫lh，降溫至1000°C快速淬火制成。
3.—種LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟: 步驟 1:以 Fe2O3, ZnO，Ti02，Li2CO3為原料，按照 Li Cl43Zna27Tiai2Fe2^8O4分子式的比例稱料，配制得到主粉體； 步驟2:按照質(zhì)量比主粉體:水:鐵球=1: (1.2?1.4):3的比例進(jìn)行一次球磨，球磨時(shí)間為4?8h，取出后在100?120°C下烘干，烘干后得到的粉料放入燒結(jié)爐內(nèi)，以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至800?820°C并保溫I?3h，然后隨爐自然降溫至室溫，得到LiZnTi 主料；
步驟 3:以 BaO，Bi2O3,B2O3,Li2O, S12為原料，將原料按照質(zhì)量比 BaO:Bi 203:B 203:Li 20:S12= 2:2:2:3:1的比例配料，濕法球磨10h，取出后100?120°C下烘干，烘干后的粉料放入坩禍并置于燒結(jié)爐內(nèi)，以3°C /min的升溫速率由室溫升溫至1100?1200°C并保溫lh，降溫至1000°C后取出倒入去離子水中快速淬火得到透明玻璃體，烘干后磨成微米級(jí)顆粒，即得到玻璃相助燒劑； 步驟4:將步驟3得到的玻璃相助燒劑加入步驟2得到的主料中，配成粉料，其中主料的重量百分比為:98.8%?99.9%，玻璃相助燒劑的重量百分比為0.1%?1.2%，進(jìn)行二次球磨，其中，粉料、水和鐵球的重量比為1:1:3，球磨時(shí)間4?8h，球磨轉(zhuǎn)速250r/min ;然后將二次球磨料取出并烘干，加入聚乙烯醇(PVA)造粒成型并壓制成坯件，再將坯件放入燒結(jié)爐中，在900?940°C溫度下燒結(jié)2h，隨爐降溫至室溫即得到所述LiZnTi旋磁鐵氧體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LiZnTi旋磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述壓制成還件時(shí)，壓力為8?lOMpa。
【文檔編號(hào)】C04B35/63GK104496448SQ201410705112
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】廖宇龍, 王曉藝, 張懷武, 周廷川, 賈利軍, 楊青慧 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)