一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料該材料及其制備方法，屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，該鋰鐵氧體材料由主成分和添加劑組成，主成分由Fe2O3、Li2CO3、TiO2、ZnO、MnCO3和Bi2O3組成，各組分的重量份數(shù)依次為65～75份、9～12份、8～14份、3～4份、1～6份和0.1～1份；添加劑為主成分的0.2～3wt％。所述的制備方法將各組分球磨粉碎、烘干后進行煅燒，將煅燒后的組分再次球磨粉碎，粉碎后用噴霧造粒機造粒；將得到的在干粉壓機下壓制成型，再放入等靜壓機中壓制成坯件；最后將坯件放入爐中進行燒結(jié)。采用本發(fā)明方法制備得到的移相器用鋰鐵氧體材料具有低矯頑力、低介電損耗、高致密化等優(yōu)異性能。
【專利說明】一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軍用電子、雷達技術(shù)的需求，微波技術(shù)的不斷發(fā)展，對微波鐵氧體器件的綜合性能提出了很高的要求，隨之旋磁鐵氧體材料的研究也在不斷的深入。鐵氧體移相器是無源相控陣天線單元中的關(guān)鍵器件，相控陣技術(shù)的成熟和需求，不僅要求移相器在室溫下性能滿足技術(shù)要求，而且還要在很寬的高低溫范圍內(nèi)所有性能都要滿足要求，對高性能移相器鐵氧體材料的需求日益增加。
[0003]鋰鐵氧體具有飽和磁化強度可調(diào)范圍寬、居里溫度高、微弱的應(yīng)力敏感性和低廉的成本等特點，是制造微波鎖式移相器及其它微波器件的優(yōu)良材料。移相器作為相控陣天線的關(guān)鍵組件之一，對驅(qū)動器和插入損耗的要求較高，進而需要應(yīng)用于其中的鋰鐵氧體具有低矯頑力和低損耗，以及優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。
[0004]目前鋰鐵氧體材料的性能仍然存在著高矯頑力、低密度、高吸濕性等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題提供一種具有低矯頑力、低介電損耗、低鐵磁共振線寬、高致密化等 優(yōu)異性能的移相器用鋰鐵氧體材料。
[0006]本發(fā)明還有一個目的是提供上述高性能高致密化移相器鋰鐵氧體材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料，該鋰鐵氧體材料由主成分和添加劑組成，主成分由Fe203、Li2C03、Ti02、Zn0、MnC03和Bi2O3組成，各組分的重量份數(shù)依次為65~75份、9~12份、8~14份、3~4份、I~6份和0.1~1份；添加劑為主成分的0.2~3wt%。主成分優(yōu)選由重量份數(shù)為67~72份Fe203、9.5~11份Li2C03、9~13份Ti02、
3.5 ~4 份 ZnO,3 ~5.5 份 MnCO3 和 0.3 ~0.9 份 Bi2O3 組成。
[0009]進一步優(yōu)選，所述的鐵氧體材料由67~67.5份Fe2O3、10~11份Li2CO3、12~12.5份 TiO2,3.5 ~4 份 ZnO,3.5 ~4 份 MnC03、0.5 ~I 份 Bi203、Ni0 以及 V2O5 組成，NiO 為主成分的1.6~1.8wt%, V2O5為主成分的0.3~0.5wt%。
[0010]上述所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法包括以下步驟:
[0011]I)將主成分、添加劑和分散劑混合后加入球磨機中球磨均勻后烘干，制得粉體a;
[0012]2)將粉體a進行煅燒，煅燒后和蒸餾水混合，再次球磨粉碎，制得粉體b ；
[0013]3)將質(zhì)量濃度為4%~12%的聚乙烯醇水溶液加入到粉體b中，造粒；
[0014]4)將造粒后得到的顆粒在干粉壓機下壓制成型，再放入等靜壓機中壓制成坯件；
[0015]5)將坯件放入爐中進行燒結(jié)。[0016]所述步驟I)中球磨機的轉(zhuǎn)速為50~80r/min,球磨的時間為5~25h。
[0017]所述步驟I)中烘干的溫度為90~110°C。
[0018]所述步驟2)中煅燒的方式為O~4h的時候升溫速度為40~50°C /h，在5~Ilh的時候升溫速度為90~95°C /h，保溫3~5h ;保溫后自然冷卻室溫。
[0019]所述步驟2)中球磨機的轉(zhuǎn)速為50~80r/min,球磨的時間為16~36h。
[0020]所述步驟5)中燒結(jié)的方式為O~12h的時候升溫速度為32~38°C /h, 13~36h的時候升溫速度為20~27°C /h,保溫4~7h ;保溫后按30~40°C /h的速度進行降溫8h，之后自然冷卻至室溫。
[0021]步驟I)中所述的分散劑為無水乙醇、蒸餾水或無水乙醇與蒸餾水的混合溶液，其中，分散劑與(主成分+添加劑)質(zhì)量比為0.7~1.1:1。
[0022]步驟I)中所述的烘干的時間為24h。
[0023]步驟3)中所述的聚乙烯醇水溶液是粉體b的8~10wt%。
[0024]步驟3)中所述的造粒，可以采用噴霧造粒機造?；蛘卟捎眠^40目篩造粒。
[0025]步驟4)中干粉壓機下壓制成型的壓力為50~60Mpa，壓制成坯件的壓力為150~200Mpao
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]采用本發(fā)明方法制備得到的移相器用鋰鐵氧體材料具有低矯頑力、低介電損耗、高致密化等優(yōu)異性能。`【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此:
[0029]用排水法測量密度，飽和磁化強度Ms用磁天平測量，居里溫度Tc用振動樣品磁強計測量，飽和磁感應(yīng)強度Bs、剩余磁感應(yīng)強度Br和矯頑力He用SMT-600型磁滯回線測試儀測量，按GB/T9633-1998《微波頻率應(yīng)用的旋磁鐵氧體材料性能測試方法》測試材料的鐵磁共振線寬、介電常數(shù)和介電損耗。
[0030]實施例1
[0031]將6987g Fe2O3UOlOg Li2C03、378g Zn0、546g MnCO3'1143g Ti02、65g Bi2O3 和87gNi0與11140ml無水乙醇混合后球磨粉碎,球磨的時間為6h,球磨機轉(zhuǎn)速為70r/min ;將球磨粉碎后的各組分混合均勻后放入90°C的烘箱中烘干24h ;將烘干后的組分放入爐中進行煅燒，煅燒的方式為程序煅燒的方式，在第O~4h的時候升溫速度為50°C /h，在第5~Ilh的時候升溫速度為92°C /h，保溫3h ;保溫后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降至室溫；將煅燒后的組分放入球磨機中加入蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為24h，球磨機轉(zhuǎn)速為70r/min ；將球磨后的組分加入質(zhì)量濃度為5%，重量比為8%的聚乙烯醇水溶液，用噴霧造粒機噴霧造粒；將造粒后得到的顆粒在全自動干粉壓機下50MPa壓制成型，再放入等靜壓機中150MPa下壓制成坯件；將坯件在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)的方式為程序升溫的方式，在第O~12h的時候升溫速度為36°C /h, 13~36h的時候升溫速度為25°C /h保溫5h ;保溫后按30°C /h的速度進行降溫8h，之后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降溫至室溫。
[0032]實施例2
[0033]將7056g Fe2O3'1020g Li2C03、381g Zn0、551g MnCO3U 156g Ti02、65g Bi2O3 和175gNiO分別放入球磨機中加入10400ml蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為16h，球磨機轉(zhuǎn)速為50r/min ;將球磨粉碎后的各組分混合均勻后放入110°C的烘箱中烘干24h ;將烘干后的組分放入爐中進行煅燒，煅燒的方式為程序煅燒的方式，在第O~4h的時候升溫速度為400C /h，在第5~Ilh的時候升溫速度為93°C /h，保溫4h ;保溫后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降至室溫；將煅燒后的組分放入球磨機中加入蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為24h，球磨機轉(zhuǎn)速為60r/min ;將球磨后的組分烘干后加入質(zhì)量濃度為8%,重量比為10%的聚乙烯醇水溶液，過40目篩；將造粒后得到的顆粒在全自動干粉壓機下55MPa壓制成型，再放入等靜壓機中160MPa下壓制成坯件；將坯件在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)的方式為程序升溫的方式，在第O~12h的時候升溫速度為36°C /h, 13~36h的時候升溫速度為25.5°C /h，保溫4h ;保溫后按300C /h的速度進行降溫8h，之后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降溫至室溫。
[0034]實施例3
[0035]將7200g Fe203、990g Li2C03、378g Zn0、545g MnC03、929g Ti02、32g Bi2O3和 21gV205分別放入球磨機中加入10100ml蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為16h，球磨機轉(zhuǎn)速為60r/min ;將球磨粉碎后的各組分混合均勻后放入110°C的烘箱中烘干24h ;將烘干后的組分放入爐中進行煅燒，煅燒的方式為程序煅燒的方式，在第O~4h的時候升溫速度為40°C /h,在第5~Ilh的時候升溫速度為94°C /h，保溫5h ;保溫后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降至室溫；將煅燒后的組分放入球磨機中加入蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為24h，球磨機轉(zhuǎn)速為70r/min ;將球磨后的組分烘干后加入質(zhì)量濃度為10%,重量比為10%的聚乙烯醇水溶液，過40目篩；將造粒后得到的顆粒在全自動干粉壓機下50MPa壓制成型，再放入等靜壓機中180MPa下壓制成坯件；將坯件在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)的方式為程序升溫的方式，在第O~12h的時候升溫速度為36°C /h, 13~36h的時候升溫速度為26°C /h，保溫7h ;保溫后按350C /h的速度進行降溫8h，之后在爐 內(nèi)隨空氣自然冷卻降溫至室溫。
[0036]實施例4
[0037]將6840g Fe2O3'1030g Li2C03、372g Zn0、379g Mn⑶3、1264g Ti02、87g Bi2O3,42gV205和173g NiO分別放入球磨機中加入11200ml無水乙醇球磨粉碎，球磨的時間為22h，球磨機轉(zhuǎn)速為70r/min ;將球磨粉碎后的各組分混合均勻后放入90°C的烘箱中烘干24h ;將烘干后的組分放入爐中進行煅燒，煅燒的方式為程序煅燒的方式，在第O~4h的時候升溫速度為40°C /h，在第5~Ilh的時候升溫速度為95°C /h，保溫5h ;保溫后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降至室溫；將煅燒后的組分放入球磨機中加入蒸餾水球磨粉碎，球磨的時間為24h，球磨機轉(zhuǎn)速為70r/min ;將球磨后的組分加入質(zhì)量濃度為11%,重量比為8%的聚乙烯醇水溶液，用噴霧造粒機噴霧造粒；將造粒后得到的顆粒在全自動干粉壓機下60MPa壓制成型，再放入等靜壓機中200MPa下壓制成坯件；將坯件在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)的方式為程序升溫的方式，在第O~12h的時候升溫速度為36°C /h, 13~36h的時候升溫速度為26°C /h，保溫5h ;保溫后按35°C /h的速度進行降溫8h，之后在爐內(nèi)隨空氣自然冷卻降溫至室溫。
[0038]檢測結(jié)果:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料，其特征在于:該鋰鐵氧體材料由主成分和添加劑組成，主成分由Fe203、Li2C03、Ti02、Zn0、MnC03和Bi2O3組成，各組分的重量份數(shù)依次為65~75份、9~12份、8~14份、3~4份、I~6份和0.1~1份；添加劑為主成分的0.2~3wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料，其特征在于:主成分由重量份數(shù)為67~72份Fe2O3'9.5~11份Li2CO3'9~13份TiO2'3.5~4份ZnO,3~5.5 份 MnCO3 和 0.3 ~0.9 份 Bi2O3 組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料，其特征在于:所述的添加劑為V2O5和NiO中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料，其特征在于:所述的鐵氧體材料由67~67.5份Fe2O3UO~11份Li2CO3'12~12.5份Ti02、3.5~4份ZnO、3.5 ~4 份MnC03、0.5 ~I 份 Bi203、Ni0 以及 V2O5 組成，NiO 為主成分的 1.6 ~1.8wt%,V205為主成分的0.3~0.5wt%。
5.一種權(quán)利要求1所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述的制備方法包括以下步驟: 1)將主成分、添加劑和分散劑混合后加入球磨機中球磨均勻后烘干，制得粉體a； 2)將粉體a進行煅燒，煅燒后和蒸餾水混合，再次球磨粉碎，制得粉體b； 3)將質(zhì)量濃度為4%~12%的聚乙烯醇水溶液加入到粉體b中，造粒； 4)將造粒后得到的顆粒在干粉壓機下壓制成型，成型的壓力為50~60Mpa;再放入等靜壓機中壓制成還件，壓制成還 件的壓力為150~200Mpa。 5)將坯件放入爐中進行燒結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中球磨機的轉(zhuǎn)速為50~80r/min,研磨粉碎的時間為5~25h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中烘干的溫度為90~110°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中煅燒的方式為O~4h的時候升溫速度為40~50°C /h，在5~Ilh的時候升溫速度為90~95°C /h，保溫3~5h ;保溫后自然冷卻室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中球磨機的轉(zhuǎn)速為50~80r/min,球磨粉碎的時間為16~36h。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能高致密化移相器用鋰鐵氧體材料制備方法，其特征在于:所述步驟5)中燒結(jié)的方式為O~12h的時候升溫速度為32~38°C /h, 13~36h的時候升溫速度為20~27°C /h,保溫4~7h ;保溫后按30~40°C /h的速度進行降溫8h，之后自然冷卻至室溫。
【文檔編號】C04B35/622GK103880408SQ201410064998
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李之琦, 徐茂忠 申請人:南京國睿微波器件有限公司