Ka波段环行器用NiCuZn铁氧体厚膜材料制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子材料技术领域，特别设及具有窄线宽和高饱和磁化强度Ni化化 铁氧体厚膜的材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着相控阵雷达"瘦身"技术的发展，应用于其中的微波铁氧体器件不断向小型、 轻量、片式化方向发展。铁氧体环行器是相控阵雷达中的关键部件，起着信号单向传输和反 向隔离的重要作用，通常要求微带环行器具有宽频带、低插入损耗、高隔离度、小型化等特 性。Ka波段（26. 5-40GHZ)铁氧体微带环行器顺应了器件的发展要求，目前需求量大增。为 了满足环行器性能要求，铁氧体厚膜片通常由大块材料经精密磨加工而成，运不仅效率不 高，而且会导致成本较高。采用流延工艺研制铁氧体厚膜，并辅W减薄工艺对铁氧体厚膜进 行精细加工，不仅能够降低铁氧体厚膜片成型和加工难度，而且能够有效提高成品率。但流 延工艺制备的厚膜气孔率通常较高，密度相对较低，微波磁损耗较高。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有高饱和磁化强度（4 31Mg)，而且具有 溫度稳定性好、电阻率高和微波损耗低等优点的Ka波段微带环行器用铁氧体厚膜材料。
[0004] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，Ka波段环行器用Ni化化铁氧体厚 膜材料制备方法，其特征在于，包括下述步骤： 阳0化]1、主料配方：义用48. 0~49.Omol%化2化，19~21.Omol%化0,4. 0~5.Omol%CuO, 26. 0 ~27.Omol%NiO;
[0006] 2、一次球磨：将W上粉料经过球磨混合均匀； 阳007] 3、预烧：将步骤2)所得球磨料烘干，在800~1000°C预烧，保溫1~3小时； 阳00引 4、渗杂：在步骤3)所得粉料中加入W下添加剂：0. 05~0.Iwt%化0,0. 05~ 0.Iwt%Bi2〇3；
[0009] 5、球磨浆料：将步骤4)中得到的粉料加入40~50wt%有机粘合剂和40~50wt% 无水乙醇，球磨4~8小时；
[0010] 6、流延成型：步骤5)所得浆料流延得到厚度为50~60ym的生膜带；
[0011] 7、叠片：将步骤6)所得生膜带叠片为20~22层膜，在5~7MPa下压制成厚度为 100~140Jim的生巧； 阳01引 8)烧结：将步骤7)所得巧件在空气中于1020~1080°C下保溫烧结1~3小时。
[0013] 本发明采用氧化物陶瓷流延工艺，结合致密化烧结技术，研制了Ka波段微带环行 器用铁氧体厚膜。厚膜材料为Ni化化铁氧体，不仅具有高饱和磁化强度（4 ，而且具 有溫度稳定性好、电阻率高和微波损耗低等优点。对于Ka波段铁氧体器件而言，铁氧体材 料饱和磁化强度越高，旋磁性越强，越有利于缩小器件体积；居里溫度越高，器件的工作溫 度范围越宽，溫度稳定性越好；铁磁共振线宽（AH)越窄，越有利于降低器件损耗，也有利 于拓宽微波器件带宽。因此，应用于其中的铁氧体厚膜材料应具有窄线宽和高饱和磁化强 度。针对微带环行器铁氧体基片的片式化要求，本发明采用陶瓷流延厚膜和致密化烧结技 术，制备出了适合于Ka波段微带环行器用Ni化化铁氧体厚膜，厚膜材料具有高饱和磁化强 度（4 31 达5000GS、窄铁磁共振线宽（AH可小于1000 e)和低微波介电损耗（tan5E约 3X10 4,）和较高的居里溫度灯。接近320°C)。
【附图说明】
[0014] 图1为实施例1制备的Ni化化铁氧体材料的扫描电镜照片。
[0015] 图2为实施例2制备的Ni化化铁氧体材料的扫描电镜照片。
[0016] 图3为实施例3制备的Ni化化铁氧体材料的扫描电镜照片。
[0017] 图4为实施例4制备的Ni化化铁氧体材料的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0018] 本发明的Ni化化铁氧体厚膜材料主成分按氧化物摩尔百分比计算，渗杂剂成分 按质量百分比计算。本发明所述Ni化化铁氧体厚膜的制备方法包括W下步骤：
[0019] 1、主料配方
[0020] 义用 48. 0 ~49.Omol%Fe2〇3,19 ~21.Omol% 化0,4. 0 ~5.Omol% 化0, 26. 0 ~ 27.Omol%NiO；
[0021] 2、一次球磨
[0022] 将W上粉料在行星式球磨机内混合均匀，时间1~3小时； 阳02引 3、预烧
[0024] 将步骤2所得球磨料烘干，并在马弗炉内800~1000°C预烧保溫1~3小时； 阳0巧]4、渗杂
[0026] 将步骤3所得粉料加入W下添加剂：0. 05~0.Iwt%CaO, 0. 05~0.Iwt%Bi2〇3;
[0027] 5、球磨浆料 阳02引将步骤4中得到的粉料加入40~50wt%有机粘合剂（例如L-S复合型粘合剂） 和40~50wt%无水乙醇，在行星式球磨机中球磨4~8小时；
[0029] 6、流延成型
[0030] 将步骤5所得浆料，在半自动流延机上流延50~60ym的生膜带；
[0031] 7、叠片
[0032] 将步骤6所得生膜带，将20~22层膜在热压机上于6MPa下压制成生巧100~ 140Jim; 阳03引 8、烧结
[0034] 将步骤7所得巧件置于烧结炉内烧结，在1020~1080°C保溫1~3小时； 齡对 9、测试
[0036] 经过W上工艺制备出的高饱和磁化强度和窄线宽Ni化化铁氧体厚膜，显微 结构均匀致密，粒径为4. 5~7.5ym。采用振动样品磁强计（VSM)测试样品比饱和磁 化强度，采用排水法测试样品密度，根据密度和比饱和磁化强度计算饱和磁化强度，按 IEC(Inte;rnationalElectrotechnicalCommission)标准在 9. 2細Z左右测量样品的铁磁 共振线宽。 阳〇37] 实施例1 :
[0038] 1、配方
[0039] 主料配方为 49.Omol% 化2〇3, 2〇.Omol% 化0, 5.Omol%CuO,26.Omol%NiO;
[0040] 2、一次球磨
[0041] 将W上粉料在行星式球磨机内，球磨1~3小时； 阳0创 3、预烧
[0043] 将步骤2所得球磨料烘干，并在马弗炉内900°C预烧保溫2. 5小时；
[0044] 4、渗杂 柳例将步骤3所得粉料中加入添加剂：0.Iwt%化0,0.Iwt%Bi2〇3;
[0046] 5、球磨浆料
[0047] 将步骤4中得到的粉料加入40~50wt%有机粘合剂和40~50wt%无水乙醇，在 行星式球磨机中球磨4~8小时； W48] 6、流延成型
[0049] 将步骤5所得浆料，在半自动流延机上流延50~60ym的生膜带；
[0050] 7、叠片 阳05U将步骤6所得生膜带，在80°C，6Mpa下叠压20~22层膜，制成100~140ym厚 度的生巧件； 阳0巧 8.烧结
[0053] 将步骤7所得生巧件置于烧结炉内烧结，在1040下保溫1. 5小时。
[0054] 实施例2 :
[0055] 本实施例与实施例1的区别是，步骤8的烧结溫度为1060°C。
[0056] 实施例1、2的性能指标如表1。
[0057] 表1实施例1~2测试结果
[0059] 实施例3 :
[0060] 1、配方
[0061]主配方为49.Omol%Fe2〇3,20.Omol% 化0,5.Omol%CuO,26.Omol%NiO;
[0062] 2、一次球磨
[0063] 将W上粉料在行星式球磨机内混合均匀，球磨时间为3小时； W64] 3、预烧 W65] 将步骤2所得球磨料烘干，并在马弗炉内900°C预烧保溫2. 5小时；
[0066] 4、渗杂
[0067] 将步骤3所得粉料中加入W下添加剂：0.Iwt%Ca0,0.Iwt%Bi2〇3;
[0068] 5、球磨浆料 W例将步骤4中得到的粉料加入40~50wt%有机粘合剂和40~50wt%无水乙醇，在 行星式球磨机中球磨4~8小时；
[0070] 6、流延成型
[0071] 将步骤5所得浆料，在半自动流延机上流延50~60ym的生膜带；
[0072] 7、叠片 阳07引将步骤6所得生膜带，在80°C，6Mpa下叠压20~22层膜，制成100~140ym厚 度的生巧件；
[0074] 8、烧结
[0075] 将步骤7所得生巧件置于烧结炉内烧结，在1040°C下分别保溫2小时。
[0076] 实施例4 :
[0077] 本实施例与实施例3的区别是，步骤8的保溫时间为3小时。
[0078] 实施例3、4的性能指标如表2。
[0079] 表2实施例3~4测试结果
[0081] 本发明的指导思想是：采用低烙点物质Bi2〇3作烧结助剂经由液相烧结降低烧结 溫度，促进固相反应，减少气孔，提高致密度，改善微结构均匀性，W提高饱和磁化强度和降 低线宽。同时，渗少量化0,W优化材料显微结构和提高材料电阻率。另一方面，采用价格低 廉的化0取代部分NiO,在满足应用要求的同时，大大降低原料成本。利用流延技术制得的 Ni化化铁氧体厚膜，在适宜的升溫速率下于1040°C左右烧结出磁片，固相反应完全，显微 结构均匀。所制备的厚膜材料参数如下，饱和磁化强度43iMg:5023~5140GS;线宽AH(f =9. 2細Z) :92 ~1040e;密度d:5. 20 ~5. 23g?cm3;介电损耗tan5E(f= 9. 2細Z):~ 3X10 4;居里溫度T。：~317°C。
[0082] 本发明采用流延厚膜和致密化烧结技术，提供了一种性能稳定、价格低廉、适用 于K。波段微带环行器用的Ni化化铁氧体厚膜材料制备方法。Ni化化铁氧体厚膜材料在 1020~1080°C溫度下保溫烧结1. 0~3.化。该厚膜材料厚度为0. 07~0.Ilmm,收缩率为 22~23%。具有高饱和磁化强度、窄线宽和高致密性等特性。从图1~4的照片可W看 至IJ，制备的环行器用Ni化化铁氧体厚膜显微结构致密，晶粒大小均匀，平均粒径约为4. 5~ 7. 5Um〇
【主权项】
1. Ka波段环行器用NiCuZn铁氧体厚膜材料制备方法，其特征在于，包括下述步骤： 1) 主料配方：采用 48. O ~49. Omol % Fe2O3,19 ~21. Omol % ZnO, 4. O ~5. Omol % CuO， 26. 0~27. Omol % NiO ; 2) -次球磨：将以上粉料经过球磨混合均匀； 3) 预烧：将步骤2)所得球磨料烘干，在800~KKKTC预烧，保温1~3小时； 4) 掺杂：在步骤3)所得粉料中加入以下添加剂：0. 05~0. lwt%Ca0,0. 05~0. lwt% Bi2O3; 5) 球磨衆料：将步骤4)中得到的粉料加入40~50wt%有机粘合剂和40~50wt%无 水乙醇，球磨4~8小时； 6) 流延成型：步骤5)所得浆料流延得到厚度为50~60 ym的生膜带； 7) 叠片：将步骤6)所得生膜带叠片为20~22层膜，在5~7MPa下压制成厚度为 100~140 y m的生还； 8) 烧结：将步骤7)所得坯件在空气中于1020~1080°C下保温烧结1~3小时。2. 如权利要求1所述的Ka波段环行器用NiCuZn铁氧体厚膜材料制备方法，其特征在 于， 步骤 1)中，主料配方为 49. Omol % Fe2O3, 20.0 mol % ZnO, 5. Omol % CuO, 26. Omol % NiO ; 步骤3)中，900°C下预烧，保温2. 5小时； 步骤 4)中，添加剂为：0? Iwt % CaO, 0? Iwt % Bi2O3; 步骤8)中，在1040°C下保温2小时。
【专利摘要】Ka波段环行器用NiCuZn铁氧体厚膜材料制备方法，属于电子材料技术领域，本发明包括下述步骤：1)主料配方：采用48.0～49.0mol％Fe2O3，19～21.0mol％ZnO，4.0～5.0mol％CuO，26.0～27.0mol％NiO；2)一次球磨；3)预烧：在800～1000℃预烧，保温1～3小时；4)掺杂：加入以下添加剂：0.05～0.1wt％CaO，0.05～0.1wt％Bi2O3；5)球磨浆料：粉料加入40～50wt％有机粘合剂和40～50wt％无水乙醇，球磨4～8小时；6)流延成型：浆料流延得到厚度为50～60μm的生膜带；7)叠片：生膜带叠片为20～22层膜，在5～7MPa下压制成厚度为100～140μm的生坯；8)烧结：在空气中于1020～1080℃下保温烧结1～3小时。采用本发明制备的铁氧体材料具有高饱和磁化强度(4πMs)，而且具有温度稳定性好、电阻率高和微波损耗低等优点。
【IPC分类】C04B35/26
【公开号】CN105236948
【申请号】CN201510542781
【发明人】蒋晓娜, 陈丹, 余忠, 孙科, 兰中文, 燕周民
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月28日