磁性吸波材料及其制备方法
【专利摘要】本发明的稀土ReCrO3磁性吸波材料及其制备方法，是以纯度≥99.50%的Re2O3、Cr2O3粉末按分子比为1：1的比例进行配料，在玛瑙钵碾磨机中碾磨半小时以混合均匀，混合均匀后粉末压制成薄片，薄片在真空或氩气保护下于1500℃温度保温24h进行烧结处理后随炉冷却。本发明制备工艺简单，在2～18GHz微波波段内有较好的微波吸收特性，吸收频带宽，耐氧化、温度稳定性较好，而且不含Co、Ni等战略金属元素，价格较低等特点。更适用于制备吸波效率高、材料密度小、不氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好的微波吸收产品。
【专利说明】稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁性吸波材料，具体是稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着雷达技术的迅速发展，对隐身技术要求会越来越高，而微波吸收材料 是隐身技术中前沿课题之一。另外，大量的电子设备进入日常生活，恶化的电磁环境会干扰 电子仪器、设备的正常工作和影响人类的健康。用微波吸收材料吸收电磁波是一种有效防 护措施。由此可见，开展微波吸收材料研究无论是在军事还是民用方面都有着深远的意义。 此外，现代战争中，信息的获取和反获取已经成为斗争的焦点，而武器装备隐身化能够有效 提高战术武器的生存能力和作战效能，使得吸波材料的研发成为热点。在电子设备和通讯 系统常用的2-lSGHz频段内，大于X波段（8-12GHZ)的微波吸收材料的研制已经获得一定 的成果。但是，由于受到材料结构、成分、制备工艺条件等制约，目前研制出的材料在S波段 的吸波性能仍然不理想。因此采用磁性吸波材料来引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波 的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能，可以很好抑制电磁波的辐射和干扰。 目前，常用的吸波材料主要是铁氧体和软磁类的吸波材料。其中，由于铁氧体存在饱和磁化 强度低、吸波频带较窄、密度大、制备过程污染环境等缺点，限制了其在I-ISGHz频段的应 用。而片状软磁金属微粉由于居里温度高，温度稳定性好，有较大的饱和磁化强度以及颗粒 形状效应，在I-ISGHz频段下可同时获得较高的复磁导率和较低的涡流损耗，匹配厚度小， 作为电磁波吸收剂具有很好的应用前景。如将磁性吸波材料涂在电视、音响、VCD机、电脑、 游戏机、微波炉、移动电话表面上，可以使电磁波泄露降到安全限值以下(小于38微瓦/每 平方厘米)，确保人体健康。将其应用于高功率雷达、微波医疗器、微波破碎机，能保护操作 人员免受电磁波辐射的伤害。将吸波材料应用于建筑材料中，可解决高大的建筑反射电磁 波造成重影的问题。而磁性吸波材料制作的微波暗室可广泛地应用于雷达、通信和航空航 天领域。此外，磁性吸波材料在改善机载、航载雷达设备的兼容性，提高整机性能等方面也 有着广阔的应用空间。在各种雷达目标的表面，涂覆磁性吸波材料用以减少武器系统的有 效反射截面，从而使这些武器易于突破敌方雷达的防区。
[0003] 由上可见磁性吸波材料的应用市场是非常大的。目前已开发的磁性吸波材料主要 有铁氧体磁性吸波材料、微、超微磁性金属及合金粉末磁性吸波材料、多晶铁纤维磁性吸波 材料、纳米磁性吸波材料和稀土金属间化合物磁性吸波材料。
[0004] 稀土金属，通常是指元素周期表中的第六周期的第三副族的镧系金属元素，即原 子序数从57~71的15个元素。尤其是指重稀土金属，它们在低温条件下具有非常大的磁致 伸缩性能，在低温条件下可分别达到1〇_ 3_1〇_2和量级。这是因为稀土离子的4f电子在各个 方向上的差异性很大，在空间中的一些方向上伸缩的特别大，而在其他的一些方向上又收 缩的很小。当受到外部磁场的影响时，为了使4f电子保持最低的能量，那么它必须保持在 一些特定的方向上，所以当施加外磁场时，稀土金属会产生比较大的磁致伸缩。
[0005] 人们对这种材料产生了新的兴趣，研究制备出了六方结构的单晶合Tbtl 6Dytl 4，并 对其磁致伸缩性能进行了分析研究。因为稀土金属具有巨大的磁致伸缩效应，那么，根据稀 土金属磁致伸缩的作用机理，稀土的氧化物也应该具有类似的磁致伸缩性能。
[0006] 铁氧体是铁元素与氧元素化合形成的各类型化合物，属亚铁磁性材料，吸波性能 来源于亚铁磁性及介电性能，其相对磁导率和相对介电常数均呈复数形式，它既能产生介 电损耗又能产生磁损耗，是目前使用最多的一种磁性吸波材料。但是铁氧体有饱和磁化强 度低、密度大（密度约为4. 7g/cm2)、热稳定性和耐腐蚀性差等缺点。
[0007] 微、超微粉是指粒度在10 μπι甚至Ιμπι以下的粉末。由于粒子的细化使组成粒 子的原子数大大减少，活性大大增加，使电磁能转化为热能，且具有铁磁性的微、超微磁性 金属及合金粉末具有高效吸波性能。但目前在实际应用中，微、超微磁性金属及合金粉末在 低频段磁导率低，抗氧化和耐酸碱能力差，相对来说，密度偏大(约7. 8g/cm2) 多晶铁纤维磁性吸波材料包括Fe、Co、Ni及其合金纤维磁性吸波材料，具有质量轻、频 带宽和斜入射性能好的优点，但由于纤维的长度、形状因子、电导率和取向等都明显影响它 的吸波性能，所制备的吸波材料稳定性差，因此制作具有实用价值的纤维吸波材料还有待 进一步研究。
[0008] 稀土金属间化合物磁性吸波材料是近几年开始研究的，在2~8GHz波段有强的微 波吸收性能。但稀土金属间化合物磁性吸波材料存在密度大(约7. 3g/cm2)、易腐蚀、温度稳 定性差等缺点，所以，在实际应用中会受到一定限制。
[0009] 吸收频带宽、吸波效率高、材料密度小、抗氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好、原材料 丰富、制备工艺容易掌握和生产成本低是磁性吸波材料发展方向，随着研究开发工作的深 入化，难度会越来越大，但市场对性能好价格低的磁性吸波材料又是迫切需要的，开发物美 价廉的磁性吸波材料一直是当今各国材料研究工作者的研究热点。
【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的问题就是提供在2GHz?18GHz微波波段内具有吸收频带宽、吸 波效率高、材料密度小，不氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好的稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其 制备方法。
[0011] 本发明的稀土 ReCrO3磁性吸波材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 以纯度彡99. 50%的Re203、Cr2O3粉末按分子比I : 1的比例配料； (2) 在玛瑙钵碾磨机中碾磨半小时以混合均匀，混合均匀后粉末压制成薄片； (3) 薄片在真空或氩气保护下于1500°C温度进行烧结处理，得到稀土 ReCrO3磁性吸 波材料。
[0012] 步骤（2)所述碾磨，于玛瑙钵碾磨机中进行，把Re2O3粉末和Cr 2O3粉末按1:1的 分子比放入玛瑙研钵中，在乙醇做保护剂的情况下，为了保证粉末混合均匀，碾磨机转速为 70?90转/分钟。需碾磨0. 5?lh。
[0013] 较好的碾磨方案为：采用碾磨机，把配制好的粉末放入玛瑙研钵中，在乙醇做保护 剂的情况下，球磨〇. 5~lh，球磨机转速为75转/分钟。
[0014] 步骤（2)所述压制过程包括磨粉混合均匀后的粉体压制成直径I. 5cm，厚度为 0· 3cm的薄片，压力为24MPa。
[0015] 步骤（3)所述烧结处理时指磨粉混合均与后压制成的薄片在真空或氩气保护下于 1500°C温度进行烧结处理；烧结处理后的薄片需在室温下进行磨粉处理。
[0016] 为了监控产品质量，需要对磨粉后的粉体进行XRD物相分析。最后，按下述方法检 测产品的电磁参数和反射率R : 按稀土 ReCrO3粉体：石蜡=4 :1 (质量比）的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和 3mm，厚度为I. 0?3. 5mm左右的同轴试样，采用HP8722ES微波矢量网络分析仪分别测量试 样在2-18GHZ频段的复磁导率、复介电常数。采用下式计算出单层吸波材料的反射率R。
【权利要求】
1. 一种稀土 ReCr03磁性吸波材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤： (1) 以纯度彡99. 50%的Re203、Cr203粉末按分子比1 : 1的比例配料； (2) 在玛瑙钵碾磨机中碾磨半小时以混合均匀，混合均匀后粉末压制成薄片； (3) 薄片在真空或氩气保护下于1500°C温度进行烧结处理，得到稀土 ReCr03磁性吸 波材料。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2)所述碾磨，于玛瑙钵碾磨机中 进行，把ReA粉末和Cr203粉末按1:1的分子比放入玛瑙研钵中，在乙醇做保护剂的情况 下，碾磨机转速为70~90转/分钟，碾磨0. 5~lh。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2)所述的碾磨为：采用碾磨机， 把配制好的粉末放入玛瑙研钵中，在乙醇做保护剂的情况下，球磨0. 5~lh，球磨机转速为 75转/分钟。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2)所述压制过程包括磨粉混合均 匀后的粉体压制成直径1. 5cm，厚度为0. 3cm的薄片，压力为24MPa。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（3)所述烧结处理时指磨粉混合均 与后压制成的薄片在真空或氩气保护下于1500°C温度进行烧结处理；烧结处理后的薄片 需在室温下进行磨粉处理。
6. 用权利要求1-5之一所述的制备方法制备的稀土 ReCr03磁性吸波材料。
【文档编号】C04B35/622GK104402417SQ201410578326
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】潘顺康, 刘烨, 成丽春, 饶光辉, 林培豪 申请人:桂林电子科技大学