一种LaNiCo磁性吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及磁性微波吸收材料，具体是一种LaNiCo磁性吸波材料及其制备方法。

背景技术：

随着社会的发展与科技的进步，电子设备的应用愈加广泛，但是电气设备为社会生产及生活带来极大便利的同时，也给人们带来了严重的电磁污染，导致人们生存空间的电磁环境越来越差，甚至对人们的的身体造成严重危害。为了解决电磁辐射以及泄露等所带来的电磁污染问题，人们进行了大量研究，其中采用磁性吸波材料来吸收电磁波，以此来降低电磁波的辐射和干扰，具有较好的效果。吸波材料通过将进入材料的电磁波能量转化为其他形式的能量或者通过电磁波的干涉相消作用来降低电磁辐射和干扰，由此可见磁性微波吸收材料的应用市场是非常巨大的。

开发吸收频带宽、吸波性能好、抗氧化性和耐腐蚀性能好、热稳定性好、原材料丰富、制备工艺简单和生产成本低的磁性吸波材料是目前的一个发展方向。目前应用最多的软磁合金微粉主要是Fe、Co、Ni及其合金微粉等，各种制备工艺都相对成熟，由于Co、Ni及其合金材料具有高饱和磁化强度、高磁导率和优良的耐蚀性等特点；由于稀土4f壳层不满，具有磁矩，4f壳层“深埋”在原子中，在很大程度上不受传导电子和邻近点阵的影响，除了镱以外的重稀土均呈六角密堆积晶格，轻稀土呈双重六角晶格或超六角晶格，晶体对称性低，具有很高的磁晶各向异性，稀土目前成为目前的研究热点，将其以合适的比例进行配比，可在一定程度上改善其电磁参数，有利于开发出在低频段(4-8GHz)具有良好吸波性能的新型磁性吸波材料。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种LaNiCo磁性吸波材料及其制备方法。这种磁性吸波材料在2GHz-18GHz微波波段内具有吸收频带宽、吸波效率高、热稳定性好、耐腐蚀性能好、抗氧化能力好等特点。这种方法的优点是工艺简单，可操作性强。

实现本发明目的的技术方案是：

一种LaNiCo磁性吸波材料，所述LaNiCo磁性吸波材料分子式的化学计量比为：La：7.1，Ni：0-7.1，Co：85.8-92.9。

一种LaNiCo磁性吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

1)配料：以纯度≥99.90％的La、Ni、Co金属为原料，按La7.1Ni0～7.1Co85.8～92.9化学计量式配料；

2)熔炼：将步骤1)所配的样料在氩气保护下熔炼，得到铸锭；

3)热处理：将步骤2)所熔炼的铸锭在真空下或氩气保护下进行热处理；

4)球磨制粉：将步骤3)热处理后的铸锭首先用玛瑙研钵研磨，获得合金粗粉，然后对粗粉进行球磨得到LaNiCo磁性吸波材料。

步骤2)中所述的熔炼，是于标准的非自耗真空电弧炉中进行，为了保证合金的成分均匀性，需翻转熔炼3-5次。

步骤2)中所述的熔炼，是在氩气做保护剂下进行。

步骤3)中所述的热处理过程包括保温2-15天，之后用冰水混合物进行淬火。

步骤3)中所述的热处理为均匀化热处理，均匀化热处理的温度为800℃-1000℃。

步骤4)中球磨制粉采用行星式球磨机进行球磨，氧化锆球和粗粉按15-20:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油或乙醇作保护剂，球磨时间为15小时-20小时，转速为320转/分钟-380转/分钟。

用上述的制备方法制备所得的LaNiCo磁性吸波材料。

上述方法制备所得的LaNiCo磁性吸波材料按下述方法检测产品的电磁参数和计算反射率R：

按LaNiCo合金粉体：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2GHz-18GHz频段的复介电常数及复磁导率，然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在1.6-2.8mm厚度下的反射率R：

其式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

检测结果证明，在2GHz-18GHz波段内，吸波涂层厚度在1.6mm-4.0mm间，复合物对微波的反射率最小峰值均小于-10dB，且具有较好的宽频效果；在C波段(4GHz-8GHz)，La7.1Ni2.9Co90当复合物厚度为2.6mm时，对微波的反射率峰值达到-48.75dB(吸收率为99.998％)，且R<-10dB的频宽达到1.4左右，具有较好的宽频效应,有着成为高性能吸波材料的应用潜力。此外，在S波段(2GHz-4GHz)复合物也具有优良的吸波效果，其中La7.1Ni5.7Co87.2粉体在厚度为4.0mm时，在2.8GHz处吸收峰值最小可达到-14.48dB(吸收率为96.4％)，R<-5dB的频宽为1.12GHz，以及R<-10dB的频宽为0.4GHz。

本技术方案的LaNiCo合金磁性吸波材料，在2GHz-18GHz微波波段内有较好的微波吸收特性，吸收频带宽，温度稳定性好，抗腐蚀性能好，而且具有制备工艺简单等特点。在磁性吸波材料中，本发明的LaNiCo合金磁性吸波材料适用于制备具有吸收频带宽、吸波性能好、热稳定性好和具有一定抗氧化能力和耐腐蚀性能的微波吸收产品。

这种磁性吸波材料在2GHz-18GHz微波波段内具有吸收频带宽、吸波效率高、热稳定性好、耐腐蚀性能好、抗氧化能力好等特点。这种方法的优点是工艺简单，可操作性强。

附图说明

图1是为实施例的制备方法工艺流程示意图；

图2为实施例中La7.1Co92.9磁性吸波材料反射率测试结果图；

图3为实施例中La7.1Ni1.4Co91.5磁性吸波材料反射率测试结果图；

图4为实施例中La7.1Ni2.9Co90磁性吸波材料反射率测试结果图；

图5为实施例中La7.1Ni4.3Co88.6磁性吸波材料反射率测试结果图；

图6为实施例中La7.1Ni5.7Co87.2磁性吸波材料反射率测试结果图；

图7为实施例中La7.1Ni7.1Co85.8磁性吸波材料反射率测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例1：

参照图1，制备La7.1Co92.9磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co金属，按La7.1Co92.9化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，反复翻转熔炼2-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于1000℃温度下保温2天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按20:1的质量比放入氧化锆罐中，加入无水乙醇作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨15小时，球磨机转速为350转/分钟。

产品测试：按合金粉体：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，厚度在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。然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图2为La7.1Co92.9复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm时的反射率，从图中可得：在所有厚度当中，复合物的吸收峰值均小于-15dB，具有较好的微波吸收特性，而且具有较好的宽频效应；当复合物厚度为2.4mm时，在5.5GHz频率处最小反射率峰值达到-43.57dB(吸收率为99.996％)，频带宽度(<-10dB)为1.25GHz，有着成为高性能吸波材料的应用潜力。

实施例2：

参照图1，制备La7.1Ni1.4Co91.5磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co、Ni金属，按La7.1Ni1.4Co91.5化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均一性，反复翻转熔炼3-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于900℃温度下保温5天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按20:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨20小时，球磨机转速为320转/分钟。

产品测试：按合金粉体：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，厚度在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，然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图3为La7.1Ni1.4Co91.5复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm时的反射率，从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内，反射率峰值均小于-15dB，且具有较好的宽频效果；当厚度在1.8-2.6mm时，此复合物在C波段(4-8GHz)具有优良的微波吸收效果；当复合物厚度为2.6mm时，在(C波段内)4.48GHz频率处反射率最小峰值可达-37.3dB。

实施例3：

参照图1，制备La7.1Ni2.9Co90磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co、Ni金属，按La7.1Ni2.9Co90化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀性，反复翻转熔炼3-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于950℃温度下保温3天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按15:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨15小时，球磨机转速为380转/分钟。

产品测试：合金粉体：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，厚度在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，然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图4为La7.1Ni2.93.5mm Co90粉体/石蜡复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，反射率峰值均小于-10dB，且具有较好的宽频效果；当厚度为2.6mm时，La7.1Ni2.9Co90在4.96GHz处反射率最小峰值可达到-48.75dB(吸收率为99.996％)。

实施例4：

参照图1，制备La7.1Ni4.3Co88.6磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co、Ni金属，按La7.1Ni4.3Co88.6的化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀性，反复翻转熔炼3-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于900℃温度下保温5天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按15:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨24小时，球磨机转速为380转/分钟。

产品测试：产品测试：合金粉体：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，厚度在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。然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图5为La7.1Ni4.3Co88.6粉体/石蜡复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm时的反射率。从图中可得：在C波段中，反射率峰值均小于-15dB，且具有较好的宽频效果；当厚度为2.4mm时，在5.36GHz处反射率最小峰值可达到-45.22dB。

实施例5：

参照图1，制备La7.1Ni5.7Co87.2磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co、Ni金属，按La7.1Ni5.7Co87.2化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀性，反复翻转熔炼3-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于850℃温度下保温10天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按20:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨24小时，球磨机转速为350转/分钟。

产品测试：合金粉体：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，厚度在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，然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.2mm、3.5mm、4.0mm的反射率的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图6为La7.1Ni5.7Co87.2粉体/石蜡复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.2mm、3.5mm、4.0mm从图中可得：La7.1Ni5.7Co87.2在S波段具有较好的吸波性能，在所有的厚度中，反射率峰值均小于-10dB，且具有较好的宽频效果；在厚度为4.0mm时，合金在2.8GHz处吸收峰值最小可达到-14.48dB(吸收率为96.4％)，R<-5dB的频宽为1.12GHz，以及R<-10dB的频宽为0.4GHz。

实施例6：

参照图1，制备La7.1Ni7.1Co85.8磁性吸波材料包括如下步骤：

1)将纯度均≥99.90％的La、Co、Ni金属，按La7.1Ni7.1Co85.8化学计量比配料；

2)在氩气保护下于标准的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀性，反复翻转熔炼3-5次；

3)将熔炼好的铸锭在真空保护下于800℃温度下保温15天后冰水淬火；

4)将获得合金铸锭机械破碎，获得合金粗粉，然后把氧化锆球和粗粉按20:1的质量比放入氧化锆罐中，加入汽油作保护剂，用QM-lSP行星式球磨机对合金粗粉球磨15小时，球磨机转速为380转/分钟。

产品测试：产品测试：合金粉体：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，厚度在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。然后采用下式计算模拟出单层吸波材料在厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm的反射率的反射率R：

式中的k为传播常数z为波阻抗其中z0为真空的波阻抗，μ0、ε0和d分别为真空磁导率、真空介电常数和吸波涂层厚度，ε′和ε″分别是复介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别为复磁导率的实部和虚部。

性能测试结果：

图7为La7.1Ni7.1Co85.8粉体/石蜡复合物在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，反射率峰值均小于-15dB，且具有较好的宽频效果；当厚度为2.4mm时，在5.52GHz处反射率最小峰值可达到-37.77dB。