NiCuZn铁氧体材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子材料技术领域，特别涉及一种NiCuZn铁氧体材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 微波铁氧体器件，作为微波器件中非常重要的一个分支，是微波/毫米波电 子信息通信设备和系统中不可缺少的元器件，长期以来广泛地应用于雷达、微波通讯、 卫星通讯、导航、电子对抗及微波测量系统等领域（见文献I. J. D. Adam，L E. Davis，G. F. Dionne, E. F. Schloemann, and S. N. Stitzer, "Ferrite devices and materials, '，IEEE Trans. Microwave Theory Tech.，vol. 50, pp. 721-737, 2002.)。微波铁氧体器件的带宽、插 入损耗、隔离度、差相移等性能，以及器件的高功率承受能力，在很大程度上取决于微波铁 氧体材料的基本性能（见文献2.韩志全.微波铁氧体材料近期进展述评[J].磁性材料及 器件.2010, 41 (4): 5-13)。
[0003] 微波铁氧体材料作为微波铁氧体器件的基础，主要利用材料磁导率的张量特性及 铁磁共振效应，即磁化强度M在稳恒磁场H和微波磁场h的共同作用下绕H所作的旋进运 动，所以微波铁氧体材料又称为旋磁材料。其对材料的主要要求为：具有所要求的饱和磁 化强度Ms、高的居里温度T。、低的铁磁共振线宽AH和微波介电损耗tg SE以及高的高功 率临界场hj即自旋波线宽△比高）等（见文献3.韩志全.微波铁氧体材料的发展概况 [J].磁性材料及器件，2000, 31 (5) :32-35)。近几十年来，在材料制备与表征技术发展和 市场需求的推动下，微波铁氧体材料的研究已经取得了显著的进展，通过对铁氧体材料新 组分结构设计以及各种新制备技术的应用，促使满足各种频段需求使用的新型微波铁氧体 材料及器件得到发展。NiZn微波铁氧体材料以饱和磁化强度高、温度稳定性好、电阻率高 等优点（见文献4.宋开新，徐军明，郑梁，等.微波铁氧体材料及其应用[J].材料导 报.2009, 23(6) :45-49)，广泛地应用于隔离器、移相器、环行器、调制器等微波铁氧体器件 中。但其在烧结中易出现多孔结构，导致密度较低，铁磁共振线宽也较高。用Cu 2+离子取代 部分Ni2+离子的NiCuZn铁氧体与NiZn铁氧体相比具有密度高、M 3大、电阻率高等优点（见 文献5.郑亚林，徐光亮，赖振宇，等.Cu含量对NiCuZn铁氧体烧结性能的影响[J].压 电与声光，2007, 29 (6) : 707-709)。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有低介电损耗、低铁磁共振线宽和高 饱和磁感应强度等优异特性的微波器件用高性能的NiCuZn铁氧体材料。
[0005] 本发明的核心思想是：采用适量的NiCuZn铁氧体缺铁配方，则其导电机制为P 型，材料具有高的电阻率，可显著降低高频介电损耗；采用适量的CoO替代NiO, 一方面对 材料的理论分子磁矩略有提高，对饱和磁感应强度达到提升的效果；另一方面，CoO形成的 CoFe2O4铁氧体的磁晶各向异性常数为正，可与由NiO形成的NiFe204铁氧体的磁晶各向异 性常数形成补偿，显著降低材料的磁晶各向异性常数，降低各向异性线宽，最终降低铁磁共 振线宽；同时，在配方中尽可能降低ZnO含量，进而保证材料具有高的居里温度。在掺杂剂 上，采用BaTi03、CaC03、V205、Bi 2O3等掺杂剂，一方面，降低烧结温度，提高密度，增大饱和磁 感应强度；另一方面，控制晶粒尺寸不宜过大，改善材料显微结构的均勾性，提尚材料的电 阻率，降低介电损耗。基于上述两方面微结构的控制，显著降低气孔致宽。
[0006] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，NiCuZn铁氧体材料的制备方法，包 括以下步骤：
[0007] 1)配方
[0008] 采用 Ni0 52 xCoxCu01Zna4FeL9S0 3.99, X = 0-0? 40 ;
[0009] 2) -次球磨
[0010] 将以上配方的粉料在球磨机内混合均匀，时间为1-3小时，球磨介质为钢球；
[0011] 3)预烧
[0012] 将步骤2)所得球磨料烘干，并在900°C炉内预烧2-4小时；
[0013] 4)掺杂
[0014] 将步骤3)所得粉料按重量比加入以下掺杂剂：0. 001-0. 80wt % BaTi03、 0? 01-0. 20wt% CaC03、0. 01-0. 20wt% V205、0. 001-0. 20wt% Bi2O3;
[0015] 5)二次球磨
[0016] 将步骤4)中得到的粉料在球磨机中球磨4-8小时，球磨介质为锆球，最终粉料粒 径为 〇? 6-1. 0 ym ;
[0017] 6)成型
[0018] 将步骤5)所得料粉按重量比加入10_16wt%有机粘合剂，混勾，造粒后，在压机上 将粒状粉料压制成坯件；
[0019] 7)烧结
[0020] 将步骤6)所得坯件置于烧结炉内在960-1080°C保温烧结2-6小时。
[0021] 步骤4)中按重量比加入掺杂剂是以料粉重量为计算依据，例如，在100g料粉中加 入0. 80wt% BaTiO3，是指加入0. 8g的BaTi03。有机粘合剂亦同理。
[0022] 经过以上工艺制备出NiCuZn铁氧体材料，其饱和磁感应强度、剩余磁感应强度 和矫顽力用日本岩崎SY-8232B-H分析仪测试，密度用排水法测试，铁磁共振线宽按照GB/ 丁9633-200/此060556:2005标准在9.256抱下测试〇0.8臟小球样品，介电损耗角正切 按照IEC标准在9. 25GHz下测量圆棒状样品。
[0023] 本发明的实质是采用传统固相法工艺流程，得到微波器件使用的高性能NiCuZn 铁氧体材料。本发明制备的NiCuZn铁氧体材料具有高饱和磁感应强度、高居里温度、低介 电损耗和低铁磁共振线宽等优异特性。
[0024] 本发明的NiCuZn铁氧体材料的制备技术，其技术指标如下：
[0025] 饱和磁感应强度BBs:彡450mT (25°C )
[0026] 铁磁共振线宽A H :彡850e
[0027] 介电损耗tanSE:彡 2. 0 X 10 4
[0028] 居里温度T。:彡320°C
[0029] 电阻率p:彡IO6Q? m
[0030] 密度db:彡 5. 2g/cm3
【具体实施方式】
[0031] 实施例1:一种NiCuZn铁氧体材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0032] 1)配方
[0033]采用Ni0.37C〇〇.15Cu0iZn04Fe 1.98?.99;
[0034] 2)-次球磨
[0035] 将以上配方的粉料在球磨机内混合均匀，时间为2小时，球磨介质为钢球；
[0036] 3)预烧
[0037] 将步骤2)所得球磨料烘干，并在900°C炉内预烧2. 5小时；
[0038] 4)掺杂
[0039] 将步骤3)所得粉料按重量比加入以下掺杂剂：0? 10wt%BaTi03、0. 12wt%CaC03、 0? 08wt%V205、0. 12wt%Bi2O3;
[0040] 5)二次球磨
[0041] 将步骤4)中得到的粉料在球磨机中球磨6小时，球磨介质为锆球，最终粉料粒径 为0?6-1.0ym;
[0042] 6)成型
[0043] 将步骤5)所得料粉按重量比加入15wt%有机粘合剂，混勾，造粒后，在压机上将 粒状粉料压制成坯件；
[0044] 7)烧结
[0045] 将步骤6)所得坯件置于烧结炉内烧结，在1040°C保温3小时。
[0046] 实施例2:-种NiCuZn铁氧体材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0047]1)配方
[0048]采用Ni0.37C〇〇.15Cu0iZn04Fe 1.98?.99;
[0049]2)-次球磨
[0050] 将以上配方的粉料在球磨机内混合均匀，时间为2小时，球磨介质为钢球；
[0051]3)预烧
[0052] 将步骤2)所得球磨料烘干，并在900°C