用于超高频天线的Co2Z型铁氧体复合材料制造技术

本发明专利技术提供包含Ba、Co和Ir并具有Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相的铁氧体组合物。所述铁氧体组合物具有下式：Ba3Co(2+x)IrxFe(24‑2x)O41，其中x＝0.05‑0.20。所述组合物具有相等或基本相等的磁导率和介电常数，同时保持低的磁损耗因子和介电损耗因子。所述组合物适合于超高频应用例如高频和微波天线。

For Co2Z type ferrite composite ultra high frequency antenna

The present invention provides a Ba, Co and Ir and has the ferrite composition Z six ferrites and Y six ferrite phase. The ferrite composition having the formula: Ba3Co (2+x) IrxFe (24 2x) O41, where x = 0.05 0.20. The composition has equal or substantially equal permeability and dielectric constant while maintaining a low magnetic loss factor and dielectric loss factor. The composition is suitable for UHF applications such as high frequency and microwave antennas.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请根据35§119(e)要求2014年7月31日提交的标题为“LowlossfactorCo2Zferritecompositeswithidenticalpermittivityandpermeabilityforultra-highfrequencyapplications(.3-1GHz)”的美国临时申请号62/031,369的优先权，其公开内容援引加入到本文。关于联邦赞助研究或开发的声明N/A
技术介绍
为了满足在各种商业和国防相关工业中特别感兴趣的超高频(UHF)、L波段和S波段应用中的设备不断增长的需求，需要改进性能和小型化。作为雷达和现代无线通信系统中的关键组件，具有紧凑尺寸的天线部件在持续的被开发。然而，开发用于如此高频应用的铁氧体材料是有挑战性的。已知的铁氧体材料在高频下表现出相对高的磁损耗，这不能满足实用天线设计的要求。
技术实现思路
本专利技术涉及一种铁氧体组合物，其可用作超高频(UHF)范围内工作的电气设备中的磁性材料。所述铁氧体组合物包含Ba、Co和Ir，并且包括Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相。本专利技术还涉及制备所述铁氧体组合物的方法和包含该铁氧体组合物的部件或设备。本专利技术的其它方面包括以下：1.一种包含Ba、Co、Fe和Ir的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物包括Z型六角铁氧体相和Y-型六角铁氧体相。2.第1项所述的铁氧体组合物，其具有下式：Ba3Co(2+x)IrxFe(24-2x)O41其中x＝0.05–0.20。3.项目1-2中任一项所述的铁氧体组合物，其中x＝0.12-0.15。4.项目1-3中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述Z型六角铁氧体相占65体积％-97.5体积％，所述Y型六角铁氧体相占2.5体积％-35体积％。5.项目1-3中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述Z型六角铁氧体相占65体积％-97.5体积％，以及所述Y型六角铁氧体相占余量。6.项目1-4中任一项所述的铁氧体组合物，其还包含0.2-5.0重量％的Bi2O3。7.项目1-4和6中任一项所述的铁氧体组合物，其中Bi2O3存在于Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相的晶界处。8.项目1-7中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有约7-约8的实介电常数(realpermittivity)。9.项目1-8中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有约7-约8的实磁导率。10.项目1-9中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物的实介电常数与铁氧体组合物的实磁导率在10％以内相等。11.项目1-10中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有与自由空间阻抗在3％内相匹配的特性阻抗。12.项目1-11中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.65-0.85GHz的频率范围内具有0.05-0.07的介电损耗角正切tanδε。13.项目1-12中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.65-0.85GHz的频率范围内具有0.07-0.29的磁损耗角正切tanδμ。14.项目1-13中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.8GHz的频率下的介电损耗因子tanδε/ε’＝0.008±20％。15.项目1-14中任一项所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.8GHz的频率下的磁损耗因子tanδμ/μ’＝0.037±10％。16.一种包含项目1-15中任一项所述的铁氧体组合物的部件。17.项目1-16中任一项所述的部件，其中所述部件是天线、滤波器、电感器、环形器、或移相器。18.项目1-17中任一项所述的部件，其中所述部件是微波天线。19.项目1-18中任一项所述的部件，其中所述部件是在等于或大于0.1GHz的频率下可操作的天线。20.项目1-19中任一项所述的部件，其中所述部件是在等于或大于0.3GHz的频率下可操作的天线。21.项目1-18中任一项所述的部件，其中所述部件是在0.1-1.5GHz的频率下可操作的天线。22.项目1-18和21中任一项所述的部件，其中所述部件是在0.3-1.0GHz的频率下可操作的天线。23.一种制备铁氧体组合物的方法，其包括：(a)提供包括Fe、Ba、Co和Ir的六角铁氧体相前体化合物，(b)在空气中煅烧所述六角铁氧体相前体化合物以形成包含Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相的材料。24.项目23所述的方法，其中所述六角铁氧体相前体化合物包括Fe、Ba、Co和Ir的氧化物。25.项目23-24中任一项所述的方法，其中所述六角铁氧体相前体化合物包括IrO2、BaCO3、Co3O4和Fe2O3。26.项目23-25中任一项所述的方法，其中所述六角铁氧体相前体化合物包括0.2-2重量％的IrO2、20-25重量％的BaCO3、5-7重量％的Co3O4和68-74重量％的Fe2O3。27.项目23-26中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，将所述前体化合物在1000-1200℃下煅烧2-10小时。28.项目23-27中任一项所述的方法，其还包括在步骤(b)之后加入Bi2O3。29.项目23-28中任一项所述的方法，其中所述Bi2O3为0.2-5.0重量％。30.项目23-29中任一项所述的方法，其还包括：(c)粉碎在步骤(b)中形成的材料形成粉末混合物，以及(d)烧结所述粉末混合物。31.项目23-30中任一项所述的方法，其中所述粉末混合物是在1250-1280℃下烧结。32.项目23-31中任一项所述的方法，其中所述粉末混合物被烧结2-10小时。33.项目23-32中任一项所述的方法，其中所述粉末混合物在氧气气氛中烧结。34.项目23-33中任一项所述的方法，其还包括在步骤(d)之前将粉末混合物形成为压块。35.项目23-34中任一项所述的方法，其还包括向所述粉末混合物中加入粘合剂。36.项目23-35中任一项所述的方法，其中所述粘合剂选自聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙二醇和聚(碳酸亚烷基酯)。37.项目23-36中任一项所述的方法，其中所述聚乙烯醇占粉末混合物的8重量％-12重量％。附图说明从下面的详细描述结合附图可以更充分地理解本专利技术，其中：图1A是M型相六角铁氧体的示意晶体结构图；图1B是Z型相六角铁氧体的示意晶体结构图；图1C是Y型相六角铁氧体的示意晶体结构图；图2是本专利技术铁氧体组合物的扫描电子显微镜照片；图3是在各种铱浓度(x)下复合铁氧体样品的X射线衍射图案的示意图；图4是在各种铱浓度(x)下的Z型和Y型相的相百分比的示意图；图5是在不同Co2Z体积分数下显示了计算近似值和实验数据的实介电常数和磁导率图；图6A是在0.8GHz频率下各种铱浓度下复合铁氧体的实介电常数和磁导率图。图6B是显示在0.8GHz下各种铱浓度下介电常数和导磁率和介电损耗角正切tanδε和磁损耗角正切tanδμ的百分比变化的图；以及图7是在0.3-1.0GHz下，样品A、B和C三种样品的实介电常数和实磁导率和介电和磁损耗角正切图。具体实施方式本申请通过引用标题为“LowlossfactorCo2Zferritecompositeswithidenticalpermittivityandpermeability本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁氧体组合物，其包含Ba、Co、Fe和Ir，其中所述铁氧体组合物包含Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 US 62/031,3691.一种铁氧体组合物，其包含Ba、Co、Fe和Ir，其中所述铁氧体组合物包含Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相。2.权利要求1所述的铁氧体组合物，其具有下式：Ba3Co(2+x)IrxFe(24-2x)O41其中x＝0.05–0.20。3.权利要求2所述的铁氧体组合物，其中x＝0.12-0.15。4.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述Z型六角铁氧体相为65体积％-97.5体积％，以及所述Y型六角铁氧体相为2.5体积％-35体积％。5.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述Z型六角铁氧体相为65体积％-97.5体积％，以及所述Y型六角铁氧体相为余量。6.权利要求1所述的铁氧体组合物，其还包含0.2-5.0重量％的Bi2O3。7.权利要求6所述的铁氧体组合物，其中，所述Bi2O3存在于所述Z型六角铁氧体相和Y型六角铁氧体相的晶界处。8.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有约7-约8的实介电常数。9.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有约7-约8的实磁导率。10.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物的实介电常数与所述铁氧体组合物的实磁导率在10％以内是相等的。11.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物具有与自由空间阻抗在3％内相匹配的特性阻抗。12.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.65-0.85GHz的频率范围内具有0.05-0.07的介电损耗角正切tanδε。13.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.65-0.85GHz的频率范围内具有0.07-0.29的磁损耗角正切tanδμ。14.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.8GHz的频率下具有的介电损耗因子tanδε/ε’＝0.008±20％。15.权利要求1所述的铁氧体组合物，其中所述铁氧体组合物在0.8GHz的频率下具有的磁损耗因子tanδμ/μ’＝0.037±10％。16.一种部件，其包含权利要求1所述的铁氧体组合物。17.权利要求16所述的部件，其中所述部件是天线、滤波器、电感器、环形器、或移相器。18...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·陈，V·哈里斯，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：美国;US