[发明专利]一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用，所述微波铁氧体材料通过Ca部分替换Y，Zr、V以及Al部分替换Fe，利用Ca、Y、Zr、V、Al以及Fe的性质，使所得微波铁氧体材料具有合适的饱和磁化强度、铁磁共振线宽和居里温度，同时利用V与Al的特定量协同添加，保证了所得微波铁氧体材料在‑55℃至125℃温度范围以及700MHz‑5GHz的频段范围内，损耗不超过0.5dB，使微波铁氧体材料具有低损耗、高居里温度且低磁矩的特点，可以实现隔离器及环形器的小型化、低损耗以及宽频化的要求。

技术领域

本发明属于材料技术领域，设计一种铁氧体材料，尤其设计一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用。

背景技术

5G通信是未来信息基础设施的重要组成部分，环形器、隔离器作为不可缺少的器件，其小型化、轻量化的任务尤为重要。各种型式的分布参数结型环行器的尺寸都会随着频率的增加而显著地降低，为了提高应用频率有效缩小器件尺寸，成为小型化的研究热点，但现有小型化集总参数环形器的带宽较窄，不符合5G通信的宽带化要求。

CN 112759380A公开了一种微波铁氧体材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)取过渡金属氧化物经一次球磨、一次烘干、一次过筛及预烧得到半步铁氧体；(2)对步骤(1)得到的半步铁氧体进行二次球磨，经二次烘干、二次过筛、造粒、成型及烧结，得到所述微波铁氧体材料；其中，步骤(1)所述过渡金属氧化物包括氧化钇、氧化钙、氧化铁、氧化钒、氧化铝和氧化锆。所得微波铁氧体材料虽然在3.4-3.8GHz的小型化环形器内的带宽达到400MHz，但其4πMs与Tc有待进一步提高，同时△H具有进一步降低的空间。

CN 112358290A公开了一种铁氧体材料及其制备方法和用途，所述铁氧体材料的化学式为Bi_1.3Ca_x+2yY_1.7-x-2yFe_5-x-yZr_xW_yO₁₂，所述y为0.01-1。所述制备方法包括以下步骤：(1)将铁氧体材料的原型进行混合，烧结，得到铁氧体材料的前驱体；(2)将步骤(1)所述的铁氧体材料的前驱体再次进行混合，烘干，成型，烧结，得到所述铁氧体材料。所述铁氧体材料中Bi和Ca元素能够替代部分稀土Y元素，Zr、W元素能够部分替换Fe离子，利用它们的电磁特性和补偿点来获得合适的4πMs、△H和Tc等参数。但其△H接近50Oe，损耗较大。

通信频率的快速提高，电子产品高集成度对器件体积要求高等，市场对微波铁氧体材料提出了更高的性能要求，传统配方和工艺制备的材料已经达不到市场要求，材料更新升级迫在眉睫。因此，需要提供一种具有低损耗、高居里温度，并能够实现环形器小型化、低损耗与宽频化的微波铁氧体材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波铁氧体材料及其制备方法与应用，所述微波铁氧体材料具有低损耗、高居里温度且低磁矩的特点，可以实现隔离器及环形器的小型化、低损耗以及宽频化的要求。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种微波铁氧体材料的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按化学式Y_3-2a-bCa_2a+bV_aZr_bIn_cAl_dFe_4.97-a-b-c-dO₁₂中的元素比例混合制备原料，对得到的混合料进行一次球磨，得到一次球磨料；其中0.3≤a≤0.6、0.1≤b≤0.4、0.001≤c≤0.1且0.1≤d≤0.3；

(2)烘干步骤(1)所得一次球磨料，过筛，得到烘干料；

(3)预烧步骤(2)所得烘干料，得到预烧料；

(4)二次球磨步骤(3)所得预烧料，得到二次球磨料；