本發(fā)明涉及軟磁鐵氧體材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種濾波器用軟磁鐵氧體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：濾波器可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。去除電磁干擾的基本方式有：第一種：屏蔽或吸收—用電磁波吸收材料或屏蔽材料把導(dǎo)體、元器件或電路設(shè)備從散射的電磁場(chǎng)中隔離；第二種：濾波—把鐵氧體電感與容性元件連接組成lc低通濾波器，衰減掉高頻干擾信號(hào)；第三種：穿心電感—把鐵氧體磁環(huán)單獨(dú)套在其它元件的引線或電纜上，防止各種寄生振蕩、衰減使得的或傳輸?shù)母蓴_信號(hào)。可見(jiàn)，濾波器工作效率的高低很大程度取決于濾波材料的性能?，F(xiàn)有的吸波材料中，鐵氧體吸波材料是鐵系金屬氧化物或復(fù)合氧化物，屬于亞鐵磁性材料，其吸波性能來(lái)源于鐵磁性和介電性能，其相對(duì)磁導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)均呈復(fù)數(shù)形式，既能產(chǎn)生介電損耗又能產(chǎn)生磁損耗，因此具有良好的吸波性能。同時(shí)由于其電阻率較高，電磁波易于進(jìn)入并快速衰減，可使其在高頻時(shí)仍能保持高的磁導(dǎo)率；其介電常數(shù)較小，可與其它吸收劑混合使用來(lái)調(diào)整涂層的電磁參數(shù)。但是目前市售的軟磁鐵氧體的吸波性能不高，且吸波性能便被固定下來(lái)，難以再進(jìn)行改變。研制具有良好的吸波性能且能滿足復(fù)雜多變的電磁環(huán)境的要求，主動(dòng)式可調(diào)諧的鐵氧體材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種濾波器用軟磁鐵氧體材料及其制備方法，提高了鐵氧體材料的吸波性能，拓寬了鐵氧體材料的吸波帶寬。本發(fā)明提出的一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括20-25份硝酸鐵、10-15份硝酸鎳、5-8份硝酸鋅、3-6份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇。在具體實(shí)施中，主料中硝酸鐵的摩爾份數(shù)可以為21、22、23、24；硝酸鎳的摩爾份數(shù)可以為11、12、13、14；硝酸鋅的摩爾份數(shù)可以為5.5、6、6.5、7、7.5；硝酸鎂的摩爾份數(shù)可以為4、4.5、5、5.5。優(yōu)選地，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氫氧化鈉和/或氨水，其中氫氧化鈉濃度為0.05-0.1mol/l，氨水的濃度為15-25wt％；助劑為正己醇、聚乙二醇、三乙醇胺中的一種或兩種以上混合物。優(yōu)選地，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.05-0.15：4-10。優(yōu)選地，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：1-3。優(yōu)選地，改性黃麻的制備過(guò)程包括：將黃麻置于均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，升溫至60-70℃，在微波條件下反應(yīng)20-30min，冷卻，洗滌過(guò)濾，烘干后加入石墨烯進(jìn)行超聲混合，球磨后干燥得到改性黃麻。優(yōu)選地，黃麻和均苯四甲酸二酐質(zhì)量體積比為1-3：4，優(yōu)選地，黃麻和均苯四甲酸二酐質(zhì)量體積比為1：2；優(yōu)選地，均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為4-6：10。優(yōu)選地，所述黃麻經(jīng)過(guò)預(yù)處理，預(yù)處理的具體操作為：將麻黃在堿液中浸泡，過(guò)濾，水洗至中性，干燥后備用。黃麻，本身對(duì)金屬離子的吸附能力較差，但可以通過(guò)化學(xué)接枝改性手段在黃麻的纖維素上引入一種或多種對(duì)金屬離子有很強(qiáng)吸附能力的絡(luò)合基團(tuán)(如羧基)。但是黃麻的化學(xué)組成比較復(fù)雜，除了含有纖維素，還有木質(zhì)素、半纖維素、果膠等各種成分，嚴(yán)重阻礙了纖維素分子與化學(xué)試劑的反應(yīng)，而且纖維素本身結(jié)晶度高，反應(yīng)試劑只能抵達(dá)纖維素的10-15％，進(jìn)而使得改性產(chǎn)物的性能降低。因此，在改性前需要先將黃麻預(yù)處理，去除非纖維素成分，增加纖維素分子的反應(yīng)可及度。本發(fā)明以甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻作為模板劑，黃麻改性后對(duì)金屬離子具有很好的吸附能力，且具有一定的空間孔徑結(jié)構(gòu)提高了鐵氧體的吸波性能，另外，黃麻價(jià)格低廉，降低了生產(chǎn)成本。甲基乙烯基硅橡膠具有彈性伸縮量大、耐熱、耐寒，在-90℃～300℃范圍內(nèi)，均不失原有的強(qiáng)度和彈性的優(yōu)點(diǎn)，利用其具有的柔性，在壓制過(guò)程中與主料和參雜料復(fù)合后進(jìn)行不同程度的拉伸即可改變鐵氧體材料的等效電磁參數(shù)，從而改變其吸波頻段，達(dá)到拓寬吸波帶寬的目的。氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇配合作為參雜料，其中，氧化鈷和氧化鋯中的鈷離子和鋯離子替代部分鐵離子，增大了磁矩，進(jìn)而提高了材料的飽和磁化強(qiáng)度，提高濾波效率。同時(shí)鋯離子和鈣離子配合，鋯離子替代可以降低材料的磁晶各向異性，減低了材料的鐵磁共振線寬度，同時(shí)鈣離子進(jìn)行電荷的補(bǔ)償，有利于細(xì)化晶粒，保證材料實(shí)現(xiàn)很好的致密化，從而進(jìn)一步提高材料在高頻率時(shí)不受到電感、電容的參數(shù)影響，避免諧振現(xiàn)象，提高濾波器的濾波性能，拓寬吸波寬度。優(yōu)選地，參雜料中氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇重量比為0.08-0.1：0.05-0.08：0.05-0.1：0.02-0.05。本發(fā)明提出了一種濾波器用軟磁鐵氧體材料的制備方法，包括如下步驟：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤?；s2、在混合溶液加入甲基乙烯基硅橡膠、改性黃麻和助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃。優(yōu)選地，燒結(jié)過(guò)程具體操作為：從室溫到900℃，升溫速度為8℃/min，在900℃下保溫2-4h，900-1000℃，升溫速度為5℃/min，在1000℃下保溫1-2h，從1000-1200℃，升溫速度為3℃/min，在1200℃下保溫1-2h。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：1、本發(fā)明采用甲基乙烯基硅橡膠模板劑組分，利用甲基乙烯基硅橡膠自由的彈性，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵氧體材料的等效電磁參數(shù)可控，從而改變其吸波頻段，拓寬吸波帶寬。2、黃麻經(jīng)改性后對(duì)金屬離子具有良好的吸附能力，利于鐵氧體晶粒的生長(zhǎng)和細(xì)化，配合甲基乙烯基硅橡膠作為模板劑，拓寬吸波帶寬的同時(shí)提高吸波性能。3、黃麻中的纖維素具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，提高了材料的力學(xué)強(qiáng)度；黃麻價(jià)格低，來(lái)源廣，降低了生產(chǎn)成本。具體實(shí)施方式下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括20份硝酸鐵、15份硝酸鎳、5份硝酸鋅、6份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇。實(shí)施例2一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括25份硝酸鐵、10份硝酸鎳、8份硝酸鋅、3份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇；此外，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氫氧化鈉，其中氫氧化鈉濃度為0.05mol/l，助劑為正己醇；其中，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.05：10，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：1；濾波器用軟磁鐵氧體材料由如下步驟制得：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤?；s2、在混合溶液加入甲基乙烯基硅橡膠、改性黃麻和助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃。實(shí)施例3一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括22份硝酸鐵、12份硝酸鎳、6份硝酸鋅、4份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇；此外，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氨水，其中氨水的濃度為15wt％，助劑為聚乙二醇；其中，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.15：4，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：3；參雜料中氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇重量比為0.08：0.05：0.05：0.02；改性黃麻的制備過(guò)程包括：將黃麻置于均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，升溫至60℃，在微波條件下反應(yīng)30min，冷卻，洗滌過(guò)濾，烘干后加入石墨烯進(jìn)行超聲混合，球磨后干燥得到改性黃麻，其中，黃麻和均苯四甲酸二酐質(zhì)量體積比為1：4，均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為4：10；濾波器用軟磁鐵氧體材料由如下步驟制得：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤?；s2、在混合溶液加入甲基乙烯基硅橡膠、改性黃麻和助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃，從室溫到900℃，升溫速度為8℃/min，在900℃下保溫2h，900-1000℃，升溫速度為5℃/min，在1000℃下保溫2h，從1000-1200℃，升溫速度為3℃/min，在1200℃下保溫1h。實(shí)施例4一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括22份硝酸鐵、12份硝酸鎳、6份硝酸鋅、4份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇；此外，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氨水，其中氨水的濃度為25wt％，助劑為聚乙二醇；其中，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.15：10，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：2；參雜料中氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇重量比為0.1：0.08：0.1：0.05；改性黃麻的制備過(guò)程包括：將麻黃在堿液中浸泡，過(guò)濾，水洗至中性，干燥后備用，將預(yù)處理后的黃麻置于均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，升溫至70℃，在微波條件下反應(yīng)20min，冷卻，洗滌過(guò)濾，烘干后加入石墨烯進(jìn)行超聲混合，球磨后干燥得到改性黃麻，其中，黃麻和均苯四甲酸二酐質(zhì)量體積比為1：3，均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為6：10；濾波器用軟磁鐵氧體材料由如下步驟制得：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤?；s2、在混合溶液加入甲基乙烯基硅橡膠、改性黃麻和助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃，從室溫到900℃，升溫速度為8℃/min，在900℃下保溫4h，900-1000℃，升溫速度為5℃/min，在1000℃下保溫1h，從1000-1200℃，升溫速度為3℃/min，在1200℃下保溫2h。實(shí)施例4中壓制過(guò)程中控制壓力為8mpa實(shí)施例5一種濾波器用軟磁鐵氧體材料，包括主料、參雜料和模板劑，其中，模板劑為甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻，改性黃麻由黃麻經(jīng)表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數(shù)包括23份硝酸鐵、14份硝酸鎳、7份硝酸鋅、5份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇；此外，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氫氧化鈉，其中氫氧化鈉的濃度為0.1mol/l，助劑為三乙醇胺；其中，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.1：7，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：2；參雜料中氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇重量比為0.09：0.07：0.8：0.03；改性黃麻的制備過(guò)程包括：將麻黃在堿液中浸泡，過(guò)濾，水洗至中性，干燥后備用，將預(yù)處理后的黃麻置于均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，升溫至65℃，在微波條件下反應(yīng)25min，冷卻，洗滌過(guò)濾，烘干后加入石墨烯進(jìn)行超聲混合，球磨后干燥得到改性黃麻，其中，黃麻和均苯四甲酸二酐質(zhì)量體積比為1：3.5，均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為5：10；濾波器用軟磁鐵氧體材料由如下步驟制得：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤?；s2、在混合溶液加入甲基乙烯基硅橡膠、改性黃麻和助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃，從室溫到900℃，升溫速度為8℃/min，在900℃下保溫3h，900-1000℃，升溫速度為5℃/min，在1000℃下保溫1.5h，從1000-1200℃，升溫速度為3℃/min，在1200℃下保溫1.5h。實(shí)施例4中壓制過(guò)程中控制壓力為3mpa對(duì)照例一種軟磁鐵氧體材料，包括主料和參雜料，其中，主料按摩爾份數(shù)包括23份硝酸鐵、14份硝酸鎳、7份硝酸鋅、5份硝酸鎂，參雜料包括氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇；此外，還包括沉淀劑和助劑，沉淀劑為氫氧化鈉，其中氫氧化鈉的濃度為0.1mol/l，助劑為三乙醇胺；其中，主料和參雜料的重量比為100：0.1；參雜料中氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇重量比為0.09：0.07：0.8：0.03；濾波器用軟磁鐵氧體材料由如下步驟制得：s1、按配比稱取硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鎂加入去離子水?dāng)嚢枞芙獾玫交旌先芤海籹2、在混合溶液加入助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進(jìn)行水熱反應(yīng)，干燥得到納米粉末；s3、向納米粉末中加入氧化鈷、氧化鋯、碳酸鈣、氧化鋇，混合均勻球磨1-3h得到混合物料，將混合物料壓制后進(jìn)行燒結(jié)得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結(jié)溫度為900-1200℃，從室溫到900℃，升溫速度為8℃/min，在900℃下保溫3h，900-1000℃，升溫速度為5℃/min，在1000℃下保溫1.5h，從1000-1200℃，升溫速度為3℃/min，在1200℃下保溫1.5h。將實(shí)施例4、5制得濾波器用軟磁鐵氧體材料與對(duì)照例制得軟磁鐵氧體材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表所示：性能參數(shù)實(shí)施例4實(shí)施例5對(duì)照例有效帶寬/ghz6.4-15.53.5-8.42.6-6.1磁損耗μ0.6490.7160.945反射損耗/db<-10<-10>-10密度/(g/cm2)4.264.065.16從上表數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明制得的濾波器鐵氧體材料具有良好的吸波性能，拓寬了吸波帶寬，對(duì)吸波帶寬可進(jìn)行適用性調(diào)節(jié)，滿足了實(shí)際應(yīng)用要求。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12