本發明涉及軟磁鐵氧體材料
技術領域：
，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：
：濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。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體、元器件或電路設備從散射的電磁場中隔離；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；第三種：穿心電感—把鐵氧體磁環單獨套在其它元件的引線或電纜上，防止各種寄生振蕩、衰減使得的或傳輸的干擾信號。可見，濾波器工作效率的高低很大程度取決于濾波材料的性能。現有的吸波材料中，鐵氧體吸波材料是鐵系金屬氧化物或復合氧化物，屬于亞鐵磁性材料，其吸波性能來源于鐵磁性和介電性能，其相對磁導率和相對介電常數均呈復數形式，既能產生介電損耗又能產生磁損耗，因此具有良好的吸波性能。同時由于其電阻率較高，電磁波易于進入并快速衰減，可使其在高頻時仍能保持高的磁導率；其介電常數較小，可與其它吸收劑混合使用來調整涂層的電磁參數。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，難以再進行改變。研制具有良好的吸波性能且能滿足復雜多變的電磁環境的要求，主動式可調諧的鐵氧體材料逐漸成為研究的熱點之一。技術實現要素：本發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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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。在具體實施中，主料中硝酸鐵的摩爾份數可以為21、22、23、24；硝酸鎳的摩爾份數可以為11、12、13、14；硝酸鋅的摩爾份數可以為5.5、6、6.5、7、7.5；硝酸鎂的摩爾份數可以為4、4.5、5、5.5。優選地，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。優選地，主料、參雜料和模板劑的重量比為100：0.05-0.15：4-10。優選地，模板劑中甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻重量比為1：1-3。優選地，改性黃麻的制備過程包括：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20-30min，冷卻，洗滌過濾，烘干后加入石墨烯進行超聲混合，球磨后干燥得到改性黃麻。優選地，黃麻和均苯四甲酸二酐質量體積比為1-3：4，優選地，黃麻和均苯四甲酸二酐質量體積比為1：2；優選地，均苯四甲酸二酐和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為4-6：10。優選地，所述黃麻經過預處理，預處理的具體操作為：將麻黃在堿液中浸泡，過濾，水洗至中性，干燥后備用。黃麻，本身對金屬離子的吸附能力較差，但可以通過化學接枝改性手段在黃麻的纖維素上引入一種或多種對金屬離子有很強吸附能力的絡合基團(如羧基)。但是黃麻的化學組成比較復雜，除了含有纖維素，還有木質素、半纖維素、果膠等各種成分，嚴重阻礙了纖維素分子與化學試劑的反應，而且纖維素本身結晶度高，反應試劑只能抵達纖維素的10-15％，進而使得改性產物的性能降低。因此，在改性前需要先將黃麻預處理，去除非纖維素成分，增加纖維素分子的反應可及度。本發明以甲基乙烯基硅橡膠和改性黃麻作為模板劑，黃麻改性后對金屬離子具有很好的吸附能力，且具有一定的空間孔徑結構提高了鐵氧體的吸波性能，另外，黃麻價格低廉，降低了生產成本。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，均不失原有的強度和彈性的優點，利用其具有的柔性，在壓制過程中與主料和參雜料復合后進行不同程度的拉伸即可改變鐵氧體材料的等效電磁參數，從而改變其吸波頻段，達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，進而提高了材料的飽和磁化強度，提高濾波效率。同時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，同時鈣離子進行電荷的補償，有利于細化晶粒，保證材料實現很好的致密化，從而進一步提高材料在高頻率時不受到電感、電容的參數影響，避免諧振現象，提高濾波器的濾波性能，拓寬吸波寬度。優選地，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攪拌溶解得到混合溶液；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，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為900-1200℃。優選地，燒結過程具體操作為：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。本發明與現有技術具有以下有益效果：1、本發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，實現對鐵氧體材料的等效電磁參數可控，從而改變其吸波頻段，拓寬吸波帶寬。2、黃麻經改性后對金屬離子具有良好的吸附能力，利于鐵氧體晶粒的生長和細化，配合甲基乙烯基硅橡膠作為模板劑，拓寬吸波帶寬的同時提高吸波性能。3、黃麻中的纖維素具有一定的機械強度，提高了材料的力學強度；黃麻價格低，來源廣，降低了生產成本。具體實施方式下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。實施例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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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攪拌溶解得到混合溶液；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，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為900-1200℃。實施例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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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30min，冷卻，洗滌過濾，烘干后加入石墨烯進行超聲混合，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攪拌溶解得到混合溶液；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，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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；改性黃麻的制備過程包括：將麻黃在堿液中浸泡，過濾，水洗至中性，干燥后備用，將預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20min，冷卻，洗滌過濾，烘干后加入石墨烯進行超聲混合，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攪拌溶解得到混合溶液；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，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為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。實施例4中壓制過程中控制壓力為8mpa實施例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，改性黃麻由黃麻經表面改性和磁性改性得到；主料按摩爾份數包括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；改性黃麻的制備過程包括：將麻黃在堿液中浸泡，過濾，水洗至中性，干燥后備用，將預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25min，冷卻，洗滌過濾，烘干后加入石墨烯進行超聲混合，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攪拌溶解得到混合溶液；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，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為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。實施例4中壓制過程中控制壓力為3mpa對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攪拌溶解得到混合溶液；s2、在混合溶液加入助劑混合均勻，滴加沉淀劑，靜置陳化，進行水熱反應，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行燒結得到濾波器用軟磁鐵氧體材料，燒結溫度為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。將實施例4、5制得濾波器用軟磁鐵氧體材料與對照例制得軟磁鐵氧體材料進行性能測試，測試結果如下表所示：性能參數實施例4實施例5對照例有效帶寬/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從上表數據可以看出，本發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，對吸波帶寬可進行適用性調節，滿足了實際應用要求。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12