磁性吸波材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的稀土ReCrO3磁性吸波材料及其制備方法，是以純度≥99.50%的Re2O3、Cr2O3粉末按分子比為1：1的比例進行配料，在瑪瑙缽碾磨機中碾磨半小時以混合均勻，混合均勻后粉末壓制成薄片，薄片在真空或氬氣保護下于1500℃溫度保溫24h進行燒結(jié)處理后隨爐冷卻。本發(fā)明制備工藝簡單，在2～18GHz微波波段內(nèi)有較好的微波吸收特性，吸收頻帶寬，耐氧化、溫度穩(wěn)定性較好，而且不含Co、Ni等戰(zhàn)略金屬元素，價格較低等特點。更適用于制備吸波效率高、材料密度小、不氧化和耐腐蝕性好、熱穩(wěn)定性好的微波吸收產(chǎn)品。
【專利說明】稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁性吸波材料，具體是稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，對隱身技術(shù)要求會越來越高，而微波吸收材料 是隱身技術(shù)中前沿課題之一。另外，大量的電子設(shè)備進入日常生活，惡化的電磁環(huán)境會干擾 電子儀器、設(shè)備的正常工作和影響人類的健康。用微波吸收材料吸收電磁波是一種有效防 護措施。由此可見，開展微波吸收材料研究無論是在軍事還是民用方面都有著深遠(yuǎn)的意義。 此外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，信息的獲取和反獲取已經(jīng)成為斗爭的焦點，而武器裝備隱身化能夠有效 提高戰(zhàn)術(shù)武器的生存能力和作戰(zhàn)效能，使得吸波材料的研發(fā)成為熱點。在電子設(shè)備和通訊 系統(tǒng)常用的2-lSGHz頻段內(nèi)，大于X波段（8-12GHZ)的微波吸收材料的研制已經(jīng)獲得一定 的成果。但是，由于受到材料結(jié)構(gòu)、成分、制備工藝條件等制約，目前研制出的材料在S波段 的吸波性能仍然不理想。因此采用磁性吸波材料來引導(dǎo)電磁波，通過共振，大量吸收電磁波 的輻射能量，再通過耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成熱能，可以很好抑制電磁波的輻射和干擾。 目前，常用的吸波材料主要是鐵氧體和軟磁類的吸波材料。其中，由于鐵氧體存在飽和磁化 強度低、吸波頻帶較窄、密度大、制備過程污染環(huán)境等缺點，限制了其在I-ISGHz頻段的應(yīng) 用。而片狀軟磁金屬微粉由于居里溫度高，溫度穩(wěn)定性好，有較大的飽和磁化強度以及顆粒 形狀效應(yīng)，在I-ISGHz頻段下可同時獲得較高的復(fù)磁導(dǎo)率和較低的渦流損耗，匹配厚度小， 作為電磁波吸收劑具有很好的應(yīng)用前景。如將磁性吸波材料涂在電視、音響、VCD機、電腦、 游戲機、微波爐、移動電話表面上，可以使電磁波泄露降到安全限值以下(小于38微瓦/每 平方厘米)，確保人體健康。將其應(yīng)用于高功率雷達(dá)、微波醫(yī)療器、微波破碎機，能保護操作 人員免受電磁波輻射的傷害。將吸波材料應(yīng)用于建筑材料中，可解決高大的建筑反射電磁 波造成重影的問題。而磁性吸波材料制作的微波暗室可廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)、通信和航空航 天領(lǐng)域。此外，磁性吸波材料在改善機載、航載雷達(dá)設(shè)備的兼容性，提高整機性能等方面也 有著廣闊的應(yīng)用空間。在各種雷達(dá)目標(biāo)的表面，涂覆磁性吸波材料用以減少武器系統(tǒng)的有 效反射截面，從而使這些武器易于突破敵方雷達(dá)的防區(qū)。
[0003] 由上可見磁性吸波材料的應(yīng)用市場是非常大的。目前已開發(fā)的磁性吸波材料主要 有鐵氧體磁性吸波材料、微、超微磁性金屬及合金粉末磁性吸波材料、多晶鐵纖維磁性吸波 材料、納米磁性吸波材料和稀土金屬間化合物磁性吸波材料。
[0004] 稀土金屬，通常是指元素周期表中的第六周期的第三副族的鑭系金屬元素，即原 子序數(shù)從57~71的15個元素。尤其是指重稀土金屬，它們在低溫條件下具有非常大的磁致 伸縮性能，在低溫條件下可分別達(dá)到1〇_ 3_1〇_2和量級。這是因為稀土離子的4f電子在各個 方向上的差異性很大，在空間中的一些方向上伸縮的特別大，而在其他的一些方向上又收 縮的很小。當(dāng)受到外部磁場的影響時，為了使4f電子保持最低的能量，那么它必須保持在 一些特定的方向上，所以當(dāng)施加外磁場時，稀土金屬會產(chǎn)生比較大的磁致伸縮。
[0005] 人們對這種材料產(chǎn)生了新的興趣，研究制備出了六方結(jié)構(gòu)的單晶合Tbtl 6Dytl 4，并 對其磁致伸縮性能進行了分析研究。因為稀土金屬具有巨大的磁致伸縮效應(yīng)，那么，根據(jù)稀 土金屬磁致伸縮的作用機理，稀土的氧化物也應(yīng)該具有類似的磁致伸縮性能。
[0006] 鐵氧體是鐵元素與氧元素化合形成的各類型化合物，屬亞鐵磁性材料，吸波性能 來源于亞鐵磁性及介電性能，其相對磁導(dǎo)率和相對介電常數(shù)均呈復(fù)數(shù)形式，它既能產(chǎn)生介 電損耗又能產(chǎn)生磁損耗，是目前使用最多的一種磁性吸波材料。但是鐵氧體有飽和磁化強 度低、密度大（密度約為4. 7g/cm2)、熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性差等缺點。
[0007] 微、超微粉是指粒度在10 μπι甚至Ιμπι以下的粉末。由于粒子的細(xì)化使組成粒 子的原子數(shù)大大減少，活性大大增加，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，且具有鐵磁性的微、超微磁性 金屬及合金粉末具有高效吸波性能。但目前在實際應(yīng)用中，微、超微磁性金屬及合金粉末在 低頻段磁導(dǎo)率低，抗氧化和耐酸堿能力差，相對來說，密度偏大(約7. 8g/cm2) 多晶鐵纖維磁性吸波材料包括Fe、Co、Ni及其合金纖維磁性吸波材料，具有質(zhì)量輕、頻 帶寬和斜入射性能好的優(yōu)點，但由于纖維的長度、形狀因子、電導(dǎo)率和取向等都明顯影響它 的吸波性能，所制備的吸波材料穩(wěn)定性差，因此制作具有實用價值的纖維吸波材料還有待 進一步研究。
[0008] 稀土金屬間化合物磁性吸波材料是近幾年開始研究的，在2~8GHz波段有強的微 波吸收性能。但稀土金屬間化合物磁性吸波材料存在密度大(約7. 3g/cm2)、易腐蝕、溫度穩(wěn) 定性差等缺點，所以，在實際應(yīng)用中會受到一定限制。
[0009] 吸收頻帶寬、吸波效率高、材料密度小、抗氧化和耐腐蝕性好、熱穩(wěn)定性好、原材料 豐富、制備工藝容易掌握和生產(chǎn)成本低是磁性吸波材料發(fā)展方向，隨著研究開發(fā)工作的深 入化，難度會越來越大，但市場對性能好價格低的磁性吸波材料又是迫切需要的，開發(fā)物美 價廉的磁性吸波材料一直是當(dāng)今各國材料研究工作者的研究熱點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的問題就是提供在2GHz?18GHz微波波段內(nèi)具有吸收頻帶寬、吸 波效率高、材料密度小，不氧化和耐腐蝕性好、熱穩(wěn)定性好的稀土 ReCrO3磁性吸波材料及其 制備方法。
[0011] 本發(fā)明的稀土 ReCrO3磁性吸波材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 以純度彡99. 50%的Re203、Cr2O3粉末按分子比I : 1的比例配料； (2) 在瑪瑙缽碾磨機中碾磨半小時以混合均勻，混合均勻后粉末壓制成薄片； (3) 薄片在真空或氬氣保護下于1500°C溫度進行燒結(jié)處理，得到稀土 ReCrO3磁性吸 波材料。
[0012] 步驟（2)所述碾磨，于瑪瑙缽碾磨機中進行，把Re2O3粉末和Cr 2O3粉末按1:1的 分子比放入瑪瑙研缽中，在乙醇做保護劑的情況下，為了保證粉末混合均勻，碾磨機轉(zhuǎn)速為 70?90轉(zhuǎn)/分鐘。需碾磨0. 5?lh。
[0013] 較好的碾磨方案為：采用碾磨機，把配制好的粉末放入瑪瑙研缽中，在乙醇做保護 劑的情況下，球磨〇. 5~lh，球磨機轉(zhuǎn)速為75轉(zhuǎn)/分鐘。
[0014] 步驟（2)所述壓制過程包括磨粉混合均勻后的粉體壓制成直徑I. 5cm，厚度為 0· 3cm的薄片，壓力為24MPa。
[0015] 步驟（3)所述燒結(jié)處理時指磨粉混合均與后壓制成的薄片在真空或氬氣保護下于 1500°C溫度進行燒結(jié)處理；燒結(jié)處理后的薄片需在室溫下進行磨粉處理。
[0016] 為了監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，需要對磨粉后的粉體進行XRD物相分析。最后，按下述方法檢 測產(chǎn)品的電磁參數(shù)和反射率R : 按稀土 ReCrO3粉體：石蠟=4 :1 (質(zhì)量比）的比例混合，制成外徑和內(nèi)徑分別為7mm和 3mm，厚度為I. 0?3. 5mm左右的同軸試樣，采用HP8722ES微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測量試 樣在2-18GHZ頻段的復(fù)磁導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)。采用下式計算出單層吸波材料的反射率R。

【權(quán)利要求】
1. 一種稀土 ReCr03磁性吸波材料的制備方法，其特征是：包括如下步驟： (1) 以純度彡99. 50%的Re203、Cr203粉末按分子比1 : 1的比例配料； (2) 在瑪瑙缽碾磨機中碾磨半小時以混合均勻，混合均勻后粉末壓制成薄片； (3) 薄片在真空或氬氣保護下于1500°C溫度進行燒結(jié)處理，得到稀土 ReCr03磁性吸 波材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟（2)所述碾磨，于瑪瑙缽碾磨機中 進行，把ReA粉末和Cr203粉末按1:1的分子比放入瑪瑙研缽中，在乙醇做保護劑的情況 下，碾磨機轉(zhuǎn)速為70~90轉(zhuǎn)/分鐘，碾磨0. 5~lh。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟（2)所述的碾磨為：采用碾磨機， 把配制好的粉末放入瑪瑙研缽中，在乙醇做保護劑的情況下，球磨0. 5~lh，球磨機轉(zhuǎn)速為 75轉(zhuǎn)/分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟（2)所述壓制過程包括磨粉混合均 勻后的粉體壓制成直徑1. 5cm，厚度為0. 3cm的薄片，壓力為24MPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是：步驟（3)所述燒結(jié)處理時指磨粉混合均 與后壓制成的薄片在真空或氬氣保護下于1500°C溫度進行燒結(jié)處理；燒結(jié)處理后的薄片 需在室溫下進行磨粉處理。
6. 用權(quán)利要求1-5之一所述的制備方法制備的稀土 ReCr03磁性吸波材料。
【文檔編號】C04B35/622GK104402417SQ201410578326
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】潘順康, 劉燁, 成麗春, 饒光輝, 林培豪 申請人:桂林電子科技大學(xué)