铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料及制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体是基于固相反应法的In3+掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料及其制备方法。
背景技术
近些年，无线通信技术日新月异，为了实现电子通信系统的小型化集成化，就要求无源器件的体积更小，重量更轻。而在这些应用中，无线电天线是重要的组件之一。因此如何有效的减少天线大小就成了它能否应用在移动设备或小型系统终中的关键因素，减小天线尺寸的一个有效方法就是找到一种高介电常数，高电阻率材料。
铁氧体材料一般具有比较高的磁导率，比较高的电阻率，是一种小型化天线比较适合的材料。在天线用铁氧体材料中，尖晶石型铁氧体虽然有比较高的磁导率，但因为受Sneok定率的限制，其截止频率低于300MHz，这极大的限制了它的应用频率，一般都不能超过100MHz。然而六角铁氧体完美解决了这个问题，与尖晶石系铁氧体相比更高的截止频率让他们能在更高的频率上得到应用。
在300MHz-1GHz天线用六角铁氧体材料的研制过程中，对M型六角钡铁氧体材料的性能研究较少，对离子掺杂M型钡铁氧体材料的研究会给很多问题的解决提供新的思路。
发明内容
本发明所要解决的问题是：研究一种新的可用于300MHz-1GHz天线的In3+掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料及其制备方法。该方法能得到磁损耗和介电损耗都较低，介电常数和电阻率都非常高的铁氧体材料。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料，材料的化学式为BaFe12-2xInxO19，其中x＝0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.75,0.8,0.9,1,1.2,1.3和1.4。
作为优选方式，所述的铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料通过如下方法制备得到：
(1)将原料BaCO3、Fe2O3、In2O3根据化学式中代表的掺杂量x的不同进行计算和称量，得到各原材料的混合物；
(2)将配制好的样品混合物、水和球磨用大小球加入到球磨罐，第一次球磨10－16小时，球磨机转速为200－500转每分钟；
(3)将上一步球磨后所得的浆料烘干过筛后放入匣钵压实，开始预烧，预烧按照室温-800℃，升温速率5－12℃/分钟；800℃-1300℃，升温速率5-10℃/分钟；在1300℃保温2－3小时后自然冷却；
(4)将上一步得到预烧料与水混合进行二次球磨；
(5)将上一步得到浆料烘干造粒过筛，借助模具压制成环和片；
(6)将压制好的胚料按如下方法烧结：室温-800℃，升温速率10℃/分钟；800℃-1150℃升温速率5-10℃/分钟，1150℃-1200℃保温1.5小时后自然降温。
作为优选方式，所选原料中BaCO3，Fe2O3和In2O3的纯度都在99.99％以上。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料BaCO3、Fe2O3、In2O3根据材料化学式中代表的掺杂量x的不同进行计算和称量，得到各原材料的混合物，其中材料的化学式为BaFe12-2xInxO19，其中x＝0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.75,0.8,0.9,1,1.2,1.3和1.4；所选原料中BaCO3，Fe2O3和In2O3的纯度都在99.99％以上；
(2)将配制好的样品混合物、水和球磨用大小球加入到球磨罐，第一次球磨10－16小时，球磨机转速为200－500转每分钟；
(3)将上一步球磨后所得的浆料烘干过筛后放入匣钵压实，开始预烧，预烧按照室温-800℃，升温速率5－12℃/分钟；800℃-1300℃，升温速率5-10℃/分钟；在1300℃保温2－3小时后自然冷却；
(4)将上一步得到预烧料与水混合进行二次球磨；
(5)将上一步得到浆料烘干造粒过筛，借助模具压制成环和片；
(6)将压制好的胚料按如下方法烧结：室温-800℃，升温速率10℃/分钟；800℃-1150℃升温速率5-10℃/分钟，1150℃-1200℃保温1.5小时后自然降温。
作为优选方式，步骤(2)和步骤(4)中煅烧料：球磨机的小球：球磨机的大球：水的质量比为1：3：6：2。这样使原料混合充分，反应完全。
作为优选方式，步骤(3)预烧时在1300℃保温2小时后自然冷却。将预烧温度设为1300℃，促进晶粒长大成型配合烧结温度和保温时间，保证样品性能。
作为优选方式，步骤(4)二次球磨时间为24小时。这样有利于提高样品致密性。
作为优选方式，步骤(5)造粒时使用PVA进行造粒。
作为优选方式，步骤(5)造粒后材料能通过100目筛但不能通过40目筛。采用PVA进行造粒并使材料能通过100目筛不能通过40目筛，使造粒后样品烧结时受热均匀。
作为优选方式，步骤(6)烧结时成型环和片在1180℃保温1.5小时。
本发明的有益效果为：本发明优化了传统固相反应法的技术工艺参数，方法可靠，按本发明所述方法得到样品性能稳定，适用于工厂大规模生产。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺流程图。
图2是选取x＝0.0、0.5、0.7、1.0、1.2时的XRD图像。
图3是选取x＝0.5、0.7、1.0、1.2时的SEM图像。
图4是选取x＝0.1、0.4、0.75、0.9、1.1、1.4时的VSM图像。
图5是选取随x变化矫顽力和饱和磁化强度变化的图像。
图6是x＝0.1、0.4、0.9、1.4时介电实部图像
图7是x＝1.2时介电损耗图像。
图8是随着x变化电阻率变化的图像。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料，材料的化学式为BaFe12-2xInxO19，其中x＝0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.75,0.8,0.9,1,1.2,1.3和1.4。
本实施例还提供一种所述的铟离子掺杂六角晶系M型钡铁氧体旋磁材料的制备方法：
(1)将原料BaCO3、Fe2O3、In2O3根据化学式中代表的掺杂量x的不同进行计算和称量，得到各原材料的混合物；
(2)将配制好的样品混合物、水和球磨用大小球加入到球磨罐，第一次球磨10－16小时，球磨机转速为200－500转每分钟；
(3)将上一步球磨后所得的浆料烘干过筛后放入匣钵压实，开始预烧，预烧按照室温-800℃，升温速率5－12℃/分钟；800℃-1300℃，升温速率5-10℃/分钟；在1300℃保温2－3小时后自然冷却；
(4)将上一步得到预烧料与水混合进行二次球磨；
(5)将上一步得到浆料烘干造粒过筛，借助模具压制成环和片；
(6)将压制好的胚料按如下方法烧结：室温-800℃，升温速率10℃/分钟；800℃-1150℃升温速率5-10℃/分钟，1150℃-1200℃保温1.5小时后自然降温。
进一步的，所选原料中BaCO3，Fe2O3和In2O3的纯度都在99.99％以上。
进一步的，步骤(2)和步骤(4)中煅烧料：球磨机的小球：球磨机的大球：水的质量比为1：3：6：2。这样使原料混合充分，反应完全。
进一步的，步骤(3)预烧时在1300℃保温2小时后自然冷却。将预烧温度设为1300℃，促进晶粒长大成型配合烧结温度和保温时间，保证样品性能。
进一步的，步骤(4)二次球磨时间为24小时。这样有利于提高样品致密性。
进一步的，步骤(5)造粒时使用PVA进行造粒。
进一步的，步骤(5)造粒后材料能通过100目筛但不能通过40目筛。采用PVA进行造粒并使材料能通过100目筛不能通过40目筛，使造粒后样品烧结时受热均匀。
进一步的，步骤(6)烧结时成型环和片在1180℃保温1.5小时。
图4是选取x＝0.1、0.4、0.75、0.9、1.1、1.4时的VSM图像。图5是选取随x变化矫顽力和饱和磁化强度变化的图像。图6是x＝0.25、0.6、0.9、1.2时介电实部图像，图7是x＝0.3、0.5、0.7、1.0、1.2时介电损耗图像。图8是随着x变化电阻率变化的图像。
分析：由测试结果可知按照本方法所制成的铟离子掺杂M型钡铁氧体材料成单一钡铁氧体相，按本法烧结所得样品致密性较好，密度有所提升。随着铟离子掺杂浓度的增加，样品饱和磁化强度略有下降，但矫顽力下降非常多，表现出了比较好的软磁特性。同时，材料还具有比较高的磁导率，和非常高的介电常数，在300MHz和1GHz之间达到了30，同时材料还拥有非常高的电阻率，在掺杂量为1.2时达到了9*109Ω*cm。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
