патент
№ RU 2645762
МПК H01F1/34

Магнитомягкий гексаферритовый материал

Авторы:
Иванова Валентина Ивановна Уваренкова Юлия Александровна Потешкина Анастасия Андреевна
Все (12)
Номер заявки
2017124096
Дата подачи заявки
06.07.2017
Опубликовано
28.02.2018
Страна
RU
Дата приоритета
14.07.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания гексаферритовых магнитомягких материалов для индуктивных элементов дециметрового и сантиметрового частотного диапазонов. Гексаферритовый материал содержит следующее соотношение компонентов, вес.%: BaO - 18,21÷18,23; CoO - 5,95÷7,45; TiO- 0,10÷1,60; FeO- остальное. Изобретение позволяет получить магнитомягкий гексаферритовый материал с магнитной проницаемостью μ=10±2. 2 табл.

Формула изобретения

Магнитомягкий гексаферритовый материал, содержащий оксиды бария, кобальта, титана и железа, отличающийся тем, что он содержит новые соотношения компонентов, вес.%:
Оксид бария (BaО)18,21÷18,23
Оксид кобальта (СоО)5,95÷7,45
Оксид титана (ТiO2)0,10÷1,60
Оксид железа (Fе2О3)остальное

Описание

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания магнитомягких гексаферритовых материалов с малыми потерями и хорошей термостабильностью для высокочастотных индуктивных элементов и других устройств дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн в современном и перспективном приборостроении.

К магнитомягким материалам относятся гексаферриты с плоскостью легкого намагничивания, перпендикулярной кристаллографической оси - С. Благодаря строению кристаллической решетки эти материалы имеют большую частоту естественного ферромагнитного резонанса, чем у феррошпинелей с кубической решеткой с той же величиной начальной магнитной проницаемости. Кроме того, такие гексаферриты сохраняют величину магнитной проницаемости до частот 1000-3000 МГц. В связи с этим они являются более перспективными материалами по сравнению с феррошпинелями для использования на частотах выше 300 МГц.

К настоящему времени в мире накоплен значительный опыт по производству и применению высокочастотных никель-цинковых магнитомягких ферритов и мало уделено внимания на разработку гексаферритов как высокочастотного магнитомягкого материала.

Основными характеристиками магнитомягких материалов являются:

- μн - заданная величина начальной магнитной проницаемости;

- μ - магнитная проницаемость на рабочей частоте - f;

- tgδμ - тангенс угла магнитных потерь на рабочей частоте f;

- αμн - относительный температурный коэффициент начальной проницаемости в интервале температур, равный (1/град.).

В настоящее время как в России, так и за рубежом почти отсутствуют магнитомягкие материалы для высоких частот f>300 МГц, обладающие удовлетворительными характеристиками.

Широко распространен магнитомягкий материал на основе никель-цинковой шпинели - марки 9 ВН с начальной магнитной проницаемостью , с низкими магнитными потерями на частоте f=200 МГц (tgδμ=0,012) и малой величиной относительного температурного коэффициента в положительной области температур (+20…+85°C) αμн=45⋅10-6 1/°C. Этот материал применяется на частоте не выше 250 МГц. С увеличением частоты его проницаемость резко падает, a tgδμ значительно возрастет.

Известен магнитомягкий ферритовый материал с гексагональной кристаллической структурой (авт. свидетельство №354477), содержащий в своем составе, вес.%:

Оксид бария (ВаО)18,1÷18,2
Оксид кобальта (СоО)6,5÷7,1
Оксид циркония (ZrO)1,0÷2,0
Оксид железа (Fe2O3)остальное,

с начальной магнитной проницаемостью μн=9±1, с малым значением тангенса магнитных потерь на частоте f=400 МГц - tgδμ=0,04÷0,05, но довольно высоким температурным коэффициентом уже на частоте 400 МГц.

Известен также ферритовый материал для высокочастотного применения (авт. свидетельство №387443), содержащий, вес.%:

Оксид бария (ВаО)18,2÷18,3
Оксид кобальта (СоО)8,2÷9,5
Оксид титана (TiO2)2,4÷3,8
Оксид железа (Fe2O3)остальное,

с низким значением tgδμ≤0,09 на частоте 1000 МГц и малой величиной температурного коэффициента αμн~400⋅10-6 1/°C, но обладающий низкой величиной начальной магнитной проницаемости - μн~3,0.

Сравнительные характеристики рассмотренных аналогов приведены в таблице 1.

* в интервале +20…+85°С

Под номером 4 даны свойства заявляемого материала. Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является ферритовый материал по авторскому свидетельству №387443, взятый в качестве прототипа.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении магнитомягкого гексаферритового материала с повышенным значением начальной магнитной проницаемости (по сравнению с прототипом) μн до 10±2, при малых магнитных потерях на частоте 1000 МГц tgδμ≤0,08 и улучшенной термостабильностью αμн≤350⋅10-6 при сохранении высокой рабочей температуры до 300°С.

Для достижения технического результата предлагается ферритовый материал, который содержит в качестве базового состава оксиды Ba, Co, Ti и Fe, отличающийся тем, что он взят при ином соотношении компонентов, вес. %:

Оксид бария (BaO)18,21÷18,23
Оксид кобальта (CoO)5,95÷7,45
Оксид титана (TiO2)0,10÷1,60
Оксид железа (Fe2O3)остальное

Предлагаемый ферритовый материал получают по следующей технологии.

Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, перемешиваются в вибромельнице со стальными шарами в течение трех часов. Однородная смесь синтезируется при температуре 1220-1260°C в течение 4-6 часов на воздухе. Полученный ферритовый порошок подвергается помолу по режиму, описанному выше. После введения 10% раствора поливинилового спирта в количестве 12-15% от веса порошка прессуются образцы при давлении 1,5÷2,0 т/см2. Просушенные образцы обжигаются в кислородной атмосфере при температуре 1180-1280°C в течение 4-10 часов.

На спеченных образцах определялись следующие параметры: кажущаяся плотность, начальная магнитная проницаемость, относительный температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости, магнитная проницаемость и тангенс угла магнитных потерь на частоте 200 и 1000 МГц, по стандартным методикам МЭК.

Примеры получения ферритовых материалов, их химический состав и магнитные свойства приведены в таблице 2.

В примерах №1, 2, 3, 4, 5 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им параметры, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.

Пример №6. Увеличение содержания CoO и TiO2 по сравнению с заявленными пределами приводит к снижению магнитной проницаемости.

Пример №7. Уменьшение содержания CoO и TiO2 по сравнению с заявленными пределами приводит к росту магнитной проницаемости и магнитных потерь - tgδμ.

Пример №8. Увеличение содержания BaO по сравнению с заявленными пределами приводит к образованию посторонних фаз, таких как BaFe2O4, BaFe12O19, что ухудшает основные магнитные параметры. Наблюдается снижение μн и рост tgδμ, αμн.

Пример №9. Уменьшение содержания BaO по сравнению с заявленными пределами приводит также к образованию фаз посторонних соединений, например (CoTi) Fe2O4 и αFe2O3, что сказывается на ухудшении всех параметров.

Создание магнитомягких материалов с малыми потерями, с хорошей термостабильностью и начальной проницаемостью от 8 до 12, сохраняющих это значение до 1000 МГц, является перспективным при создании ряда гексаферритовых материалов для дециметрового и сантиметрового диапазонов частот.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты