[發明專利]一種沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉及其制備和應用

在審

• 申請號: 201410316966.6
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104835610A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 王濤;張永博;喬亮;李發伸
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H01F1/16
• 分類號: H01F1/16;H05K9/00;B22F9/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬磁性材料領域，具體涉及一種沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉及其制備和應用。

背景技術

計算機技術和信息技術的迅猛發展促使軟磁材料及其器件向更高的使用頻段發展。當前，不論是高性能的新型電感器件還是抗電磁干擾和隱身等涉及電磁兼容和國家安全領域的電磁波吸收體，都對能工作在GHz頻段的軟磁材料有十分強烈的需求，不僅用量越來越大，且對其性能要求也不斷提高：希望在截止頻率更高的前提下，仍然具有高的微波磁導率。目前廣泛使用的材料是易面型的Co₂Z鐵氧體材料，由于該材料面外各向異性場不高，飽和磁化強度也低，導致該材料不僅截止頻率不高，且GHz頻段的磁導率也較低(Journal?of?AppliedPhysics,97,(2005),013905)；Journal?of?Applied?Physics,107,(2010),09A958，IEEE?Transactions?on?Magnetics,49,(2013),986及中國專利CN101226801，CN101065009A報道的片狀鐵基金屬類軟磁材料，雖然其高的飽和磁化強度提升了材料的磁導率，但其面外各向異性場的極限等于退磁場，致使其截止頻率較低，只有2～4GHz；Chinese?Physics?Letter,25,(2008),1068.,專利CN101707108B和CN101699577B報道的易面型稀土軟磁材料有很高的面外各向異性場，有望大幅提升截止頻率，但所報道的微粉為無規則顆粒，尺寸在微米量級，在GHz頻段渦流嚴重，另外，無規則形貌引起的顆粒內部退磁場效應致使其磁導率不高。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種片狀稀土金屬高頻軟磁材料，這種材料既有高的截止頻率又有高的微波磁導率，同時具有低的渦流損耗，可使用在1-10GHz頻段范圍內的高頻通訊、電磁兼容、抗電磁干擾和微波吸收，也可用作隱身涂層。

本發明一種沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉，該微粉是金屬間化合物RCo₁₇的片狀微粉，微粉晶粒的C晶面與片的面平行，片的厚度在亞微米尺寸，寬度在微米尺寸，所述微粉晶粒屬于菱方結構，具有強的負磁晶各向異性。

所述R代表Nd，Ce，Y，Pr中的一種或幾種按任意比組合。

一種沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉的制備方法，按照以下步驟進行：

在氬氣保護下，將按比例配比的稀土金屬和鈷熔煉成鑄錠，將鑄錠在900～1100℃下，加熱96～144h，進行充分均化成相處理；之后先將鑄錠手工研磨至100微米以下，然后放入瑪瑙罐中球磨0～3小時，球磨時球料質量比為10～30：1，保護劑為異丙醇；最后將材料轉入鋼罐，在正庚烷和二甲基硅油的混合介質中球磨2～6h,使顆粒沿C面定向斷裂成片狀微粉，球磨時介質和料質量比為20～40：1。

所述稀土金屬為釹、鈰、釔、鋪中的一種或幾種按任意比組合。

所述正庚烷和二甲基硅油體積比100～200：1。

一種沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉的應用，用所述沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉制備高頻復合材料，用于1-10GHz頻段的電感器、吸波片、噪聲抑制器和隱身涂層。

所述高頻復合材料的制備方法，按照以下步驟進行：

將沿C晶面斷裂的片狀高頻軟磁微粉與高分子材料混合均勻直接使用，或在強磁場中旋轉取向，直至固化，使微米片的面平行排列，進一步提升微波磁性；軟磁微粉與粘接劑的體積比為0.1～2：1。

所述高分子材料為雙相環氧樹脂、熱固化環氧樹脂、橡膠、聚乙烯、或聚丙烯。

本發明微粉晶粒的C晶面與片的面平行，片的厚度在亞微米尺寸，寬度在微米尺寸，這種材料分子式為RCo₁₇，屬于菱方結構，與已報道的Sm₂Co₁₇，Tm₂Co₁₇，Er₂Co₁₇永磁材料不同，本發明材料具有強的負磁晶各向異性，屬軟磁材料。

本發明所述的材料屬于菱方結構，具有強的負磁晶各向異性，是一種易面型軟磁材料，即在每一個晶粒內都存在一個易磁化面(晶體的C面)。

本發明材料的C面和微米片的面平行，材料總的面外各向異性場由磁晶各向異性等效場和顆粒的退磁場疊加而成，能有效提升材料的截止頻率。

本發明材料的C面和微米片的面平行，受微波磁場的驅動，磁化強度在C面內進動所受的退磁場小，能有效提升材料的磁導率。