СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО НИКЕЛЬ-ЦИНКОВОГО ФЕРРИТА Российский патент 2013 года по МПК H01Q17/00 H01F1/34 

Изобретение относится к технологии радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение при создании безэховых камер, и обеспечивают существенное снижение отражения радиоволн от стен камеры.

Известны способы получения радиопоглощающих никель-цинковых ферритов [1, 2]. Наиболее близким техническим решением является патент США [2] на никель-цинковый феррит, используемый в качестве радиопоглощающего материала, который включает синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа, измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 2-5 мкм, гранулирование шихты с введением связки, прессование заготовок и спекание. К недостаткам известных никель-цинковых ферритов, при использовании их в качестве радиопоглощающих материалов, можно отнести невысокое поглощение радиоволн в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц. Поглощение радиоволн радиопоглощающими ферритами обусловлено магнитными потерями в результате резонанса магнитных доменных стенок и ферромагнитного резонанса. Невысокое поглощение радиоволн известными никель-цинковыми ферритами, на наш взгляд, обусловлено тем, что частоты резонанса магнитных доменных стенок и ферромагнитного резонанса практически совпадают, а резонанс доменных стенок при этом проявляется слабо.

Задача изобретения - создание технологии получения никель-цинковых ферритов с высокими радиопоглощающими свойствами в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц.

Технический результат достигается тем, что применяется новый способ получения радиопоглощающего никель-цинкового феррита, включающий: синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа; измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 1-3 мкм; гранулирование шихты с введением связки; прессование заготовок и спекание, который предусматривает дополнительное введение в шихту перед гранулированием крупных частиц никель-цинкового феррита того же состава с размерами 100-300 мкм в количестве 0,5-2,5% масс. Крупные частицы керамики могут быть подготовлены, например, путем дробления бракованных по показателям формы спеченных изделий. В соответствии с новым способом технология получения никель-цинкового феррита включает: смешивание ферритообразующих оксидов никеля цинка и железа; синтез ферритового порошка из полученной смеси в печах в воздушной среде прокалкой смеси исходных оксидов в интервале температур 890-950°С; введение поливинилового спирта в качестве связки и гранулирование полученной смеси; формование сырых заготовок в виде пластин из синтезированного ферритового порошка прессованием и высокотемпературное спекание заготовок в воздушной среде при 1290-1350°С.

Введение крупных частиц в измельченную шихту перед операцией гранулирования со связкой позволяет получить разнозернистую микроструктуру в феррите после спекания, характеризующееся наличием отдельных крупных зерен внутри мелкозернистой среды. Доменные стенки обладают высокой подвижностью внутри плотных крупных зерен и малоподвижны в мелкозернистой среде. В результате обеспечивается возможность резонанса доменной стенки из-за ее колебательного движения внутри крупного зерна. Увеличение размеров крупных зерен способствует снижению частоты колебания доменной стенки и, соответственно, расширению спектра поглощения радиоволн ферритом в область низких частот.

Нами определены сравнительные характеристики эффективности поглощения радиоволн материалов, полученных согласно предлагаемому способу получения радиопоглощающих никель-цинковых ферритов, состав которых соответствует составу никель-цинковых ферритов марки 1000НН, и известному способу [2].

Пример

В качестве исходных компонентов в предлагаемом способе использовали высокочистые оксиды никеля (ГОСТ 17607-72 «ч.д.а.»), цинка (ГОСТ 10262-72 «ч.д.а.»), меди (ГОСТ 16539-79 «ч.д.а.»), железа (ТУ 6-09-4783-83 «ММ-1»). Исходные компоненты смешивали в ходе совместного измельчения в вибрационной мельнице М-50 в течение 5 часов. Синтез ферритовой шихты проводили прокалкой смеси при 920°С в туннельной печи с воздушной средой. Синтезированные порошки измельчали мокрым помолом в аттриторе в течение 10 часов до удельной поверхности 6000 см²/г, соответствующее среднему размеру частиц 2 мкм. В измельченные порошки вводили крупные частицы никель-цинкового феррита размерами 100-300 мкм того же состава, полученных дроблением на валковой дробилке бракованных спеченных при 1300°С изделий в количестве от 0,4 до 2,6% масс. Требуемые размеры крупной фракции контролировали отсевом шихты после дробилки через сетки с размерами ячеек 100, 180, 300 мкм. Перемешивание крупных частиц с тонко измельченной шихтой проводили в коническом смесителе.

В приготовленную смесь вводили связку в виде водного раствора поливинилового спирта с целью приготовления гранулированного порошка. Из гранулированных порошков изготавливали пластины 60х60х6 мм прессованием под давлением 100 МПа, которые затем спекали в туннельной печи при 1300°С. Для сравнения изготавливали пластины из шихты, полученной по известному способу [2] (Патент США №6146545). Усредненные данные по измерению частотной зависимости коэффициента отражения радиоволн от поверхности пластин приведены в таблице.

№ п/п Добавки крупной фракции размером частиц, % масс. Коэффициент отражения, дБ Примечание при частоте поля менее 100 мкм 100-180 мкм 180-300 иеи более 300 мкм 30 МГц 200 МГц 1000 МГц 1 - - - - -23 -24 -21 Прототип 2 0,4 - - - -24 -27 -23 Выход за пределы 3 0,5 - - - -25 -28 -25 Выход за пределы 4 1,5 - - - -27 -29 -27 Выход за пределы 5 2,5 - - - -26 -27 -25 Выход за пределы 6 2,6 - - - -24 -26 -23 Выход за пределы 7 - 0,4 - - -28 -29 -25 Выход за пределы 8 - 0,5 - - -30 -34 -30 Согласно формуле 9 - 1,5 - - -32 -37 -34 Согласно формуле 10 - 2,5 - - -30 -34 -33 Согласно формуле 11 - 2,6 - - -27 -29 -28 Выход за пределы 12 - - 0,4 - -26 -29 -25 Выход за пределы 13 - - 0,5 - -29 -34 -30 Согласно формуле 14 - - 1,5 - -32 -36 -34 Согласно формуле 15 - - 2,5 - -30 -35 -32 Согласно формуле 16 - - 2,6 - -28 -29 -29 Выход за пределы 17 - - - 0,4 -25 -27 -24 Выход за пределы 18 - - - 0,5 -26 -28 -26 Выход за пределы 19 - - - 1,5 -27 -29 -28 Выход за пределы 21 - - - 2,5 -26 -28 -27 Выход за пределы 22 - - - 2,6 -25 -27 -25 Выход за пределы

Как видно из данных таблицы, изготовление радиопоглощающих никель-цинковых ферритов по предлагаемому способу позволяет значительно снизить отражение радиоволн от поверхности пластин с -21…-24 дБ у прототипа до -30…37 дБ в предложенном способе. Ухудшение параметров при выходе за пределы изобретения можно объяснить либо недостаточным количеством крупных зерен, образующихся при спекании ферритов (при введении менее 0,5% масс. крупной фракции размером 100-300 мкм или при ведении фракции размером менее 100 мкм), либо уменьшением доли мелкозернистой матрицы в микроструктуре (при введении более 2,5% масс. крупной фракции размером 100-300 мкм или при введении фракции размером более 300 мкм). Определенное количество мелкозернистой матрицы требуется для закрепления доменных стенок по границам крупных зерен с целью обеспечения резонанса магнитных доменных стенок.

Литература

1. Патент США US №5,711,893 Ni-Cu-Zn ferrite U.S. Class: 252/62.62; 252/62.59;252/62.6 International Class: C04B 35/26 (20060101); H01F 1/34 (20060101); H01F 1/12 (20060101); C04B 035/28 Inventor Park Jonghak (Seoul, KR) Assignee: Samsung Corning Co., Ltd. (Suwon, KR) Filed: October 23,1995.

2. Патент США US № 6146545 Radio wave absorbent U.S. Class: 252/62.56 International Class: H01Q 17/00 (20060101); C04B 035/01 Inventor: Murase; Taku (Tokyo, JP) ssignee: TDK Corporation (Tokyo, JP) Filed: December 2, 1999.

Изобретение относится к технологии радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в производстве безэховых камер, обеспечивающих исключение отражения радиоволн от стен камеры. Повышение радиопоглощающих свойств феррита в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц является техническим результатом предложенного изобретения. Радиопоглощающий никель-цинковый феррит получают путем синтеза ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа; при этом после измельчения синтезированной шихты, перед ее гранулированием, в шихту вместе со связкой вводят крупные частицы никель-цинкового феррита того же состава, с размером 100-300 мкм, в количестве 0,5-2,5% масс. Крупные частицы керамики могут быть подготовлены, например, путем дробления бракованных по показателям формы спеченных изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

1. Способ получения радиопоглощающего никель-цинкового феррита, включающий синтез ферритового порошка из оксидов никеля, цинка и железа, измельчение синтезированной шихты до размеров частиц 1-3 мкм, гранулирование шихты с введением связки, прессование заготовок и спекание, отличающийся тем, что в шихту, перед гранулированием, со связкой вводят крупные частицы никель-цинкового феррита того же состава с размерами 100-300 мкм, в количестве 0,5-2,5 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупные частицы никель-цинкового феррита получают путем дробления готовых изделий.