[发明专利]提高Fe-Si-Al粉体电磁波吸收性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁波吸波技术。

背景技术

传统的尖晶石铁氧体吸波材料由于微波复磁导率不够高，采用它们制备的电磁波吸收涂层通常较厚，另外它们还具有密度大，温度稳定性差等缺点。以片状金属软磁合金粉体为代表的吸收剂，具备在微波频段内比尖晶石铁氧体大得多的复磁导率。若将它们用于制备电磁波吸收剂，将能大幅地减小吸波涂层厚度，较大地改善吸波涂层的温度稳定性。然而由于这类合金具有较高的电导率，使得这类合金具备远大于磁导率的介电常数，在吸波材料设计中电磁参数(磁导率及介电常数)严重失配，从而导致这类材料潜在的电磁波吸收性能没能发挥出来。为此人们前期尝试过通过在合金粉体表面包覆SiO₂来改善吸波性能，并发现SiO₂包覆不仅降低了介电常数，而且使得磁导率也有了一定的下降，使得SiO₂包覆软磁粉体并不能很好地改善吸波性能。因此，如何制备片状软磁合金粉体，并在其外表面包覆高电阻率的物质，在不损害磁性吸收剂微波磁导率的情况下，大幅降低粉体的微波介电常数，实现大幅提高磁性吸收剂的微波吸收性能的目的。

本发明针对这些问题，研究出了一种通过在片状Fe-Si-Al粉体表面化学包覆尖晶石铁氧体的方法。由于尖晶石铁氧体本身具备较好的软磁性能和较大的电阻率，发现包覆尖晶石铁氧体后的Fe-Si-Al粉体材料的介电常数得以大幅降低，同时提高了粉体的微波磁导率，从而大大地改善了Fe-Si-Al合金粉体的磁导率和介电常数的失配状况，最终使得片状Fe-Si-Al粉体材料的吸波性能大幅提高。本发明提出的采用尖晶石铁氧体化学包覆片状Fe-Si-Al粉体可用于微波频段的电磁波吸收剂，开发电磁澡声抑制器以提高电子产品的抗电磁干扰能力，以及在军事电磁对抗领域均具有较好的市场前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提高Fe-Si-Al粉体电磁波吸收性能的制备方法(成分中各元素的质量百分比为：Fe：82.6-x-y，Si：10.3+x，Al：7.1+y，|x|≤0.7，|y|≤1.7)，其特征在于，包括下述步骤：

1)对Fe-Si-Al软磁合金粉体作球磨扁平化处理，使其平均直径为1～100μm，厚度为0.1～5μm；

2)将步骤1)所得粉体快速机械搅拌分散于水中并从容器底部通入空气；

3)根据所要包覆尖晶石铁氧体，即(Me1_xMe2_yMe3_z)Fe₂O₄的成分，分别配置相应摩尔比的含Me1、Me2、Me3的混合盐溶液，Me1，Me2和Me3分别为Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺之一，Me1，Me2和Me3可以为各不相同的三种元素，或者其中之二为同一种元素，或者三者为同一种元素；x，y和z取值范围为：0≤x≤1，0≤y≤1和0≤z≤1，并且x+y+z＝1；以及，依据相应摩尔比配置强碱溶液；

4)在25～80℃水浴加热下搅拌步骤2)所得的分散溶液；

5)向经过步骤4)处理后的溶液中加入步骤3)制备的盐溶液和强碱溶液；

6)反应结束，清洗粉体，干燥，退火，得到铁氧体包覆Fe-Si-Al粉体，即高吸波性能Fe-Si-Al粉体。

进一步的，所述步骤5)中，以1～5ml/min的滴定速度向分散液中同时滴定盐溶液和强碱溶液，盐溶液和强碱溶液的滴定速度相同。所述步骤6)中，反复用去离子水清洗改性后粉体，除去杂质离子并干燥，干燥温度为40～80℃，干燥时间为3～8h；将干燥后的粉体置于高温炉里退火处理，即得铁氧体包覆Fe-Si-Al粉体；退火温度为400～550℃，退火时间为3～5h。

本发明提出的通过在软磁合金Fe-Si-Al的片状颗粒上包覆高电阻率的软磁尖晶石铁氧体实现大幅提高其微波吸收性能的制备方法，与其它方法所得到的软磁粉体相比，其优点在于：

a.本发明采用高电阻率的尖晶石铁氧体生长包覆片状Fe-Si-Al的方法，大幅降低了介电常数，同时提高了粉体的微波磁导率，大大地改善了其磁导率和介电常数的失配状况，并使其吸波性能大幅提高。而包覆层厚度可以通过包覆铁氧体反应时间和浓度来控制。

b.采用本发明所制备的材料，吸波性能有很大改善，提高了电子产品的抗电磁干扰能力，以及在军事电磁对抗领域均具有较好的市场前景。

附图说明