[发明专利]一种沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属磁性材料领域，具体涉及一种沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉及其制备和应用。

背景技术

计算机技术和信息技术的迅猛发展促使软磁材料及其器件向更高的使用频段发展。当前，不论是高性能的新型电感器件还是抗电磁干扰和隐身等涉及电磁兼容和国家安全领域的电磁波吸收体，都对能工作在GHz频段的软磁材料有十分强烈的需求，不仅用量越来越大，且对其性能要求也不断提高：希望在截止频率更高的前提下，仍然具有高的微波磁导率。目前广泛使用的材料是易面型的Co₂Z铁氧体材料，由于该材料面外各向异性场不高，饱和磁化强度也低，导致该材料不仅截止频率不高，且GHz频段的磁导率也较低(Journal of AppliedPhysics,97,(2005),013905)；Journal of Applied Physics,107,(2010),09A958，IEEE Transactions on Magnetics,49,(2013),986及中国专利CN101226801，CN101065009A报道的片状铁基金属类软磁材料，虽然其高的饱和磁化强度提升了材料的磁导率，但其面外各向异性场的极限等于退磁场，致使其截止频率较低，只有2～4GHz；Chinese Physics Letter,25,(2008),1068.,专利CN101707108B和CN101699577B报道的易面型稀土软磁材料有很高的面外各向异性场，有望大幅提升截止频率，但所报道的微粉为无规则颗粒，尺寸在微米量级，在GHz频段涡流严重，另外，无规则形貌引起的颗粒内部退磁场效应致使其磁导率不高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种片状稀土金属高频软磁材料，这种材料既有高的截止频率又有高的微波磁导率，同时具有低的涡流损耗，可使用在1-10GHz频段范围内的高频通讯、电磁兼容、抗电磁干扰和微波吸收，也可用作隐身涂层。

本发明一种沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉，该微粉是金属间化合物RCo₁₇的片状微粉，微粉晶粒的C晶面与片的面平行，片的厚度在亚微米尺寸，宽度在微米尺寸，所述微粉晶粒属于菱方结构，具有强的负磁晶各向异性。

所述R代表Nd，Ce，Y，Pr中的一种或几种按任意比组合。

一种沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉的制备方法，按照以下步骤进行：

在氩气保护下，将按比例配比的稀土金属和钴熔炼成铸锭，将铸锭在900～1100℃下，加热96～144h，进行充分均化成相处理；之后先将铸锭手工研磨至100微米以下，然后放入玛瑙罐中球磨0～3小时，球磨时球料质量比为10～30：1，保护剂为异丙醇；最后将材料转入钢罐，在正庚烷和二甲基硅油的混合介质中球磨2～6h,使颗粒沿C面定向断裂成片状微粉，球磨时介质和料质量比为20～40：1。

所述稀土金属为钕、铈、钇、铺中的一种或几种按任意比组合。

所述正庚烷和二甲基硅油体积比100～200：1。

一种沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉的应用，用所述沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉制备高频复合材料，用于1-10GHz频段的电感器、吸波片、噪声抑制器和隐身涂层。

所述高频复合材料的制备方法，按照以下步骤进行：

将沿C晶面断裂的片状高频软磁微粉与高分子材料混合均匀直接使用，或在强磁场中旋转取向，直至固化，使微米片的面平行排列，进一步提升微波磁性；软磁微粉与粘接剂的体积比为0.1～2：1。

所述高分子材料为双相环氧树脂、热固化环氧树脂、橡胶、聚乙烯、或聚丙烯。

本发明微粉晶粒的C晶面与片的面平行，片的厚度在亚微米尺寸，宽度在微米尺寸，这种材料分子式为RCo₁₇，属于菱方结构，与已报道的Sm₂Co₁₇，Tm₂Co₁₇，Er₂Co₁₇永磁材料不同，本发明材料具有强的负磁晶各向异性，属软磁材料。

本发明所述的材料属于菱方结构，具有强的负磁晶各向异性，是一种易面型软磁材料，即在每一个晶粒内都存在一个易磁化面(晶体的C面)。

本发明材料的C面和微米片的面平行，材料总的面外各向异性场由磁晶各向异性等效场和颗粒的退磁场叠加而成，能有效提升材料的截止频率。

本发明材料的C面和微米片的面平行，受微波磁场的驱动，磁化强度在C面内进动所受的退磁场小，能有效提升材料的磁导率。