[发明专利]一种自体取向的Z型六角铁氧体基板的制备方法

说明书

一种自体取向的Z型六角铁氧体基板的制备方法，属于磁性材料技术领域。首先采用水热法获得M相为主晶相的前驱物粉末，该M相前驱物具有直径厚度比大、粒度分布均匀、不团聚等优点，是非常理想的织构化生长模板，无需额外的晶粒模板；本发明方法得到的Z型六角铁氧体基板具有自体取向的特性，该Z型六角铁氧体的取向无需经过复杂的流延工艺，也不需要外加磁场，且得到的Z型六角铁氧体的比饱和磁化强度经过自体取向后可达到51.3emu/g，经计算其在(0 0 l)方向的取向度提升至66.2％。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种自体取向的Z型六角铁氧体(Sr₃Co₂Fe₂₄O₄₁)基板的制备方法。

背景技术

各向异性磁性材料在不牺牲其他性能的条件下，能有效提高磁导率，对器件的性能提升及小型化具有重要的意义。单晶材料是一种非常理想的材料，它成分均匀，基本无空隙，拥有极其良好的磁各向异性，但是单晶铁氧体制造工艺复杂、成本高，因此，目前应用最广泛的仍然是多晶铁氧体材料。多晶铁氧体材料的晶粒取向混乱，更接近于各向同性材料，其性能远不如单晶铁氧体。为了有效利用多晶铁氧体的各向异性，研究工作者提出了各种方法来制备具有晶粒取向的织构化材料。

对于磁性较强的铁氧体材料，其织构化方法通常是在成型或烧结时施加外磁场进行取向，该方法需要很强的外加磁场，对设备要求较高，且不适用于无磁性或弱磁性材料。对于无磁性或弱磁性的铁氧体材料，其织构化方法通常为流延处理或拓扑生长，流延工艺复杂且需要加入多种添加物，易引入杂质，拓扑生长则需要额外制备生长模板且效果不理想。

Z型六角铁氧体(Sr₃Co₂Fe₂₄O₄₁)的理论铁磁共振频率为3.4GHz左右，比尖晶石材料高一个数量级，在300MHz-1GHz频段有优异的软磁性能，在信息存储、磁电传感等领域有巨大的潜力。目前，关于Z型六角铁氧体材料取向度改善的方法被相继报道：申请号为201710657036.0，发明名称为“一种各向异性Co₂Z型六角铁氧体磁芯及其制备方法”的中国专利，其公开了一种各向异性Co₂Z型六角铁氧体磁芯，采用固相烧结法预烧后进行流延处理，最后烧结得到铁氧体磁芯，通过流延处理对材料进行水平取向，获得了Z型六角铁氧体易磁化轴取向一致的磁芯。申请号为201410759111.0，发明名称为“一种高取向度钴铁氧体磁致伸缩材料的制备方法”的中国专利，其公开了一种高取向度钴铁氧体磁致伸缩材料，该铁氧体材料的制备方法如下：将N，N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，按比重(4～20)：1混合并溶解于去离子水中，得到的溶液与钴铁氧体粉末和分散剂聚丙烯酰胺混合，球磨2～40h，再加入引发剂过硫酸铵和催化剂N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，混合均匀后进行除泡处理5-30min，然后置于磁场中进行取向，采用脉冲磁场，磁场最小值为0，幅值为50～2000Oe，频率为0.5～100Hz，取向时间为2～30min，最后经烧结处理得到具有取向度的铁氧体材料。“Textured Z-type hexaferrites Ba₃Co₂Fe₂₄O₄₁ceramics with high permeability byreactive templated grain growth method，Journal of the European CeramicSociety 36(2016)2519–2524”报道了采用反应模板生长法制备织构化的Z型六角铁氧体，首先制备M相和Y相铁氧体，将M相进行粗糙化处理，使其晶粒变为直径厚度比大的片状，再将M和Y混合均匀后进行流延处理，最后烧结获得织构化的Z型六角铁氧体。由此可见，现有改善铁氧体材料的取向度的方法均较为复杂，且不能获得理想的取向度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自体取向的Z型六角铁氧体(Sr₃Co₂Fe₂₄O₄₁)基板的制备方法。