Ферритовый материал

Авторы патента:

H01Q17/00 - Устройства для поглощения излучаемых антенной волн; комбинированные конструкции из таких устройств с активными антенными элементами или системами

H01F1/34 - Магниты; индуктивности; трансформаторы; выбор материалов, обеспечивающих магнитные свойства (керамические составы на основе ферритов C04B 35/26; сплавы C22C; термомагнитные приборы H01L 37/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные акустические электромеханические преобразователи H04R)

Владельцы патента RU 2540971:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО-1" (RU)

Заявлен ферритовый материал с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции. Ферритовый материал получен из смеси порошков, содержащей Fe₂O₃, Li₂CO₃, MnCO₃, Bi₂O₃, ZnO, CdO, SnO₂, TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид железа 71,39±0,1, карбонат лития 5,61±0,1, оксид цинка 8,58±0,1, оксид кадмия 5,41±0,1, оксид олова 3,18±0,1, оксид титана 0,69±0,03, карбонат марганца 4,84±0,1, оксид висмута 0,3±0,03. Ферритовый материал получают по обычной керамической технологии. Снижение диэлектрических потерь и повышение значения остаточной индукции в заявленном материале является техническим результатом изобретения, что позволяет его использовать при изготовлении высокоэффективных СВЧ-элементов дальнодействующих антенн. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к ферритовым материалам, предназначенным для использования в сверхвысокочастотных (СВЧ) системах, например в антенных элементах фазированных антенных решеток, в частности к ферритовым материалам с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции. Известно, что различные свойства ферритовых материалов, влияющие на возможность их использования в различных системах, зависят определенным образом от некоторых внешних факторов и параметров самого материала. Так, на намагниченность ферритового материала влияет окружающая температура: намагниченность с увеличением температуры уменьшается до достижения температуры точки Кюри, при которой она исчезает, т.е. материал становится парамагнетиком. Следовательно, для того чтобы состав имел высокую намагниченность, он должен иметь более высокое значение точки Кюри. Кроме того, на эксплуатационные свойства материала оказывают существенное влияние такие параметры, как диэлектрические потери, структура материала и др. Причем высокое значение остаточной магнитной индукции положительно сказывается, например, на быстродействии локационных систем, а мелкозернистость структуры повышает прочность изделий и позволяет существенно снизить негативное влияние немагнитных зазоров.

Известен ферритовый материал литий-титановой системы, содержащий, мас.%:

Li₂CO₃	33,53
Fe₂O₃	24,16
TiO₂	42,31

(см. «Кристаллохимия феррошпинелей.» Бляссе Ж. Перевод с англ. Под ред. Б.Е. Левина. М., «Металлургия», 1968, стр.134).

Этот материал имеет температуру точки Кюри равную -148°C, и, следовательно, при рабочих температурах порядка - 50°C он становится парамагнитным, не имея намагниченности и соответствующих ей свойств.

Известен ферритовый материал, имеющий состав

$L i_{a}^{+} R_{b}^{n +} F e_{c}^{3 +} N b_{x}^{5 +} O_{4}$ ,

где a+b+c+x=3 и a+nb+5x+3c=8,

$R_{b}^{n +} = C u, M n, C o, N i, Z n, C r, C d, V, T i$ ,

а ферриты с намагниченностью I_S=320,390 кА/м составов

Li_0,38Co_0,025Ni_0,075Zn_0,16Nb_0,01Fe_2,35O_4,00

Li_0,31Co_0,030Ni_0,075Zn_0,27Cu_0,03Nb_0,01Fe_2,28O_4,00

(см. патент ФРГ №2346403 от 14.09.73 г.).

Материал обладает достаточно плотной мелкозернистой структурой, повышающей его прочность.

Однако этот материал имеет в своем составе молекулы кобальта, что приводит к достаточно высоким потерям в миллиметровом диапазоне длин волн (суммарный тангенс магнитных и диэлектрических потерь составляет (5-8)·10^-3).

Известен состав для получения ферритового материала, содержащий, мас.%:

Fe₂O₃	19,19-37,42	Li₂CO₃	2,91-3,09
ZnO	8,21-8,72	MnCO₃	12,13-12,88
TiO₂	0,17-21,42	Fe	18,92-34,45.
Bi₂O₃	0,24-0,25

(см. патент РФ №2009561 от 31.08.1992).

Этот материал позволяет получить ферритовый материал с величиной резонансных потерь ниже 0,30 дБ. Однако недостатками такого ферритового материала являются его большие магнитные потери при высокой намагниченности.

Близким по основным характеристикам к заявленному является ферритовый материал, имеющий нормализованное обозначение 1СЧ12 по Каталогу «Сверхвысокочастотные магнитные и диэлектрические материалы», СПб., ОАО Завод «Магнетон», 2001. (см. ниже таблицу).

Этот материал обладает хорошими эксплуатационными свойствами и достаточно широко применяется в системах СВЧ. В то же время он имеет повышенные значения диэлектрических потерь и крупнозернистую структуру, а также повышенные значения квадратности петли гистерезиса, что понижает его радиолокационные качества и конструктивную прочность и долговечность.

Известен также ферритовый материал, содержащий оксиды лития, титана, цинка, марганца, железа и фторид лития при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид лития Li₂O - 2,753-3,39, оксид титана TiO₂ - 0,001-5,71, оксид цинка ZnO - 7,67-7,903, оксид марганца MnO₂ - 4,12-6,21, оксид железа Fe₂O₃ - 76,98-83,285, фторид лития LiF - 0,20-0,40 (см. патент РФ №2291509 от 14.06.2005).

Этот материал используется в технике СВЧ и создан для снижения значений температурного коэффициента намагниченности насыщения, повышения выхода годных невзаимных развязывающих СВЧ-устройств путем повышения стабильности значений намагниченности в рабочем интервале температур -60-+85°C при сохранении высоких значений намагниченности насыщения. Однако известный материал обладает достаточно высокими значениями диэлектрических потерь, порядка (7-8)10^-4, что серьезно ухудшает его эксплуатационные качества при использовании в системах фазированных антенных решеток.

Известно изобретение, относящееся к ферритовому материалу, предназначенному для использования в развязывающих СВЧ-устройствах миллиметрового диапазона длин волн и содержащему компоненты в следующем соотношении (мол. доли): оксид лития 0,395-0,475; оксид титана 0,005-0,15; оксид цинка 0,20-0,21; оксид марганца 0,1-0,3; оксид ниобия 0,020-0,035; оксид железа 2,175-2,395 (см. патент РФ №2247436 от 15.02.88).

Техническим результатом известного изобретения является снижение магнитных и диэлектрических потерь в миллиметровом диапазоне длин волн при сохранении намагниченности насыщения. Для этого материала, несмотря на некоторое снижение потерь, суммарный тангенс магнитных и диэлектрических потерь равен tg^δ=6,0×10^-4 при I_s=360 кА/м, что для использования в современных технических средствах является достаточно высоким.

Дополнительно он обладает высокими значениями температурного коэффициента намагниченности насыщения - TKJ_s порядка 0,15%/град., что также затрудняет использование данного ферритового материала в невзаимных развязывающих СВЧ-устройствах, работающих в интервале температур -60-+85°C, миллиметрового диапазона длин волн.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание ферритового материала с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции для обеспечения повышенного КПД и дальнодействия антенны.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка и создание ферритового материала, имеющего пониженное значение квадратности петли гистерезиса, а также мелкозернистую структуру с высокой плотностью для повышения прочности изделий и точности их механической обработки.

Таким образом, настоящее изобретение создавалось для решения комплексной задачи - получить новый материал для изготовления высокоэффективных СВЧ-элементов для устройств миллиметрового диапазона длин волн.

Для решения указанных и других задач заявляется новый ферритовый материал, полученный из смеси порошков, содержащей Fe₂O₃, Li₂CO₃, MnCO₃, Bi₂O₃, ZnO, CdO, SnO₂, TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- оксид железа 71,39±0,1

- карбонат лития 5,61±0,1

- оксид цинка 8,58±0,1

- оксид кадмия 5,41±0,1

- оксид олова 3,18±0,1

- оксид титана 0,69±0,03

- карбонат марганца 4,84±0,1

- оксид висмута 0,3±0,03.

Введение в состав оксида цинка (ZnO) обеспечивает высокую остаточную магнитную индукцию. Оксид кадмия (CdO) снижает квадратность петли гистерезиса и способствует увеличению плотности структуры материала феррита при уменьшении среднего размера зерна. Добавлением оксида олова (SnO₂) и оксида титана (TiO₂) в указанных количествах снижают диэлектрические потери.

Заявленный ферритовый материал, которому заявитель дал наименование «ФЕРРИТ Марки 1СЧ-380», получают по обычной керамической технологии. В качестве исходных компонентов используют порошки оксидов и карбонатов, соответствующие квалификации чистоты «Ч» и «ХЧ».

Указанные порошки смешивают в соотношениях, указанных в формуле настоящего изобретения, ферритизуют при температуре 960±40°C в течение 2-5 часов, затем размалывают в стальных мельницах, после чего прессуют детали, которые спекают на воздухе при температуре 1050±50°C в течение 8-12 часов. Скорость нагрева и охлаждения составляет 200±50°C/ч.

Примеры осуществления настоящего изобретения представлены в таблице.

Сравнительные данные представлены относительно нормализованного ферритового материала, указанного в Каталоге «Сверхвысокочастотные магнитные и диэлектрические материалы». СПб., ОАО Завод «Магнетон», 2001.

1. Ферритовый материал, полученный из смеси порошков, содержащей Fe₂O₃, Li₂CO₃, MnCO₃, Bi₂O₃, ZnO, CdO, SnO₂, TiO₂,
находящихся при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- оксид железа 71,39±0,1
- карбонат лития 5,61±0,1
- оксид цинка 8,58±0,1
- оксид кадмия 5,41±0,1
- оксид олова 3,18±0,1
- оксид титана 0,69±0,03
- карбонат марганца 4,84±0,1
- оксид висмута 0,3±0,03.

Изобретение относится к области радиотехники, касается вопроса применения полимерных композитов в составе устройства для снижения радиолокационной заметности и решает задачу оптимизации конструкции по радиопоглощающим свойствам.

Устройство для уменьшения электромагнитного фона, создаваемого электронными устройствами, и способ работы этого устройства // 2533687

Изобретение относится к области защиты окружающей среды от электромагнитного фона. Технический результат - повышение эффективности нейтрализации электромагнитного фона.

Поглотитель электромагнитных волн // 2532256

Изобретение относится к антенной технике, в частности к поглотителям электромагнитных волн, используемых в конструкциях антенн для оптимизации их радиотехнических характеристик, устранения резонансных явлений и уменьшения паразитных отражений от проводящих объектов, расположенных вблизи антенн.

Углеродсодержащая композиция для радиозащитных материалов // 2519244

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к составу углеродсодержащей композиции для получения радиозащитных материалов. Композиция содержит 5-16 мас.% ультрадисперсного активного углерода со средним размером частиц 5-100 нм и удельной поверхностью 16-320 м2/г, диспергатор в виде водного раствора натриевого стекла и стабилизатор в виде насыщенного раствора лингосульфоната аммония.

Многофункциональный поглотитель электромагнитных волн // 2510951

Изобретение относится к антенной технике, а именно к поглотителям электромагнитных волн, и может быть использовано при оснащении безэховых камер и экранированных помещений.

Способ изготовления объемных поглотителей свч-энергии // 2510926

Изобретение относится к области изготовления объемных поглотителей СВЧ-энергии из высокотемпературного поглощающего материала, применяемых в высокочастотных трактах радиоэлектронной аппаратуры.

Способ изготовления поглощающего покрытия // 2503103

Изобретение относится к способу изготовления поглощающего покрытия, обеспечивающего поглощение в инфракрасном диапазоне длин волн для создания эталонов абсолютно черного тела в имитаторах излучения для аппаратуры дистанционного зондирования земли со стабильными характеристиками.

Полимерный композиционный материал для радиоэлектронной техники // 2502767

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к полимерным композиционным материалам, предназначенным для поглощения высокочастотной энергии в СВЧ-устройствах.

Поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления // 2500704

Изобретение относится к радиопоглощающему материалу, содержащему полимерное связующее и наполнитель, состоящий из порошкообразного карбонильного железа. При этом в наполнитель введены дискретные углеродные волокна в соотношении, мас.%: дискретные углеродные волокна 40-10, порошкообразное карбонильное железо 60-90, при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее 85-15, наполнитель 15-85.

Малоотражающее покрытие на основе омега-частиц и способ его изготовления // 2497245

Изобретение относится к малоотражающим покрытиям и может быть использовано в наземной, наводной, авиационной и космической технике, а также в объектах и устройствах бытового назначения для уменьшения радиолокационной заметности объектов.

Лист из текстурированной электротехнической стали // 2540244

Изобретение относится к листу из текстурированной электротехнической стали. Для подавления шума у реального трансформатора, который сконфигурирован из стального листа, имеющего канавки, полученные в нем для измельчения магнитных доменов, на лист из текстурированной электротехнической стали, имеющий на одной поверхности канавки для измельчения магнитных доменов, нанесены форстеритная пленка и создающее натяжение покрытие на имеющей и не имеющей канавки поверхности стального листа, причем создающее натяжение покрытие нанесено на поверхность, имеющую канавки, в количестве А(г/м2) и на поверхность, не имеющую канавок, - в количестве В (г/м2), и количества покрытий А и В ограничены попаданием в пределы предварительно определенного диапазона.

Способ изготовления листа из текстурированной электротехнической стали // 2539274

Изобретение относится к области металлургии. Сляб получают из стали, содержащей, мас.%: С 0,020-0,15, Si 2,5-7,0, Mn 0,005-0,3, кислотно-растворимый алюминий 0,01-0,05, N 0,002-0,012, по меньшей мере один из S и Se с их общим содержанием 0,05 или менее, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Способ производства магнитов из редкоземельных металлов // 2538272

Изобретение относится к электротехнике, к магнитам из редкоземельных металлов. Технический результат состоит в повышении коэрцитивной силы без добавления большого количества таких редкоземельных металлов, как Dy и Tb.

Магнитный материал и изделие, выполненное из него // 2537947

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитному материалу, содержащему празеодим, железо, кобальт, бор, медь и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы гадолиний (Gd), диспрозий (Dy), самарий (Sm), церий (Ce).

Способ спекания радиопоглощающих магний-цинковых ферритов // 2537344

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению радиопоглощающих ферритов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности.

Способ повышения ресурса и надежности устройств с нанодисперсной магнитной жидкостью // 2536863

Изобретение относится к электротехнике, к приборостроению и машиностроению, и может быть использовано при изготовлении устройств с нанодисперсной магнитной жидкостью.

Способ спекания радиопоглащающих магний-цинковых ферритов // 2536151

Способ получения полосы из электротехнической стали с ориентированным зерном и полученная таким образом электротехническая сталь с ориентированным зерном // 2536150

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению полосы из электротехнической стали с ориентированным зерном (GOES). Для повышения магнитных характеристик расплавленную сталь, легированную кремнием, непрерывно разливают в заготовку, имеющую толщину в диапазоне от 50 до 100 мм, и подвергают горячей прокатке в многочисленных однонаправленных прокатных клетях для получения рулонов готовой горячекатаной полосы, имеющей толщину в диапазоне от 0,7 до 4,0 мм, с последующими непрерывным отжигом горячекатаной полосы, холодной прокаткой, непрерывным отжигом холоднокатаной полосы для инициирования первичной рекристаллизации и необязательно обезуглероживанием и/или азотированием, нанесением покрытия на отожженную полосу, отжигом намотанной в рулон полосы для инициирования вторичной рекристаллизации, непрерывным термическим выравнивающим отжигом отожженной полосы и нанесением на отожженную полосу покрытия для электрической изоляции, и продукт, полученный таким образом.

Способ получения ферритовых изделий путем радиационно-термического спекания // 2536022

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению магнитомягких ферритовых материалов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности.

Способ получения листа из нетекстурированной электротехнической стали // 2534638

Изобретение относится к области металлургии. Для получения листа из нетекстурированной электротехнической стали с высокой плотностью магнитного потока в направлении прокатки осуществляют горячую прокатку исходного материала из стали, содержащей в мас.%: С не более 0,03, Si не более 4, Мn 0,03-3, Аl не более 3, S не более 0,005, N не более 0,005 и остальное Fe и неизбежные примеси, отжиг в горячей зоне, холодную прокатку и окончательный отжиг, при этом размер кристаллического зерна перед холодной прокаткой доводят до не более 100 мкм, а окончательный отжиг осуществляют быстрым нагревом до температуры, превышающей температуру рекристаллизации, со средней скоростью повышения температуры не менее 100°С/с.

Ферритовый материал // 2543523

Заявленное изобретение относится к ферритовым материалам с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции, которые могут быть использованы в сверхвысокочастотных (СВЧ) системах, например в антенных элементах фазированных антенных решеток. Ферритовый материал получен из смеси порошков из Fe2O3, Li2CO3, Bi2O3, ZnO, NiO, Na2CO3, MnCO3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид железа 71,38±0,1, карбонат лития 4,17±0,05, карбонат натрия 0,79±0,03, оксид цинка 10,39±0,1, оксид никеля 3,18±0,05, карбонат марганца 9,79±0,1, оксид висмута 0,3±0,03. Снижение диэлектрических потерь и повышение значения остаточной магнитной индукции материала является техническим результатом изобретения. Кроме того, мелкозернистая структура ферритового материала позволяет повысить прочность изделий и точность их механической обработки. 1 табл.