Ферритовый материал

Авторы патента:

Григорьева Наталья Борисовна (RU)

Федоров Владимир Владимирович (RU)

Смирнов Александр Дмитриевич (RU)

Яковлева Ольга Геннадьевна (RU)

Егоров Сергей Владимирович (RU)

Жданова Камилла Дмитриевна (RU)

Иванова Валентина Ивановна (RU)

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)

C04B35/40 - с оксидами редкоземельных металлов

Владельцы патента RU 2573601:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "ФЕРРИТ-ДОМЕН" (RU)

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн. Ферритовый материал с большой шириной линии спиновых волн содержит в качестве базового состава оксиды железа, гадолиния и иттрия, и дополнительно оксид самария, при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид иттрия (Y₂O₃) - 27,2÷27,5, оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 22,4÷22,6, оксид самария (Sm₂O₃) - 1,1÷1,2, оксид железа (Fe₂O₃) - остальное. Увеличение ширины линии спиновых волн с намагниченностью насыщения материала 1200 Гс, шириной кривой ферромагнитного резонанса - 140 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10^-4, температурой Кюри не менее 270°, на частоте 9,5 ГГц не менее 20 эрстед, является техническим результатом изобретения. 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к электронной технике и касается создания ферритовых материалов с высокими значениями ширины спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе в приборах высокого уровня мощности.

Данный материал должен обладать следующими характеристиками:

- заданной величиной намагниченности насыщения - 4πμ_s;

- заданной величиной диэлектрической проницаемости -

- низким значением тангенса угла диэлектрических потерь - tgδ_ε;

- высокой температурой Кюри - θ;

- малой шириной кривой ферромагнитного резонанса - ΔH.

При создании такого ферритового материала должна быть решена задача обеспечения указанных характеристик при одновременном получении величины ширины линии спиновых волн (ΔНк) не менее 20 Э.

Известен ферритовый материал по авторскому свидетельству №393773, H01F 1/34, где с целью увеличения ширины линии спиновых волн в него введены оксиды гадолиния и тербия при следующем соотношении компонентов, вес, %:

оксид иттрия (Y₂O₃) - 19,93÷15,39;

оксид индия (In₂O₃) - 1,64÷4,81;

оксид алюминия (Al₂O₃) - 0,60÷2,94;

оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 32,21÷36,64;

оксид тербия (Tb₂O₃) - 0,22÷1,48;

оксид железа (Fe₂O₃) - остальное.

Однако этот материал имеет низкую намагниченность насыщения (615-810 Гс), большой тангенс угла диэлектрических потерь - (2,8÷4,0)·10^-4.

Известен также ферритовый материал с намагниченностью 1200 Гс по авторскому свидетельству №693446, H01F 1/34, имеющий температуру Кюри 270°С со следующим соотношением компонентов, вес. %:

оксид иттрия (Y₂O₃) - 27,83;

оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 16,49;

оксид кальция (СаО) - 1,95;

оксид индия (In₂O₃) - 1,64;

оксид ванадия (V₂O₅) - 1,60;

оксид марганца (Mn₂O₃) - 1,10;

оксид железа (Fe₂O₃) - 49,39.

Однако ширина линии спиновых волн этого ферритового материала не превышает 8 эрстед.

Известен ферритовый материал (каталог ОАО «НИИ «Феррит-Домен» "Приборы, изделия, материалы" 2010 г.), содержащий в составе оксиды железа, иттрия, гадолиния и марганца следующего состава:

оксид иттрия (Y₂O₃) - 27,8÷28,2;

оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 22,3÷22,6;

оксид железа (Fe₂O₃) - остальное;

оксид марганца (Mn₂O₃) - 1,18÷1,21.

Данный материал имеет следующие основные характеристики:

- намагниченность насыщения (4πμ_s), Гс - 1200±5%;

- тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ_ε) - ≤2·10^-4;

- диэлектрическая проницаемость - 15,2±5%.

Однако ширина линии спиновых волн (ΔΗк) этого материала не превышает 10 Э, что является недостаточным для увеличения пороговых значений СВЧ-полей (hкр) в приборах, где используется данный материал. Данный материал взят нами за прототип.

В качестве способа, повышающего ширину линии спиновых волн данного ферритового материала, применяется горячее прессование (каталог ОАО «НИИ «Феррит-Домен» "Приборы, изделия, материалы" 2010 г.). Ширина линии спиновых волн материала, полученного этим способом, достигает 15-18 Э. Однако технология горячего прессования является низкопроизводительной и дорогостоящей, требует специального оборудования и оснастки. Это приводит к удорожанию ферритового материала и невозможности производить его в достаточных объемах.

Целью изобретения является получение ферритового материала с шириной линии спиновых волн не менее 20 Э на частоте 9,5 ГТц, с намагниченностью насыщения 1200 Гс ± 5%, шириной кривой ферромагнитного резонанса не более 140 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0±5%, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10^-4 и температурой Кюри не менее 270°С.

Для этого предлагается ферритовый материал, который содержит в качестве исходных компонентов оксиды железа, иттрия и гадолиния, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид самария при следующем соотношении компонентов, вес. %:

оксид иттрия (Y₂O₃) - 27,2÷27,5;

оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 22,4÷22,6;

оксид самария (Sm₂O₃) - 1,1÷1,2;

оксид железа (Fe₂O₃) - остальное.

Предлагаемый ферритовый материал получают по следующей технологии.

Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, перемешивают в шаровой мельнице в дистиллированной воде в течение 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через сито и ферритизуют при температуре 1100-1200°С в течение 7-8 часов. Измельчение ферритизованной смеси проводят в мельнице типа аттритор в дистиллированной воде. Время измельчения 2-3 часа. Затем добавляют в измельченную смесь (шихту), в качестве пластификатора, водный раствор поливинилового спирта и получают пресс-порошок, который прессуют в стальных прессформах заданного размера на гидравлических прессах при удельном давлении 1,5-2 т/см. Отпрессованные заготовки после 24 часов сушки на воздухе или в сушильных шкафах обжигают в камерных электропечах в атмосфере кислорода, при температуре 1400-1450°С и выдержке 10-12 часов. В результате процесса обжига осуществляется синтез ферритового материала.

Примеры получения ферритового материала, состав и свойства приведены в таблице.

В примерах 1, 2, 3 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им параметры ферритового материала, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.

Пример №4 - увеличение содержания Y₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к образованию 2-й фазы - перовскита и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.

Пример №5 - уменьшение содержания Y₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к образованию 2-й фазы - α-Fe₂O₃ и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.

Пример №6 - увеличение содержания Gd₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к образованию 2-й фазы - перовскита и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.

Пример №7 - уменьшение содержания Gd₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к образованию 2-й фазы - α-Fe₂O₃ и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.

Пример №8 - увеличение содержания Sm₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к резкому росту ширины кривой ферромагнитного резонанса.

Пример №9 - уменьшение содержания Sm₂O₃ по сравнению с заявленным приводит к уменьшению ширины линии спиновых волн.

Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения технического задания на научно-исследовательскую опытно-конструкторскую работу «Разработка технологии создания ферритовых материалов на основе редкоземельных металлов для мощных СВЧ приборов».

Создание такого материала позволит изготавливать СВЧ ферриты для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн без применения низкопроизводительной и дорогостоящей технологии горячего прессования.

Получены опытные образцы и готовится комплект технической и технологической документации.

Ферритовый материал с большой величиной линии спиновых волн, содержащий в качестве базового состава оксиды иттрия, гадолиния, железа, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид самария при следующем соотношении компонентов, вес.%:

оксид иттрия (Y₂O₃)	27,2ч27,5
оксид гадолиния (Gd₂O₃)	22,4ч22,6
оксид самария (Sm₂O₃)	1,1ч1,2
оксид железа (Fе₂О₃)	остальное

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения магнитных потерь в железе W17/50 (Вт/кг) по всей длине конечного рулона получают сляб из текстурированной электротехнической стали, содержащей, в мас.%: С 0,001 - 0,10, Si 1,0-5,0, Μn 0,01-0,5, Al раств.

Лист текстурированной электротехнической стали и способ его изготовления // 2572935

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов.

Лист текстурированной электротехнической стали и способ его изготовления // 2572636

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из текстурированной электротехнической стали для сердечников трансформаторов. Лист после облучения поверхности лазерным или электронным пучком содержит области (X) замыкающих доменов, сформированные для разделения магнитных доменов в направлении прокатки, от одного конца до другого в направлении ширины стального листа, с обеспечением выполнения выражения − ( 500 t − 80 ) × s + 230 ≤ w ≤ − ( 500 t − 80 ) × s + 330 , где t - толщина листа (мм); w - наименьшая ширина областей (X) (мкм), измеренных на передней и задней поверхностях стального листа с использованием метода Биттера; и s - среднее число областей (X), находящихся в одном кристаллическом зерне.

Способ получения магнитоактивного соединения // 2572418

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении.

Манганит с гигантским значением константы магнитострикции, стабильным в диапазоне температур // 2572243

Изобретение относится к магнитострикционному керамическому материалу на основе лантан-стронциевого манганита, полученному методом порошкой металлургии, который может найти применение в различных областях техники, например при изготовлении сверхчувствительных приемников звука, в клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов и пр.

Лист из электротехнической стали // 2571672

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения свойств наложения постоянного тока листа из электротехнической стали в сердечнике, возбуждаемого на высокой частоте, лист имеет химический состав, включающий, в мас.%: C менее 0,010, Si 1,5-10 и остальное Fe и случайные примеси, в котором основная ориентация в текстуре стального листа является <111>//ND и отношение интенсивности основной ориентации относительно ориентированного случайным образом образца составляет не менее 5, и предпочтительно отношение интенсивности относительно ориентированного случайным образом образца {111}<112> ориентации составляет не менее 10, и более предпочтительно отношение интенсивности {310}<001> ориентации ориентированного случайным образом образца составляет не более 3, и более предпочтительно концентрация Si имеет градиент, при котором она является высокой на стороне поверхностного слоя и низкой в центральной части в направлении толщины, и максимальное значение концентрации Si составляет не менее 5,5 мас.

Способ получения магнитной жидкости на основе воды // 2570821

Изобретение относится к коллоидным системам, а именно к способу получения магнитной жидкости на основе воды, и может быть использовано в различных технологических устройствах, в том числе в устройствах сепарации материалов по плотности.

Текстурированный лист из электротехнической стали // 2570591

Изобретение относится к текстурированному листу из электротехнической стали, используемому для изготовления сердечника трансформатора. Для снижения уровня шума в трансформаторе и потерь в железе согласно настоящему изобретению в листе, подвергнутом обработке для измельчения магнитных доменов, создают области пластической деформации, располагаемые в точечной последовательности в направлении ширины стального листа, при этом длина d каждой области пластической деформации составляет от 0,05 мм до 0,4 мм, а отношение (Σd/Σw) суммы Σd длин d к сумме Σw интервалов w каждой из вышеуказанных областей пластической деформации - в диапазоне от 0,2 до 0,6, причем области пластической деформации в листе создают посредством воздействия электронным пучком.

Текстурированный лист из электротехнической стали // 2570250

Изобретение относится к области металлургии, а именно к текстурированному листу из электротехнической стали, который может быть использован в качестве сердечника трансформатора.

Широкая лента из аморфного сплава на основе железа и способ ее изготовления // 2569327

Изобретение принадлежит области техники быстрого отверждения аморфного сплава, а конкретно относится к широкой ленте из аморфного сплава на основе железа, в которой ширина составляет 220-1000 мм, толщина составляет 0,02-0,03 мм, поперечное отклонение толщины составляет менее +/-0,002 мм, коэффициент слоистости составляет более 0,84, магнитная индукция насыщения составляет более 1,5 Тл, потери в железе составляют менее 0,20 Вт/кг, при условиях, когда частота составляет 50 Гц, и максимальная магнитная индукция составляет 1,3 Тл, а мощность возбуждения составляет менее 0,50 ВА/кг.

Спин-стекольный магнитный материал // 2555719

Изобретение относится к разработке новых магнитных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти.

Способ изготовления пористых катодных материалов на основе манганита лантана-стронция // 2542752

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления пористых катодных материалов на основе манганита лантана-стронция, и может быть использовано для изготовления твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при высоких температурах.

Лютецийсодержащий спин-стекольный магнитный материал // 2542065

Изобретение относится к области изготовления материалов с магнитным состоянием спинового стекла, которые могут быть полезны для развития магнитных информационных технологий и химической промышленности.

Спин-стекольный магнитный материал // 2526086

Твердооксидный композитный материал для мембран электрохимических устройств // 2510385

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердооксидным мембранным материалам, и может быть использовано, в частности, для получения кислорода или водорода.

Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала // 2470897

Изобретение относится к разработке новых материалов с магнитным состоянием спинового стекла - системы с вырожденным основным магнитным состоянием, которые могут быть полезны для химической, атомной промышленностей и развития магнитных информационных технологий.

Оптический квантовый генератор двухмикронного диапазона длин волн // 2459328

Изобретение относится к устройствам со стимулированным излучением, а именно к устройствам для генерации излучения в диапазоне длин волн 1900-2100 нм в непрерывном, импульсном или импульсно-периодическом режимах.

Способ получения керамических сфероидов // 2079468

Способ изготовления поликристаллического иттриевого феррограната // 1168332

Связующее для изготовления огнеупорных изделий // 600120

Спин-стекольный магнитный материал с содержанием иттербия // 2647544

Изобретение относится к области разработки новых керамических редкоземельных оксидных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти. Спин-стекольный магнитный материал YbFeTi2O7 включает железо, титан, кислород и иттербий при следующем соотношении компонентов, ат.%: иттербий - 9,09; железо - 9,09; титан - 18,18; кислород - 63,64. Способ получения иттербийсодержащего спин-стекольного материала включает приготовление шихты из оксидов Fe2O3, Yb2O3 и TiO2, формование таблеток и их спекание в четыре этапа с максимальной температурой отжига 1250°С. Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала с состоянием спинового стекла и содержащего редкоземельный элемент с низкими значениями сечения захвата тепловых нейтронов и удельного электросопротивления. 3 табл., 2 ил.