A crystallization conditions study of the Ti-doped barium hexaferrite powders synthesized with the glass crystallization technique for microwave applications

摘要

For microwave applications Titanium doped M-type hexagonal ferrites have been synthesized by means of glass crystallization technique varying the crystallization parameters and the melt dop ing concentrations.The chosen melt dopings were x = 5.4 and 7.2 mole-% TiO_2 with the following basic composition (mole-%): 40 BaO + 33 B_2O_3 + (27-x) Fe_2O_3 + x TiO_2. We have studied the dependencies between the magnetic properties, the valence of the iron ions in the glasses and the powders, the formation of new dielectric phases and the microwave absorption. After the Ti-(4+) ions substitutions, the magnetocrystalline anisotropy changed, this effect was observed in the static magnetic properties (H_c and M_s) measured using a vibration sample magnetometer. Furthermore the Ti-(4+) ions preferably occupy mainly the 2a as well as slightly the 2b sites in the lattice of the barium hexaferrite, which are studied using Mossbauer spectroscopy. Besides, the X-ray diffraction studies proved that the formation of the ferrimagnetic (BaFe_(12-x)Ti_x0_12) and dielectric (BaTi_6O_13) phases are dependent on the crystallization parameters. The controlled in fluencing of lattice sites occupation and of the Fe-(2+) content in the ferrimagnetic phase as well as the controlled formation of the dielectric phase rate during the annealing are possibilities to optimize the microwave absorption of Ti-doped barium hexaferrite powders synthesized by glass crystallization technique.%Im vorliegenden Beitrag werden für Mikrowellenanwendungen Titan-dotierte hexagonale M-Typ Ferrite in einer schnellgekühlten Glasschmelze der Crundzusammensetzung (mol-%): 40 + 33 B_2O_3 BaO + (27-x) Fe_2O_3 + x TiO_2 mit der Glaskristallisationstechnik bei Variation der Schmelzdo tierung und der Kristallisationsparameter hergestellt. Die gewählten Schmelzdotierungen sind x = 5,4 und 7,2 Mol-% TiO_2. Dabei wird insbesondere der Einfluss der Schmelzdotierung und der Temperbedingungen auf die magnetischen Eigenschaften, die Wertigkeit der Eisenionen im Glas und in den Pulvern, die Phasenbildung im Glas und die Mikrowellenabsorption der Pulver unter sucht. Die Substitution der Fe-(3+)- durch Ti-(4+)-lonen verändert die magnetokristalline Anisotropie des Bariumhexaferrites. Dieser Effekt wurde durch Messung der statischen magnetischen Eigen schaften (H_c und M_s) an den synthetisierten Pulvern mit einem Probenvibrationsmagnetometer untersucht. Weiterhin wurde mittels Mößbauer Spektroskopie festgestellt, dass die Ti-(4+) Ionen be vorzugt die 2a und geringfügig auch die 2b Zwischengitterplätze besetzen. Außerdem wurde mittels Röntgendiffraktometrie nachgewiesen, dass sich bei diesen hohen Schmelzdotierungen neben der ferrimagnetischen auch eine dielektrische Phase ausbildet. Die kontrollierte Beeinflus sung der Gitterplatzbesetzung durch Ti-(4+)-lonen und des Fe-(2+)-Gehaltes in der ferrimagnetischen Phase sowie die Einstellung des dielektrischen Phasenanteils während der Temperung sind Mög lichkeiten zur Optimierung der Mikrowellenabsorption von mit der Glaskristallisationstechnik hergestellten Ti-dotierten Bariumhexaferrite Pulver.