Sintered microstructure effect on RF-wave shielding properties of a Cu-doped Ni–Zn-polycrystalline ferrite

Abstract

The shielding properties of a Cu-doped Ni–Zn polycrystalline ferrite in the frequency range 1 MHz to 1 GHz were explored. Samples of composition (Cu0.12Ni0.23Zn0.65)Fe2O4 were prepared by the traditional ceramic route. The complex relative permittivity () and permeability () of the absorber ceramics were measured, and the minimum reflection-loss , matching frequency , matching thickness and bandwidth for were calculated using the theory of the absorbing wall. Effect of the main process parameters (pressing pressure P, sintering temperature T, and sintering time t) on the electromagnetic properties and microwave-absorbing characteristics was deeply investigated. The rise of the three selected process parameters was observed to improve the sintered microstructure of the final specimens (monitored by the relative density and the average grain size G), provided that abnormal grain growth does not occurred. The increase in sintered relative density and average grain growth modifies complex permeability and permittivity in the explored frequency range, enhancing the shielding properties of the material.

Se han analizado las propiedades de blindaje de una ferrita policristalina de Ni–Zn dopada con Cu en el rango de frecuencia de 1 MHz-1 GHz. Las muestras de composición (Cu0.12Ni0.23Zn0.65)Fe2O4 se prepararon por la ruta tradicional cerámica, midiendo la permitividad () y la permeabilidad () relativas complejas de las cerámicas absorbentes y se calcularon, utilizando la teoría de la pared absorbente, la pérdida por reflexión mínima , la frecuencia a la que se produce esta mínima , el espesor óptimo de pieza y el ancho de banda para . Se ha llevado a cabo una investigación rigurosa del efecto de los principales parámetros del proceso (presión de prensado P, temperatura de sinterización T y tiempo de sinterización t) sobre las propiedades electromagnéticas y los parámetros característicos de estos absorbedores, observándose que el aumento de los tres parámetros de proceso seleccionados mejoran la microestructura final de las muestras sinterizadas (monitorizadas por la densidad relativa y el tamaño medio de grano G siempre que no se produzca un crecimiento anormal del grano. El aumento de la densidad relativa y el tamaño medio de grano de las piezas sinterizadas modifican la permeabilidad y la permitividad complejas en el rango de frecuencia explorado, mejorando las propiedades de blindaje del material.