[發明專利]一種高性能摻雜鎳鋅系鐵氧體軟磁材料及制備方法

有效

• 申請號: 200910089645.6
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101640090A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 彭志堅;葛慧琳;李旦;王成彪;付志強;于翔;岳文
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: H01F1/34
• 分類號: H01F1/34;C04B35/26;C04B35/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高性能摻雜鎳鋅系鐵氧體軟磁材料及制備方法，屬于電子陶瓷制備及應用技術領域。?

背景技術

近年來，在高頻器件運用領域，Ni-Zn系鐵氧體軟磁材料的需求不斷擴大。但是，如果在高頻大磁場應用場合使用普通高頻Ni-Zn系鐵氧體磁芯，當通過磁芯線圈的電流達安培量級時，由于損耗加大，磁芯發熱使溫度劇升，磁芯極易“爆裂”或通不過信號。這是由在高頻強磁場中磁芯的不可逆壁移產生的磁滯損耗和介電損耗突然增大引起的。因此，在高頻大磁場中使用的大功率Ni-Zn鐵氧體，除了具備高磁導率、高居里溫度、低矯頑力等綜合性能外，還必須具有低的損耗。?

通過摻雜或者改進材料制備工藝，能顯著改善材料的電磁性能。近年來，很多人對以NiZn鐵氧體為基體摻入多種微量添加劑而形成的鐵氧體進行了大量的研究，如Mn、Cu、V、Cd等添加劑能促進材料燒結，Mg、一些稀土元素等摻雜能改善NiZn鐵氧體的電性能，CaO、ZrO₂、Sb₂O₃、Na₂O、K₂O等常被摻入到NiZn鐵氧體以增大其致密性和電阻系數。為了降低功耗，在配方上除了添加CaO-SiO₂外，TiO₂、SnO₂、Ta₂O₃、HfO₂、ErO₂、Nb₂O₅等摻雜后能進入晶界，起抑制晶粒長大、增大晶界電阻率的作用。而TiO₂還能降低燒結溫度和材料的磁滯損耗和剩余損耗。ZrO₂也可以替代SiO₂作為助溶劑，如ZrO₂、SiO₂、CaO共摻，可以得到更好的效果。還有一些添加劑，如CrO₂，可以使晶粒尺寸變小。如果在NiZn鐵氧體中加入玻璃或各種助溶劑，可以降低共燒溫度，燒結溫度可達900℃，滿足與Ag電極共燒低溫技術需求。?

Ni-Zn系鐵氧體具有尖晶石型結構，屬于立方晶系，空間群為O_h⁷(F3dm)；其分子式可以表示為AB₂O₄，其中A為四面體位置，B為八面體位置，其中Zn²⁺離子占據A位，Ni²⁺離子占據B位，Fe³⁺離子同時分布在A，B位上。改變A、B位上的陽離子的性質與分布對鐵氧體的電磁性能影響也很大。一些非磁性添加劑的金屬陽離子，如Al³⁺取代B位上的Fe³⁺，能影響A-B位交換作用，阻礙了?的轉換，增大電阻，有利于獲得具有高初始磁導率、高居里溫度、低矯頑力、低損耗等優良電磁性能的Ni-Zn系鐵氧體磁性材料(胡國光等，Al³⁺對高頻大功率NiZn鐵氧體性能的影響，功能材料，1995，26(3)，p.248)。研究A、B位替代金屬離子特別是稀土金屬離子摻雜對鎳鋅鐵氧體材料性能的影響以及材料的制備方法是該領域的熱門課題。?

發明內容

本發明的目的之一在于克服Ni-Zn系鐵氧體磁芯在高頻下損耗較高的缺點，提出一種新的高性能摻雜Ni-Zn系鐵氧體軟磁材料，這種材料的組成和摻雜元素精確可控，能夠獲得高磁導率、高居里溫度、低損耗和矯頑力等優良性能，特別適合高頻大磁場通訊器件使用。?

本發明的目的之二是提供一種相應摻雜Ni-Zn系鐵氧體軟磁材料的制備方法。?

為了達成上述目標，本發明提出的Ni-Zn系鐵氧體軟磁材料，其特征在于，所述材料組成包括：?

主成份，氧化鐵(Fe₂O₃)47.0～50.0mol％(摩爾百分比)，氧化鋅(ZnO)24.0～26.0mol％，氧化鎳(NiO)24.0～26.0mol％；?

副成分，氧化鉍(Bi₂O₃)0.5～5.0wt％(質量百分比)，碳酸錳(MnCO₃)0.5～5.0wt％；Bi₂O₃和MnCO₃的量都是相對于其他成分的總質量的百分比來表示的，額外加入，不計入總量；?