[發明專利]高磁導率高居里溫度NiZn鐵氧體材料及制備方法

有效

• 申請號: 201110215629.4
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102390984A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 余忠;孫科;蔣曉娜;蘭中文;郭榮迪;許志勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

技術領域

本技術屬于鐵氧體材料制備技術領域，特別涉及高磁導率、高居里溫度、高電阻率NiZn鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術

NiZn鐵氧體材料具有高電阻率、高居里溫度、低溫度系數、良好高頻性能等優點，被廣泛應用于射頻寬帶和高頻抗電磁干擾等領域。近年來，隨著射頻鐵氧體寬帶器件的發展，對具有高磁導率特性的NiZn鐵氧體的需求與日俱增。該材料具有典型的弛豫型磁譜，用其制作的寬頻帶器件，可實現寬頻域內射頻信號的能量傳輸和阻抗變換。而射頻寬帶器件的一種重要發展方向就是具有更寬的工作頻域、寬的工作溫度范圍以及高可靠性，特別是在惡劣的環境下都能夠正常的工作。如在低功率寬頻帶變壓器中，頻帶寬度與漏感系數成反比，而材料的磁導率與漏感系數也成反比，即高磁導率材料制成的變壓器擁有較寬的工作頻帶。材料的磁導率提高，獲得相同電感量的線圈匝數會減少，有助于減小線圈的損耗和直流電阻(M.Sugimoto.The?past，present，and?future?of?ferrites.J.Am.Ceram.Soc.，1999，82：269～276)；變壓器的體積與與磁心材料的3/2μ_i成反比，即材料的磁導率提高一倍變壓器的體積縮小為原來的35％，提高材料的磁導率有利于器件和系統的輕量化、小型化(T.T.Ahmed，L.Z.Rahman，M.A.Rahman.Study?on?the?properties?of?the?copper?substituted?NiZn?ferrites.J.Mater.Proc.Tech.，2004，153-154：797-803)。值得注意的是，高的居里溫度是寬頻帶器件在寬溫度范圍內工作的必備條件，而高的電阻率則可避免寬帶器件在MHz頻段出現電子打火問題，因此，兼具高磁導率、高居里溫度以及高電阻率特性的NiZn鐵氧體材料的研制迫在眉睫，其市場需求十分巨大。

近年來，國內外發達國家的著名公司和研發機構十分重視高磁導率NiZn鐵氧體材料的研發，如Ferrite?Domen公司的1500HHC(磁導率μ_i：1500，居里溫度T_c：75℃，電阻率ρ：10⁴Ω·m)，National?Magnetics公司的N23(磁導率μ_i：2300，居里溫度T_c：95℃，電阻率ρ：10⁶Ω·m)、N16(磁導率μ_i：1600，居里溫度T_c：110℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，TDK公司公布的L6(磁導率μ_i：1500，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，FDK公司公布的L68(磁導率μ_i：2000，居里溫度T_c：110℃，電阻率ρ：10⁶Ω·m)，Ferroxcube公司的4A15(磁導率μ_i：1200，居里溫度T_c：125℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，Epcos公司的M13(磁導率μ_i：2300，居里溫度T_c：105℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，Young?Hwa公司的YH-20R(磁導率μ_i：2000，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：1Ω·m)，韓國Samwha公司的SN-20(磁導率μ_i：2000，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：10Ω·m)，金寧三環高技術磁業有限公司的JR1.5K(磁導率μ_i：1500，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，東磁公司的DN200(磁導率μ_i：2000，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：10⁵Ω·m)，天通公司的TN200B(磁導率μ_i：2000，居里溫度T_c：100℃，電阻率ρ：10⁶Ω·m)、TN16L(磁導率μ_i：1600，居里溫度T_c：135℃，電阻率ρ：10⁶Ω·m)。縱觀上述高磁導率NiZn鐵氧體材料可知，國內外各大研究機構都非常關注這方面的研制和開發工作，材料具有高的磁導率、高居里溫度以及高電阻率，如N23、L68、M13、YH-20R、DN200以及TN200B，但其磁導率一般在2000～2300、居里溫度低于95～110℃、電阻率10⁵～10⁶Ω·m。對NiZn鐵氧體材料而言，只是考慮滿足高磁導率一個參數或者滿足高磁導率和高居里溫度兩個參數，是較容易實現的。如專利(公開號02133421.8)公布了一種磁導率2000～3000的鐵氧體材料，但其居里溫度僅為70℃；專利(申請號200610021761.0)公布了一種高磁導率和高居里溫度的NiZn鐵氧體材料，其磁導率μ_i為3000，居里溫度T_c高達105℃，能夠非常好地滿足高磁導率和高居里溫度的要求，但由于其采用了富鐵配方，其導電機制屬電子導電，因此較之缺鐵組成的NiZn鐵氧體而言，其電阻率要低幾個數量級，易出現高頻電子打火問題。專利(申請號200510050619.4)公布了一種寬溫高磁導率的NiZn鐵氧體材料，該材料在寬溫范圍內具有高的磁導率，但仍不足2000；專利(申請號200510060652.5)公布了一種高磁導率的NiZn鐵氧體材料，其磁導率約為2500，居里溫度大于100℃，但其配方中價格昂貴的NiO含量大于等于15mol％，不利于成本的降低。