[發明專利]一種新型摻雜MnZn系鐵氧體材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110225279.X
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102311260A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 彭志堅;邢慶凱;王成彪;付志強;岳文
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型MnZn系鐵氧體陶瓷材料及制備方法，屬于電子陶瓷制備及應用技術領域。

背景技術

MnZn鐵氧體是一種用途廣泛的軟磁材料。隨著電子技術的迅速發展，MnZn鐵氧體的應用范圍日益增大。由于MnZn鐵氧體具有較高的飽和磁感應強度、高磁導率、高電阻率、低損耗等特性，被廣泛的應用到各種元器件中，如功率變壓器、軛流線圈、脈沖寬帶變壓器、磁偏轉裝置和傳感器等。利用MnZn鐵氧體高的飽和磁化強度、高電阻率和低損耗等特性制成的變壓器磁芯，成為計算機、通訊、彩電、錄像機、辦公自動化及其他電子設備的一個不可缺少的組件。隨著電子設備的小型化、輕量化和薄型化技術的發展，對MnZn鐵氧體器件的體積、重量和性能有著越來越高的要求。為了適應這種趨勢，對MnZn鐵氧體材料的要求越來越高。化學摻雜是提高MnZn鐵氧體材料性能的有效方法之一。不同添加物在Mn-Zn鐵氧材料中所起作用不同，有的添加物如CaO、CaCO₃等偏聚在晶界，影響晶界電阻率，從而影響材料電性能，這類添加物的主要作用是增大晶界電阻率，減小渦流損耗；有的添加物如TiO₂、Cr₂O₃等易于融入到尖晶石晶體結構的四面體、八面體間隙當中，影響其磁性能；有的添加物影響材料顯微結構(如Bi₂O₃、V₂O₅)，該類添加物主要是改善材料微觀結構的均勻性、晶粒大小、氣孔率等，從而改善材料的電磁性能。但是，現代科學技術和應用的發展要求MnZn系鐵氧體既具有高的高飽和磁化強度和磁導率，還具有高電阻率和低損耗，單一種類摻雜已經不能滿足需要，復合摻雜是解決此類問題的一個重要途徑。

發明內容

本發明提出一種新型摻雜MnZn系鐵氧體材料及其制備方法。用這種材料制備的摻雜MnZn系鐵氧體元件具有相對較高的初始磁導率以及較低的損耗，綜合電磁性能優良，特別有利于高頻器件的小型化、輕量化，靈敏度高。

本發明提出的摻雜MnZn系鐵氧體軟磁材料，其特征在于，材料包括主料和添加劑，其主料組分和摩爾百分含量為：Fe₂O₃?45～55mol％、ZnO?22～26mol％、MnO₂?23～29mol％；其添加劑包括Y₂O₃、Sb₂O₃、Cr₂O₃中的一種或者多種，且每個配方中都含有CaCO₃，所有添加劑均為額外加入，分別占主料總量的0.05～5.0mol％。

本發明提出的材料配方的技術方案的原理在于通過某些摻雜離子在A位或者B位上與其他陽離子的替換作用，改變A位與B位的磁矩差，提高飽和磁化強度與磁導率等性能；并通過Ca²⁺離子的摻雜改善作用，提高電阻率，降低損耗。這種多種離子的復合摻雜，既能提高MnZn系鐵氧體軟磁材料飽和磁化強度和磁導率，還能提高材料的電阻率和低損耗，滿足新型通訊元件的要求。

本發明提出的摻雜MnZn系鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于，所述材料制備方法依次包括主料配料→球磨→烘干→預燒→粉碎→摻雜→二次球磨→過篩→壓制成型→燒結工藝方法和步驟。

在上述方法中，所述摻雜Mn-Zn系鐵氧體軟磁材料在進行添加劑摻雜時，還分別添加0.1～10wt％的分散劑和粘接劑。

在上述方法中，所述球磨用高能球磨機完成，磨介為高純高耐磨氧化鋯球，混合粉料∶磨球∶去離子水質量比為1∶(2～10)∶(1～10)，球磨時間12～72小時。

在上述方法中，球磨后的摻雜Mn-Zn系鐵氧體軟磁材料的漿料，采用真空干燥或常壓干燥，在40～150℃下烘12～96小時。

在上述方法中，所述Mn-Zn系鐵氧體軟磁材料主料的預燒溫度為800～950℃，保溫0.5～5小時。

在上述方法中，球磨、過篩后晶粒直徑小于0.1μm，團聚體直徑小于0.15mm。

在上述方法中，將研細的干粉在模具中干壓成形。

在上述方法中，所得坯體在電爐中燒結。燒結時，升溫速率1～25℃/分鐘，250～500℃保溫0.5～5小時排膠，燒結溫度為1150～1450℃，并在該溫度下保溫1～6小時，氮氣保護下冷卻，即得Mn-Zn系鐵氧體磁性材料。