[發明專利]一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011042070.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112194481B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 史慧剛;蔡庚軒;薛德勝
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C04B35/30
• 分類號: C04B35/30;H01F1/34;H01F41/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法。這種鎳鋅鐵氧體材料包括主成分和輔助成分；其中，主成分由以下摩爾百分比的組分組成：48％～51％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，15％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量為Cu氧化物；輔助成分包括Mn化合物和Ca化合物。本發明提供的鎳鋅鐵氧體具有可應用頻率范圍寬，磁導率峰值頻率高，比損耗系數小，飽和磁化強度高，矯頑力低，居里溫度高的特點，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及磁性材料技術領域，特別涉及一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術

隨著信息技術和電子產品數字化的發展，對軟磁鐵氧體材料和元件提出了新的要求，如器件的小型化、集成化、高頻化，尤其是射頻寬帶器件的廣泛應用，更加推動了射頻寬帶材料的發展。在1MHz以上，NiZn鐵氧體以其高電阻率、高Bs、高磁導率的特點得到了廣泛應用。

目前，國內鎳鋅鐵氧體材料主要追求提高在1MHz時初始磁導率，使用頻率范圍往往較窄，同時會導致很高的磁損耗，隨著電子器件小型化，高頻化的要求越來越迫切，市場上需要一種具備高共振頻率，低損耗的鎳鋅鐵氧體材料，從而使得這種材料能更好的應用于射頻器件，且能使器件的綜合性能提高。

同時，在無線通信領域，天線也在朝著小型化，高頻化的方向發展，如2020年Gongwen Gan等人報道的釤摻雜鎂鐵氧體在1-100MHz的長頻段內保持磁導率為23的穩定磁性能，其共振頻率接近100MHz，在無線通信領域有更廣的應用。鎳鋅鐵氧體同樣可達到這樣的性能，且相比稀土元素釤、稀有元素鎘摻雜的鎂鐵氧體，其生產成本大幅降低，工藝成熟易掌握，更便于投產推廣。

發明內容

為了克服上述現有鎳鋅鐵氧體材料存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種高頻低損耗的鎳鋅鐵氧體材料，本發明的目的之二在于提供這種鎳鋅鐵氧體材料的制備方法，本發明的目的之三在于提供這種鎳鋅鐵氧體材料的應用。

本發明人經過大量試驗和研究驚喜發現，通過采用Co作為鎳鋅鐵氧體的主成分，可以調節鐵氧體的各向異性，提高鐵氧體的共振頻率，降低渦流損耗。另外，在制備鎳鋅鐵氧體的一次球磨時加入Mn化合物和Ca化合物，能夠進一步降低渦流損耗。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明的第一方面提供了一種鎳鋅鐵氧體材料，包括主成分和輔助成分；其中，主成分由以下摩爾百分比的組分組成：48％～51％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，15％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量為Cu氧化物；輔助成分包括Mn化合物和Ca化合物。

本發明的鎳鋅鐵氧體材料采用Co元素作為主成分，而不是一種摻雜離子，其優點在于：Co離子有很高的正的磁晶各向異性常數K1，能在材料中形成很深的能谷，使疇壁凍結于其中，引起勁度系數a增大，疇壁共振角頻率由此可知，隨著a的增大，共振頻率將向高頻方向移動，但根據Snoek極限頻率向高頻移動必然會使磁導率明顯降低，而采用在主成分中Co取代Zn的方法，Zn是一種非磁性粒子，在適量范圍內Co含量增加，Zn含量減少，引起飽和磁化強度Ms增加。由此，磁導率隨f_r的增加仍保持較高的值；同時在損耗部分，損耗起因于疇壁移動和磁矩轉動，Co離子凍結疇壁的作用降低由壁移引起的損耗。這些是目前技術僅將Co作為摻雜劑所達不到的優勢。

優選的，這種鎳鋅鐵氧體材料中，主成分由以下摩爾百分比的組分組成：48％～50％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，17％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量為Cu氧化物；進一步優選的，主成分由以下摩爾百分比的組分組成：49％～50％Fe氧化物，12.5％～17.5％Ni氧化物，17.5％～22.5％Zn氧化物，5％～6％Co氧化物，余量為Cu氧化物。

優選的，這種鎳鋅鐵氧體材料的主成分中，Fe氧化物為Fe₂O₃。