CN101364466A - 一种高磁导率叠层电感材料及其制造方法 - Google Patents

一种高磁导率叠层电感材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高磁导率叠层电感材料及其制造方法，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。该电感材料的制造方法的步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。所得的高磁导率叠层电感材料初始磁导率为μi＝700±15％，生产的电感具有高感量、高品质因数等优点。

Description

一种高磁导率叠层电感材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电感材料及其制造方法，尤其涉及一种高磁导率叠层电感材料及其制造方法
背景技术
对于电感器来说，提高其感量值有两种方法：第一是增加线圈的匝数，第二是在线圈中插入磁芯并尽量提高磁芯的磁导率。而对于叠层型片式电感器来说，因为受元件尺寸的限制，线圈匝数增加的幅度有限，要想较大幅度地提高元件的电感量，选用具有较高初始磁导率的铁氧体材料作为介质是最有效和最直接的办法。目前国内批量用于生产大感量(指感量值大于15μH的电感器)叠层型片式电感器的材料，其初始磁导率一般在200～500左右，且大部分从日本等地进口。能真正批量生产的最高μi值的目前国内只有一种磁导率在450左右的NiCuZn材料，和几种μi值为分别为300、250、200左右的材料。
中国专利CN1405800公开了属于电感器材料制备技术范围的一种高磁导率低温烧结中高频叠层电感器材料及其制备方法。它是以Ag为内电极，与软磁性铁氧体(Ni0.2-xCu0.2Zn0.6+xO)(Fe2-yMnyO3+0.5y)1-z及助烧剂Bi2O3，在860～950℃温度范围内进行烧结，陶瓷晶粒尺寸≤2μm。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种高磁导率叠层电感材料，本发明还需解决的另外一个技术问题是提供一种高磁导率叠层电感材料的制造方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种高磁导率叠层电感材料，按摩尔份计，氧化铁Fe2O35 0～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。按重量份计，还加入0.2～1％wt的助烧剂，所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3、五氧化二钒V2O5中的一种或两种物质，优选的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3。铁氧体材料的μi值与饱和磁化强度Ms的平方成正比关系，本发明通过调整Ni/Zn的比例，以获得较高的饱和磁化强度Ms；μi值除了与Ms成平方正比关系外，还与材料的磁晶各向异性常数K1和磁伸缩系数λs成反比关系，本发明通过引入适量的Fe2+，使Fe2+在其中起补偿作用使λs趋向于0；由于Co3O4的引入，NiFe2O4与CuFe2O4各向异性常数K1分别为-7KJ/m3与-3.8KJ/m3，引入Zn2+以后将使经验常数K1减小，但若在NiZnCu铁氧体中引入适量的CoFe2O4(其K1＝+180KJ/m3)，可使K1接近于零。由于Co的补偿作用，提高电感材料的温度稳定性和使用频率，降低损耗。
在上述电感材料的制造方法中，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。所述的一次配料是指按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。所述的二次配料指在已预烧的材料中加入0.2～1％wt的助烧剂，所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3、五氧化二钒V2O5中的一种或两种物质，优选的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3。所述的二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
在常温常压下测试这种高磁导率叠层电感材料的性能参数，湿度为60～90％，用HP4291电桥、高频Q表等测试仪器测试：初始磁导率μi＝700±15％、品质因数Q≥65、烧结密度Ds≥5.2g/cm3、体积电阻率ρv>109Ω.cm、比温度系数αur≤5×10-6/℃。该性能材料能在烧结温度890±20℃，能与纯银内导体无反应匹配共烧，生产的电感器具有高感量(电感值达到330uH以上)、高品质因数等优点，这种电感器应用频率范围100KHz～50MHz。
具体实施方式
本发明的主旨是通过调节Ni、Zn、Cu、Fe的比例，得初始磁导率μi＝700±15％的高磁导率叠层电感材料，用于生产叠层型片式电感器时，生产成本低。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，材料中各个原材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
首先，简述本发明方法的基本方案：一种高磁导率叠层电感材料，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。该高磁导率叠层电感材料的制造方法中，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。
实施例1
一种高磁导率叠层电感材料的制造方法，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。在一次配料中，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50mol％、氧化镍NiO 8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4mol％、四氧化三钴Co3O4 0.2mol％。在二次配料中，按重量份计，还加入0.3wt％的三氧化二铋Bi2O3。在二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
所得的高磁导率叠层电感材料在常温常压、湿度为60～90％，用HP4291电桥、高频Q表等测试仪器测试：初始磁导率μi＝700±15％、品质因数Q≥65、烧结密度Ds≥5.2g/cm3、体积电阻率ρv>109Ω.cm、比温度系数αur≤5×10-6/℃。
实施例2
一种高磁导率叠层电感材料的制造方法，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。在一次配料中，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 52mol％、氧化镍NiO 7mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 5mol％、四氧化三钴Co3O4 0.4mol％。在二次配料中，按重量份计，还加入0.5％wt的三氧化二铋Bi2O3、五氧化二钒V2O5的混合物质，在二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
所得的高磁导率叠层电感材料在常温常压、湿度为60～90％，用HP4291电桥、高频Q表等测试仪器测试：初始磁导率μi＝700±15％、品质因数Q≥65、烧结密度Ds≥5.2g/cm3、体积电阻率ρv>109Ω.cm、比温度系数αur≤5×10-6/℃。
实施例3：
一种高磁导率叠层电感材料的制造方法，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。在一次配料中，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 54mol％、氧化镍NiO 6mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.6mol％。在二次配料中，按重量份计，还加入0.7％wt的五氧化二钒V2O5，在二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
所得的高磁导率叠层电感材料在常温常压、湿度为60～90％，用HP4291电桥、高频Q表等测试仪器测试：初始磁导率μi＝700±15％、品质因数Q≥65、烧结密度Ds≥5.2g/cm3、体积电阻率ρv>109Ω.cm、比温度系数αur≤5×10-6/℃。
实施例4：
一种高磁导率叠层电感材料的制造方法，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。在一次配料中，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 56mol％、氧化镍NiO 5mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.8mol％。在二次配料中，按重量份计，还加入0.9％wt的三氧化二铋Bi2O3。在二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
所得的高磁导率叠层电感材料在常温常压、湿度为60～90％，用HP4291电桥、高频Q表等测试仪器测试：初始磁导率μi＝700±15％、品质因数Q≥65、烧结密度Ds≥5.2g/cm3、体积电阻率ρv>109Ω.cm、比温度系数αur≤5×10-6/℃。

Claims (8)

1.一种高磁导率叠层电感材料，按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。
2.根据权利要求1所述的高磁导率叠层电感材料，其特征在于：按重量份计，还加入0.2～1wt％的助烧剂，所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3、五氧化二钒V2O5中的一种或两种物质。
3.根据权利要求2所述的高磁导率叠层电感材料，其特征在于：所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3。
4.一种根据权利要求1～3中任一项所述的高磁导率叠层电感材料的制造方法，步骤为：原材料处理、一次配料、一次球磨、干燥、打粉或过筛、预烧、二次配料、二次球磨、二次干燥、二次打粉或过筛，其特征在于：所述的预烧条件是在空气炉中，以800～900℃预合成。
5.根据权利要求4所述的电感材料制造方法，其特征在于：所述的一次配料是指按摩尔份计，氧化铁Fe2O3 50～56mol％、氧化镍NiO 5～8mol％、氧化锌ZnO 30～38mol％、氧化铜CuO 4～6mol％、四氧化三钴Co3O4 0.1～1mol％。
6.根据权利要求5所述的电感材料制造方法，其特征在于：所述的二次配料是指在已预烧的材料中加入0.2～1wt％的助烧剂，所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3、五氧化二钒V2O5中的一种或两种物质。
7.根据权利要求6所述的电感材料制造方法，其特征在于：所述的助烧剂是三氧化二铋Bi2O3。
8.根据权利要求7所述的电感材料制造方法，其特征在于：所述的二次球磨中，粉体平均粒径粉碎至0.6±0.2μm。
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