CN105218082B - 一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，属于电子材料领域。按照49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％的比例称取原料，一次球磨，预烧，得到预烧料；在预烧料中加入磁片碎料和CoO副成分，二次球磨，烧结，得到抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片；所述磁片碎料为上述主成分和副成分粉料在二次烧结后得到的磁片的破碎料。本发明方法得到的抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片具有较高的磁导率和低的磁损耗；且本发明有效利用了工业生产中的磁片碎料，节约了资源，避免了环境污染。

Description

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法

技术领域

本发明属于电子材料领域，具体涉及一种用于信息及能量交换设备的抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法。

背景技术

随着电子信息产业的快速发展，电子产品的功能越来越多样化，人们对电子产品的安全性和便捷性的需求也越来越高，具有短距离信息及能量交换功能的电子设备也越来越多，主要包括近场无线通信(NFC)、无线充电(WPC)、射频识别(RFID)等，其特点是：工作频率在100KHz～1GHz之间，通信距离小于100米，采用线圈耦合的方式进行通信及能量交换。这类短距离信息及能量交换电子设备在手机、POS机等终端设备中，由于设备内部金属环境的影响，通信效果极差甚至不能通信。抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片能有效解决上述问题，目前已广泛应用于相关设备中，而为了达到较好的通信效果，需要抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片在通信频段内具有高的磁导率和低的磁损耗。

抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片的磁性主要来源于材料中的镍铜锌尖晶石相，在工业生产中通常采用氧化物二次烧结法制备镍铜锌尖晶石相，但该方法得到的材料的结晶度不高，会降低材料的磁导率；同时生产过程中产生的铁氧体磁片废料，造成了资源浪费及环境的污染。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种用于信息及能量交换设备的抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法。该方法得到的抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片具有较高的磁导率和低的磁损耗。

本发明的技术方案如下：

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，其特征在于，按照49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％的比例称取原料，一次球磨，预烧，得到预烧料；在预烧料中加入磁片碎料和CoO，二次球磨，烧结，得到抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片；所述磁片碎料为49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％的主成分、CoO副成分经二次烧结后得到的磁片的破碎料。

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；一次球磨，烘干，然后在700℃～900℃下预烧，得到预烧料；

步骤2：磁片碎料的处理：将磁片碎料清洗、烘干，然后球磨10～30h，球磨转速为200r/min～300r/min，至颗粒达到0.8μm～1.2μm粒度后，卸料干燥；

步骤3：二次球磨：在步骤1得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，然后再与步骤2处理后的磁片碎料混合，二次球磨，烘干，得到混合粉料；其中，主成分的质量百分比为70wt％～95wt％，磁片碎料的质量百分比为5wt％～30wt％；

步骤4：将步骤3处理后得到的混合粉料造粒成型，然后在950℃～1100℃下烧结，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。

进一步地，步骤2中所述磁片碎料是按照以下步骤得到的：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；一次球磨，烘干，然后在700℃～900℃下预烧，得到预烧料；

步骤2：二次球磨：在步骤1得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，二次球磨，烘干，得到混合粉料；

步骤3：将步骤2处理后得到的混合粉料造粒成型，然后在950℃～1100℃下烧结，烧结后得到的磁片的破碎料即为所述磁片碎料。

更具体地，一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；将原料在行星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃～100℃烘干，然后进行预烧处理，预烧温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，得到预烧料，预烧料的颗粒大小为1μm；

步骤3：磁片碎料的处理：将磁片碎料清洗、烘干，在行星式球磨机中球磨10h～30h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；至颗粒达到0.8μm～1.2μm粒度后，出料，然后置于烘箱中80℃～100℃干燥；

步骤4：二次球磨：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，然后再与步骤3处理后的磁片碎料混合，二次球磨，球磨时间为3h～4h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；其中，主成分的质量百分比为70wt％～95wt％，磁片碎料的质量百分比为5wt％～30wt％；

步骤5：将步骤4得到的粉料在80℃～100℃下烘干，烘干后加入聚乙烯醇造粒，压制成型，然后将成型的样品在950℃～1100℃下烧结2h～5h，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。

进一步地，步骤3中所述磁片碎料是按照以下步骤得到的：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；将原料在行星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃～100℃烘干，然后进行预烧处理，预烧温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，得到预烧料；

步骤3：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，二次球磨，球磨时间为3h～4h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

步骤4：将步骤3得到的粉料在80℃～100℃下烘干，烘干后加入聚乙烯醇造粒，压制成型，然后将成型后的样品在950℃～1100℃下烧结2h～5h，烧结后得到的磁片的破碎料即为所述磁片碎料。

本发明的有益效果为：本发明在抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料二次烧结过程中加入磁片碎料，由于加入的磁片碎料主相为镍铜锌尖晶石相，有助于提高烧结后的结晶程度，从而提高材料的磁导率。材料在应用频段的磁损耗主要为涡流损耗和畴壁共振损耗，本发明在二次烧结过程中加入的磁片碎料及副成分可在铁氧体晶粒间形成高电阻层，减小材料的涡流损耗；同时，掺杂的副成分可进入镍铜锌尖晶石铁氧体的晶格内，阻碍畴壁的移动，提高材料的截止频率，降低其磁畴共振损耗；从而降低材料的磁损耗。

附图说明

图1为实施例1制备得到的镍铜锌铁氧体隔磁片材料的XRD图谱；

图2为实施例1步骤3处理后的磁片碎料的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地介绍。

实施例1

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.6mol％Fe₂O₃，16.7mol％NiO，25.2mol％ZnO，8.5mol％CuO；将原料在行星式球磨机中球磨2h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3，其中钢球的直径为6.5mm；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃烘干，研磨粉碎，然后置于烧结容器中进行预烧处理，预烧温度为850℃，保温时间为3h，得到预烧料；

步骤3：磁片碎料的处理：将磁片碎料清洗、烘干，在行星式球磨机中球磨10h，转速为200r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；至颗粒达到0.8μm左右粒度，出料，然后置于烘箱中80℃干燥；其中，球磨时采用两个钢球，钢球的直径分别为6.5mm和4mm，两个钢球的质量比为1：1；

步骤4：二次球磨：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0.35wt％的CoO副成分，然后再与步骤3处理后的磁片碎料混合，二次球磨，球磨时间为3h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量之比为1:1.5:3；其中，主成分的质量百分比为90wt％，磁片碎料的质量百分比为10wt％；

步骤5：将步骤4得到的粉料在烘箱中80℃下烘干，烘干后的粉料中加入相当于总质量的7wt％的聚乙烯醇，混合均匀，过筛造粒，压制成型；

步骤6：将步骤5压制成型的样品在950℃下烧结3h，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。

进一步地，步骤3所述磁片碎料是按以下步骤得到的：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.6mol％Fe₂O₃，16.7mol％NiO，25.2mol％ZnO，8.5mol％CuO；将原料在行星式球磨机中球磨2h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3，其中钢球的直径为6.5mm；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃烘干，研磨粉碎，然后置于烧结容器中进行预烧处理，预烧温度为850℃，保温时间为3h，得到预烧料；

步骤3：二次球磨：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0.35wt％的CoO副成分，二次球磨，球磨时间为3h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量之比为1:1.5:3；

步骤4：将步骤3得到的粉料在烘箱中80℃下烘干，烘干后的粉料中加入相当于总质量的7wt％的聚乙烯醇，混合均匀，过筛造粒，压制成型；

步骤5：将步骤4压制成型的样品在950℃下烧结3h，烧结后得到的磁片的破碎料即为所述磁片碎料。

实施例2

本实施例与实施例1的区别为步骤4中混合球磨时，主成分的质量百分比为80wt％，磁片碎料的质量百分比为20wt％，其余步骤与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1的区别为步骤4中混合球磨时，主成分的质量百分比为71.4wt％，磁片碎料的质量百分比为28.6wt％，其余步骤与实施例1相同。

对比例

一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.6mol％Fe₂O₃，16.7mol％NiO，25.2mol％ZnO，8.5mol％CuO；将原料在行星式球磨机中球磨2h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3，其中钢球的直径为6.5mm；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃烘干，研磨粉碎，然后置于烧结容器中进行预烧处理，预烧温度为850℃，保温时间为3h，得到预烧料；

步骤3：二次球磨：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0.35wt％的CoO副成分，二次球磨，球磨时间为3h，转速为250r/min，原料、水和钢球的质量之比为1:1.5:3；

步骤4：将步骤3得到的粉料在烘箱中80℃下烘干，烘干后的粉料中加入相当于总质量的7wt％的聚乙烯醇，混合均匀，过筛造粒，压制成型；

步骤5：将步骤4压制成型的样品在950℃下烧结3h，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。

将实施例1、2、3和对比例得到的样品应用于近场无线通信，得到的磁性能如下表：

由上表可知，本发明方法得到的隔磁片相对于对比例得到的隔磁片材料具有更高的磁导率，更低的磁损耗；且本发明有效利用了工业生产中的磁片碎料，节约了资源，避免了环境污染。

Claims (3)

1.一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，其特征在于，按照49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％的比例称取原料，一次球磨，预烧，得到预烧料；在预烧料中加入磁片碎料和CoO，二次球磨，烧结，得到抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片；所述磁片碎料为49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％的主成分、CoO副成分经二次烧结后得到的磁片的破碎料。

2.一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；一次球磨，烘干，然后在700℃～900℃下预烧，得到预烧料；

步骤2：磁片碎料的处理：

a.按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；一次球磨，烘干，然后在700℃～900℃下预烧，得到预烧料；

b.二次球磨：在上步得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，二次球磨，烘干，得到混合粉料；

c.将上步处理后得到的混合粉料造粒成型，然后在950℃～1100℃下烧结，烧结后得到的磁片的破碎料即为所述磁片碎料；

d.将上步得到的磁片碎料清洗、烘干，然后球磨10～30h，球磨转速为200r/min～300r/min，至颗粒达到0.8μm～1.2μm粒度后，卸料干燥；

步骤3：二次球磨：在步骤1得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，然后再与步骤2处理后的磁片碎料混合，二次球磨，烘干，得到混合粉料；其中，主成分的质量百分比为70wt％～95wt％，磁片碎料的质量百分比为5wt％～30wt％；

步骤4：将步骤3处理后得到的混合粉料造粒成型，然后在950℃～1100℃下烧结，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。

3.一种抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；将原料在行星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

步骤2：将步骤1得到的粉料在烘箱中80℃～100℃烘干，然后进行预烧处理，预烧温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，得到预烧料，预烧料的颗粒大小为1μm；

步骤3：磁片碎料的处理：

a.按比例称取主成分各原料，所述主成分以其各自标准物计的含量为：49.5mol％≤Fe₂O₃≤50.4mol％，16mol％≤NiO≤17.9mol％，24mol％≤ZnO≤25.9mol％，8.5mol％≤CuO≤10.4mol％；将原料在行星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

b.将上步得到的粉料在烘箱中80℃～100℃烘干，然后进行预烧处理，预烧温度为700℃～900℃，保温时间为1h～3h，得到预烧料；

c.在上步得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，二次球磨，球磨时间为3h～4h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；

d.将上步得到的粉料在80℃～100℃下烘干，烘干后加入聚乙烯醇造粒，压制成型，然后将成型后的样品在950℃～1100℃下烧结2h～5h，烧结后得到的磁片的破碎料即为所述磁片碎料；

e.将上步得到的磁片碎料清洗、烘干，在行星式球磨机中球磨10h～30h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；至颗粒达到0.8μm～1.2μm粒度后，出料，然后置于烘箱中80℃～100℃干燥；

步骤4：二次球磨：在步骤2得到的预烧料中掺入相当于主成分质量的0wt％～1wt％的CoO副成分，然后再与步骤3处理后的磁片碎料混合，二次球磨，球磨时间为3h～4h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量比为1:1.5:3；其中，主成分的质量百分比为70wt％～95wt％，磁片碎料的质量百分比为5wt％～30wt％；

步骤5：将步骤4得到的粉料在80℃～100℃下烘干，烘干后加入聚乙烯醇造粒，压制成型，然后将成型的样品在950℃～1100℃下烧结2h～5h，得到所述抗金属镍铜锌铁氧体隔磁片材料。