CN107857581A - 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法 - Google Patents

一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107857581A
CN107857581A CN201710968240.4A CN201710968240A CN107857581A CN 107857581 A CN107857581 A CN 107857581A CN 201710968240 A CN201710968240 A CN 201710968240A CN 107857581 A CN107857581 A CN 107857581A
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
temperature
ball milling
zno
temperature sintering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710968240.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107857581B (zh
Inventor
苏桦
唐晓莉
张怀武
荆玉兰
李元勋
徐自强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201710968240.4A priority Critical patent/CN107857581B/zh
Publication of CN107857581A publication Critical patent/CN107857581A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107857581B publication Critical patent/CN107857581B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/265—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese or zinc and one or more ferrites of the group comprising nickel, copper or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3279—Nickel oxides, nickalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Magnetic Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于电子陶瓷材料及其制备技术领域，具体涉及一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法。本发明材料的分子结构表达式为Ni0.29‑x‑yZn0.53+xCu0.18+yFe1.95O4(x＝0～0.02；y＝0～0.02)，同时采用BBSZ玻璃、Co2O3、TiO2和CaCO3作为掺杂剂。通过以上材料配方、工艺的优化设计并结合4种掺杂剂的组合改性，以实现900℃的低温烧结，并兼顾起始磁导率μi在80～96之间；抗直流偏置磁场H70％在950～800A/m，比温度系数≤2×10‑6/℃(20℃～80℃)。本发明很好地兼顾了高起始磁导率、高抗直流偏置磁场以及高温度稳定性的综合要求，其生产原料便宜，工艺简单，操作方便且成本低，可广泛应用于研发生产高可靠性的LTCC片式电感/磁珠产品。

Description

一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电子陶瓷材料及其制备技术领域，具体涉及一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法。
背景技术
LTCC叠层片式电感/磁珠器件凭借其体积小、成本低、屏蔽性能优良、可靠性高、易于实现表贴等优异特性，在移动通信、计算机、汽车电子、电视、广播卫星等领域获得广泛应用。近年来，随着电子产品大数据量的传输和处理速度的提高，促使LTCC片式电感/磁珠器件承载功率密度需要不断提升，因此对该类器件的抗电流偏置能力提出了更高的技术要求。即在有较大偏置电流作用下，片式电感/磁珠器件的性能(特别是感量/阻抗值)衰减尽量小，以满足小尺寸大功率的要求。
此外，在汽车电子、广播卫星等应用领域，对片式电感/磁珠产品性能的稳定性要求也越来越高，希望这些电子元器件性能(特别是感量/阻抗值)随工作环境温度、工作时间等的变化量越小越好。为了提升LTCC叠层片式电感/磁珠器件的稳定性，包括在直流偏置条件下的稳定性，关键需要在提升材料性能上下功夫，通过材料研制方案的改进和创新，提升材料磁性能的稳定性，进而改善片式电感/磁珠器件性能的稳定性。
目前研发LTCC叠层片式电感/磁珠器件的主要材料为低温烧结的NiCuZn铁氧体。因此，如何提高低温烧结NiCuZn铁氧体材料的稳定性，包括抗直流偏置特性，具有十分重要的现实意义。发明专利(ZL201410432796.8)公开了：Ni0.30-xZn0.47+xCu0.18Co0.05Fe1.95O4(其中x的取值范围为0～0.05)配方特征的NiCuZn铁氧体材料基础上，通过复合掺入Bi2O3：0.5～1wt％，SnO2：0.8～1.2wt％，SiO2：0.1～0.2wt％，CaCO3：0.1～0.2wt％等掺杂改性剂，可获得起始磁导率μi在65～70之间，且抗直流偏置磁场H70％(磁导率下降到初始值70％时可承载的偏置磁场)可达770～850A/m的抗直流偏置低温烧结NiCuZn铁氧体材料。但这种材料的磁导率还有些偏低，与目前片式电感/磁珠产品主流采用的磁导率为80～100的铁氧体材料还有些差距，另外这种材料只考虑提升了铁氧体材料的抗直流偏置特性，对NiCuZn铁氧体温度稳定性的提升未做考虑。
因此，开发一种具有更高磁导率，且材料的抗直流偏置特性和温度稳定性都很好的低温烧结NiCuZn铁氧体材料，具有极大的意义，以便在高稳定性片式电感/磁珠产品中获得广泛的应用。
发明内容
针对上述存在问题或不足，为解决如何兼顾低温烧结NiCuZn铁氧体材料的高磁导率、抗直流偏置特性和温度稳定性的问题，本发明提供了一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法。
一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料，其主相为尖晶石结构，分子结构表达式为Ni0.29-x-yZn0.53+xCu0.18+yFe1.95O4(x＝0～0.02；y＝0～0.02)。在上述NiCuZn铁氧体材料配方基础上，同时采用BBSZ玻璃、Co2O3、TiO2和CaCO3作为掺杂剂，其中BBSZ玻璃：1.6～2wt％，Co2O3：0.1～0.2wt％，TiO2：0.8～1.2wt％，CaCO3：0.3～0.5wt％。
作为一种优选，添加的掺杂剂BBSZ玻璃：2.0wt％，Co2O3：0.15wt％，TiO2：1.0wt％，CaCO3：0.4wt％。
所述低温烧结NiCuZn铁氧体材料由分析纯的原料NiO、ZnO、CuO、Fe2O3按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝(0.29-x-y):(0.53+x):0.18+y:0.975(x＝0～0.02；y＝0～0.02)的比例配制构成。
上述低温烧结NiCuZn铁氧体材料以尖晶石NiCuZn铁氧体为主晶相组成，抗直流偏置特性H70％(当铁氧体磁芯上承载直流偏置磁场使得其增量磁导率下降到其起始磁导率的70％时所对应的偏置磁场的大小称为H70％，是工程应用上衡量铁氧体材料抗直流偏置特性的主要技术指标)950～800A/m，H70％≥800A/m；比温度系数≤2×10-6/℃(20℃～80℃)，可实现900℃低温烧结；起始磁导率μi为80～96，磁导率≥80。
基于该低温烧结NiCuZn铁氧体材料研制的叠层片式电感/磁珠器件不仅可承受更大的直流偏置磁场的叠加，而且环境稳定性更好，非常适合在汽车电子、广播卫星等需要高可靠性的片式电感/磁珠中应用以及更大功率的场合应用。
上述低温烧结NiCuZn铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤1、以NiO、ZnO、CuO、Fe2O3为初始原料，按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝(0.29-x-y):(0.53+x):0.18+y:0.975(x＝0～0.02；y＝0～0.02)的比例折算出NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比，进行称料、混料、一次球磨后烘干；
步骤2、将步骤1所得的一次球磨烘干料过筛后在坩埚中压实打孔，按3℃/分的升温速率升至950℃进行预烧，保温2小时，随炉冷却到室温得到预烧料；
步骤3、将步骤2所得的预烧料从坩埚中取出后放入研钵中进行粗粉粹，然后加入预烧料重量百分比1.6～2wt％BBSZ玻璃和0.1～0.2wt％Co2O3和0.8～1.2wt％TiO2和0.3～0.5wt％CaCO3四种掺杂剂后，在球磨机中进行二次球磨，二次球磨后粉料的平均粒度控制在0.8微米以下，然后将二次球磨料烘干；
步骤4、在步骤3得到的二次球磨烘干料中加入相当于二次球磨烘干料重量的10％～15％的PVA溶液进行造粒并压制成形；
步骤5、将步骤4所得的样品放入烧结炉中，以2℃/分的升温速率升温至300℃保温1小时排水，然后再以2℃/分的升温速率升温至600℃保温1小时排胶，然后再以2℃/分的升温速率升温至900℃保温3小时，然后按2℃/分的降温速率降至500℃，再在500℃保温3小时，最后再随炉冷却至室温得到所述的低温烧结NiCuZn铁氧体材料。
所述掺杂的BBSZ玻璃制备方法如下：取分析纯的H3BO3,Bi2O3,SiO2,ZnO,按照27％Bi2O3-35％H3BO3-6％SiO2-32％ZnO的摩尔比称料，混合均匀。以去离子水作为润滑剂，在行星式球磨机球磨中球磨6小时后取出干燥。然后放在烧结炉中以2℃/min的升温速率升温至1000℃，在1000℃保温2个小时，然后直接从炉子中取出倒入去离子水中实现快淬，最后将快淬后的玻璃粉烘干，碾磨细即可备用。
作为一种优选，所述步骤三中在粗粉碎后的预烧料中加入预烧料重量百分比的BBSZ玻璃：2.0wt％，Co2O3：0.1wt％，TiO2：1.0wt％，CaCO3：0.4wt％四种掺杂剂。
本发明首先在NiCuZn铁氧体材料的主配方设计上优化了Ni和Zn离子的比例，确保铁氧体材料配方的起始磁导率较高，在经过掺杂改性处理后仍然能够维持到80～100的较高磁导率。同时将主配方中Cu离子的含量优化确认为0.18～0.20，以确保得到的材料能够较好的实现低温烧结，且不产生另相。采用略缺铁的主配方，有利于提升材料体系的电阻率(对于铁氧体来说，如果出现了过铁，那么会出现二价铁离子，电阻率会大大下降，即在配方分子式中Fe离子含量略低于2)。同时，在材料掺杂改性过程中，同时复合掺入了4种掺杂改性剂，分别发挥不同的作用：其中1.6～2.0wt％BBSZ玻璃掺入的目的一是进一步促进材料的低温烧结，二是拓展晶界宽度，提升材料抗直流偏置能力和温度稳定性；0.1～0.2wt％的Co2O3掺入的目的是降低磁损耗，同时以调整优化铁氧体的温度系数；0.8～1.2wt％的TiO2掺入的目的是抑制晶粒生长、拓展晶界宽度并优化铁氧体的温度系数，进而改善材料的抗直流偏置能力和温度特性；0.3～0.5wt％CaCO3掺杂用于提升铁氧体材料的电阻率，细化和均匀化晶粒，抑制晶粒的异常生长并阻止掺杂剂渗入晶粒内部，也间接有利于提升材料的稳定性。
采用950℃较高预烧温度的工艺方式，是为了防止助熔剂掺杂助烧过程中引发不均匀的异常晶粒生长。此外，在降温过程中，通过控制降温速率及在500℃适当保温的方式，以促使铁氧体中离子向低能态重新排列，释放应力的同时也改善温度特性，有利于材料稳定性的提高。
通过以上材料配方、工艺的优化设计并结合4种掺杂剂的组合改性效果，以使最终获得的铁氧体材料体系不仅能实现900℃的低温烧结，并且能够很好的兼顾较高起始磁导率，高抗直流偏置特性以及温度稳定性的综合目标，非常适合有高可靠性要求的片式电感/磁珠产品的研发和生产。
本发明提供的低温烧结NiCuZn铁氧体材料的主要优点在于：
1、其起始磁导率μi在80～96之间；且抗直流偏置磁场H70％高达950～800A/m，比温度系数≤2×10-6/℃(20℃～80℃)，很好地兼顾了高起始磁导率、高抗直流偏置磁场以及高温度稳定性的综合要求，可广泛应用于研发生产高可靠性的LTCC片式电感/磁珠产品。
2、具有较低的磁损耗，在900℃低温烧结时在10MHz时品质因数超过130。
3、生产原料便宜，工艺简单，操作方便且成本低。
附图说明
图1为本发明高稳定性低温烧结NiCuZn铁氧体材料的制备工艺流程图；
图2为实施例的增量磁导率随偏置磁场变化的曲线。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步的说明。
一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料，主相为尖晶石结构，其分子结构表达式为Ni0.28Zn0.54Cu0.18Fe1.95O4。在上述NiCuZn铁氧体材料配方基础上，同时采用BBSZ玻璃、Co2O3、TiO2和CaCO3作为掺杂剂，其中BBSZ玻璃：2.0wt％，Co2O3：0.15wt％，TiO2：1.0wt％，CaCO3：0.4wt％。
原料由分析纯的NiO、ZnO、CuO、Fe2O3按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝0.28:0.54:0.18:0.975的比例配制构成。
制备方法，包括以下步骤：
步骤一：以NiO、ZnO、CuO、Fe2O3为初始原料，按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝0.28:0.54:0.18:0.975的比例折算出NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量，进行称料、混料、一次球磨后烘干；
步骤二：将步骤一所得的一次球磨烘干料过筛后在坩埚中压实打孔，按3℃/分的升温速率升至950℃进行预烧，保温2小时，随炉冷却到室温得到预烧料；
步骤三：将步骤二所得的预烧料从坩埚中取出后放入研钵中进行粗粉粹，然后加入预烧料重量百分比2.0wt％BBSZ玻璃和0.15wt％Co2O3和1.0wt％TiO2和0.4wt％CaCO3四种掺杂剂后，在球磨机中进行二次球磨，二次球磨后粉料的平均粒度控制在0.8微米以下，然后将二次球磨料烘干；
步骤四：在步骤三得到的二次球磨烘干料中加入相当于二次球磨烘干料重量10％的PVA溶液进行造粒并压制成圆环形；
步骤五：将步骤四所得的样品放入烧结炉中，以2℃/分的升温速率升温至300℃保温1小时排水，然后再以2℃/分的升温速率升温至600℃保温1小时排胶，然后再以2℃/分的升温速率升温至900℃保温3小时，然后按2℃/分的降温速率降至500℃，再在500℃保温3小时，最后再随炉冷却至室温即得到所述的低温烧结NiCuZn铁氧体材料。
其中，步骤一中所述的NiO、ZnO、CuO、Fe2O3原料均为分析纯。
步骤一中所述一次球磨时，料：球：水＝1:3:1.2，球磨时间为6h，一次球磨后烘干的温度为100℃。
步骤三中所述二次球磨时，料：球：水＝1:3:1.2，球磨时间为6h，二次球磨后烘干的温度为100℃。
实施例得到的低温烧结NiCuZn铁氧体材料的增量磁导率随偏置磁场变化的曲线如图2所示，具体性能为：起始磁导率μi约为87.5，H70％值约为860A/m，在10MHz时品质因数达到138，20～80℃的比温度系数约为1.8×10-6/℃，能够很好的兼顾材料高起始磁导率、高抗偏置磁场以及高温度稳定性的综合要求。

Claims (4)

1.一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料，其特征在于：
主相为尖晶石结构，分子结构表达式为Ni0.29-x-yZn0.53+xCu0.18+yFe1.95O4，x＝0～0.02，y＝0～0.02；由分析纯的原料NiO、ZnO、CuO、Fe2O3按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝(0.29-x-y):(0.53+x):0.18+y:0.975的比例配制；
采用BBSZ玻璃、Co2O3、TiO2和CaCO3作为掺杂剂，其中BBSZ玻璃：1.6～2wt％，Co2O3：0.1～0.2wt％，TiO2：0.8～1.2wt％，CaCO3：0.3～0.5wt％；
起始磁导率μi为80～96，抗直流偏置特性H70％为950～800A/m，20℃～80℃比温度系数≤2×10-6/℃，900℃低温烧结。
2.如权利要求1所述低温烧结NiCuZn铁氧体材料，其特征在于：所述掺杂剂BBSZ玻璃：2.0wt％，Co2O3：0.15wt％，TiO2：1.0wt％，CaCO3：0.4wt％。
3.如权利要求1所述低温烧结NiCuZn铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、以NiO、ZnO、CuO、Fe2O3为初始原料，按摩尔比NiO：ZnO：CuO：Fe2O3＝(0.29-x-y):(0.53+x):0.18+y:0.975的比例折算出NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比，进行称料、混料、一次球磨后烘干，x＝0～0.02，y＝0～0.02；
步骤2、将步骤1所得的一次球磨烘干料过筛后在坩埚中压实打孔，按3℃/分的升温速率升至950℃进行预烧，保温2小时，随炉冷却到室温得到预烧料；
步骤3、将步骤2所得的预烧料从坩埚中取出后放入研钵中进行粗粉粹，然后加入预烧料重量百分比1.6～2wt％BBSZ玻璃和0.1～0.2wt％Co2O3和0.8～1.2wt％TiO2和0.3～0.5wt％CaCO3四种掺杂剂后，在球磨机中进行二次球磨，二次球磨后粉料的平均粒度控制在0.8微米以下，然后将二次球磨料烘干；
步骤4、在步骤3得到的二次球磨烘干料中加入相当于二次球磨烘干料重量的10％～15％的PVA溶液进行造粒并压制成形；
步骤5、将步骤4所得的样品放入烧结炉中，以2℃/分的升温速率升温至300℃保温1小时排水，然后再以2℃/分的升温速率升温至600℃保温1小时排胶，然后再以2℃/分的升温速率升温至900℃保温3小时，然后按2℃/分的降温速率降至500℃，再在500℃保温3小时，最后再随炉冷却至室温，即得到所述的低温烧结NiCuZn铁氧体材料；
所述掺杂的BBSZ玻璃制备方法如下：取分析纯的H3BO3,Bi2O3,SiO2,ZnO,按照27％Bi2O3-35％H3BO3-6％SiO2-32％ZnO的摩尔比称料，混合均匀；以去离子水作为润滑剂，在行星式球磨机球磨中球磨6小时后取出干燥；然后放在烧结炉中以2℃/min的升温速率升温至1000℃，在1000℃保温2个小时，然后直接从炉子中取出倒入去离子水中实现快淬，最后将快淬后的玻璃粉烘干，碾磨细即可。
4.如权利要求3所述低温烧结NiCuZn铁氧体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中在粗粉碎后的预烧料中加入预烧料重量百分比的BBSZ玻璃：2.0wt％，Co2O3：0.1wt％，TiO2：1.0wt％，CaCO3：0.4wt％四种掺杂剂。
CN201710968240.4A 2017-10-18 2017-10-18 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法 Active CN107857581B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710968240.4A CN107857581B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710968240.4A CN107857581B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107857581A true CN107857581A (zh) 2018-03-30
CN107857581B CN107857581B (zh) 2021-02-05

Family

ID=61696350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710968240.4A Active CN107857581B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107857581B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110372363A (zh) * 2019-06-13 2019-10-25 山东格仑特电动科技有限公司 一种低温烧结软磁铁氧体材料及其制备方法
CN110372364A (zh) * 2019-06-15 2019-10-25 山东格仑特电动科技有限公司 一种低温烧结铁镍锌铜基软磁铁氧体材料及其制备方法
CN110723967A (zh) * 2019-10-12 2020-01-24 电子科技大学 一种抗直流偏置低温烧结铁氧体材料及其制备方法
CN112745115A (zh) * 2021-01-11 2021-05-04 电子科技大学 低磁场域下高应变灵敏度的磁致伸缩材料及其制备方法
CN113603472A (zh) * 2021-08-17 2021-11-05 杭州电子科技大学 一种基于LTCC技术的NiCuZn铁氧体制备方法
CN113716950A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 天通控股股份有限公司 一种低温烧结柔性磁片及其制备方法
CN115477534A (zh) * 2022-10-20 2022-12-16 电子科技大学 Ku波段自偏置器件用双相复合铁氧体材料及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1542875A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 电子科技大学 一种宽频磁电双性复合材料及其制备方法
US20120132847A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Magnetic material composition for ceramic electronic component, method of manufacturing the same, and ceramic electronic component using the same
CN103693949A (zh) * 2013-11-19 2014-04-02 横店集团东磁股份有限公司 一种宽温低温度系数高频低损耗软磁NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN104193317A (zh) * 2014-08-28 2014-12-10 电子科技大学 抗偏置低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN105036722A (zh) * 2015-06-25 2015-11-11 深圳振华富电子有限公司 NiCuZn铁氧体及其制备方法
CN105198396A (zh) * 2015-10-14 2015-12-30 广东成电华瓷电子科技有限公司 一种NiCuZn系铁氧体材料及其制造方法
CN105777094A (zh) * 2016-03-03 2016-07-20 电子科技大学 一种nfc手机支付铁氧体磁屏蔽材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1542875A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 电子科技大学 一种宽频磁电双性复合材料及其制备方法
US20120132847A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Magnetic material composition for ceramic electronic component, method of manufacturing the same, and ceramic electronic component using the same
CN103693949A (zh) * 2013-11-19 2014-04-02 横店集团东磁股份有限公司 一种宽温低温度系数高频低损耗软磁NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN104193317A (zh) * 2014-08-28 2014-12-10 电子科技大学 抗偏置低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN105036722A (zh) * 2015-06-25 2015-11-11 深圳振华富电子有限公司 NiCuZn铁氧体及其制备方法
CN105198396A (zh) * 2015-10-14 2015-12-30 广东成电华瓷电子科技有限公司 一种NiCuZn系铁氧体材料及其制造方法
CN105777094A (zh) * 2016-03-03 2016-07-20 电子科技大学 一种nfc手机支付铁氧体磁屏蔽材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任利等: "NiZn软磁铁氧体材料的性能与应用", 《磁性材料及器件》 *
何新华等: "预烧温度对NiCuZn铁氧体陶瓷材料烧结和显微结构的影响", 《中国陶瓷》 *
师凯旋等: "BBSZ玻璃掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响", 《电子元件与材料》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110372363A (zh) * 2019-06-13 2019-10-25 山东格仑特电动科技有限公司 一种低温烧结软磁铁氧体材料及其制备方法
CN110372364A (zh) * 2019-06-15 2019-10-25 山东格仑特电动科技有限公司 一种低温烧结铁镍锌铜基软磁铁氧体材料及其制备方法
CN110723967A (zh) * 2019-10-12 2020-01-24 电子科技大学 一种抗直流偏置低温烧结铁氧体材料及其制备方法
CN112745115A (zh) * 2021-01-11 2021-05-04 电子科技大学 低磁场域下高应变灵敏度的磁致伸缩材料及其制备方法
CN113603472A (zh) * 2021-08-17 2021-11-05 杭州电子科技大学 一种基于LTCC技术的NiCuZn铁氧体制备方法
CN113603472B (zh) * 2021-08-17 2023-02-28 杭州电子科技大学 一种基于LTCC技术的NiCuZn铁氧体制备方法
CN113716950A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 天通控股股份有限公司 一种低温烧结柔性磁片及其制备方法
CN113716950B (zh) * 2021-11-01 2022-01-25 天通控股股份有限公司 一种低温烧结柔性磁片及其制备方法
CN115477534A (zh) * 2022-10-20 2022-12-16 电子科技大学 Ku波段自偏置器件用双相复合铁氧体材料及其制备方法
CN115477534B (zh) * 2022-10-20 2023-03-28 电子科技大学 Ku波段自偏置器件用双相复合铁氧体材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107857581B (zh) 2021-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107857581A (zh) 一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN104193317B (zh) 抗偏置低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN102603279B (zh) 一种高强度高Bs镍锌铁氧体及其制备方法
CN107352992A (zh) 一种宽频宽温低损耗锰锌铁氧体的粉末粒度控制方法
CN101388269B (zh) 一种高磁导率高饱和磁通密度高居里温度锰锌铁氧体材料
CN112979301B (zh) 高频高温低损耗MnZn功率铁氧体材料及其制备方法
CN104230323A (zh) M型钙镧钴永磁铁氧体及其制备方法
CN107352993A (zh) 一种高频锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法
CN104150894B (zh) 一种耐热冲击镍锌铁氧体及其制备方法
CN108503349B (zh) 一种耐大电流低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法
CN106747397A (zh) Yig铁氧体材料及制备方法
CN102807361A (zh) 一种无线信号感应用镍锌铁氧体材料、薄片磁心及其制备方法
CN105198395A (zh) 一种耐热冲击功率镍锌铁氧体及其制备方法
CN108530050A (zh) 宽温低损耗高阻抗MnZn软磁铁氧体材料及制备方法
CN112456998A (zh) 一种高介电常数的石榴石铁氧体材料及其制备方法
CN105884342A (zh) Bi代LiZnTiMn旋磁铁氧体基板材料的制备方法
CN104230321A (zh) M型钙永磁铁氧体及其制备方法
CN101266859A (zh) 快速烧结微晶铁氧体磁芯器件的方法
CN104230322A (zh) M型钙永磁铁氧体及其制备方法
Xie et al. Synergy effects between Li0. 42Zn0. 27Ti0. 11Fe2. 2O4 nanoparticles and CuO-Bi2O3 mixtures in low-temperature sintered LiZnTi ferrites with enhanced gyromagnetic and microwave dielectric properties
CN110483032A (zh) 基于ltcc技术的低温烧结yig铁氧体及制备方法
CN103848620B (zh) 一种LiMnZn铁氧体材料及其制备方法
Li et al. Soft magnetic, gyromagnetic, and microstructural properties of BBSZ-Nb2O5 doped NiCuZn ferrites for LTCC applications
CN109678483A (zh) 宽温低温度系数低功耗锰锌铁氧体材料的制备方法
CN113327736A (zh) 一种宽频、五高性能的软磁铁氧体材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant