TWI615361B - 鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法 - Google Patents

鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法 Download PDF

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一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法，該鎳銅鋅鐵氧體磁粉包含：一主成分及一副成分。該主成分包括48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間。該副成分包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份。

Description

鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法
本發明係關於一種磁粉及其製造方法，特別是關於一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法。
習知的錳鋅鐵氧體擁有優良導磁率及飽和磁場強度，但其使用頻率較低，約為0.01~3.0MHz。此外，錳鋅鐵氧體的電阻係數亦較低，約為1Ωm。另一方面，錳鋅鐵氧體在製造過程中需要在特定的氣氛下燒結，且由於錳鋅鐵氧體的電阻係數較低，所以當錳鋅鐵氧體製成磁芯後，需要繞線圈在塑膠材質的繞線架上，以防止串聯阻抗所引發的損失，故增加了製造成本。
故，已有業者開發鎳銅鋅鐵氧體磁粉，以解決上述增加製造成本之問題，鎳銅鋅鐵氧體磁粉的使用頻率及電阻係數皆較高，分別約為1~100MHz及105~106Ωm，故鎳銅鋅鐵氧體磁粉所製成的磁芯可直接繞線圈於其上，故可減少製造成本。然而，現有的鎳銅鋅鐵氧體磁粉的磁性性質仍不夠優良。
故，有必要提供一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之一目的在於提供一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其係具有特定的化學組成，使其具有高導磁率、低損失係數及低溫度係數等優良的磁性性質。
本發明之另一目的在於提供一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，所製得的鎳銅鋅鐵氧體磁粉製成磁芯時的燒結步驟 可在大氣下進行，故可減少製造成本。
為達上述之目的，本發明提供一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其包含：一主成分及一副成分。該主成分包括48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間。該副成分包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份。
在本發明之一實施例中，三氧化二鐵的範圍係介於48.5莫耳百分比至49莫耳百分比。
在本發明之一實施例中，氧化鎳與氧化鋅的比值係介於0.23至0.24之間。
在本發明之一實施例中，該副成分更包括二氧化錫，以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係大於零且小於或等於0.05重量份。
在本發明之一實施例中，以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係介於0.04重量份至0.05重量份之間。
在本發明之一實施例中，該副成分更包括三氧化鎢，以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鎢的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間。
為達上述之目的，本發明另提供一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，其包含：提供一主成分，包括：48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間；對該主成分進行一煆燒處理(亦可稱為煅燒處理)，其中該煆燒處理的一加熱溫度係介於850℃至950℃之間及一持溫時間係1.5小時至2.5小時之間；將一副成分加入到進行該煆燒處理後 的該主成分中，以形成一混合物，其中該副成份包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份；以及對該混合物進行一濕式研磨，使該混合物的一平均粒徑係介於1.0微米至1.2微米，以形成該鎳銅鋅鐵氧體磁粉。
在本發明之一實施例中，三氧化二鐵的範圍係介於48.5莫耳百分比至49莫耳百分比。
在本發明之一實施例中，氧化鎳與氧化鋅的比值係介於0.23至0.24之間。
在本發明之一實施例中，該副成分更包括：二氧化錫，其中以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係大於零且小於等於0.05重量份；及三氧化鎢，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鎢的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間。
10‧‧‧方法
11~14‧‧‧步驟
第1圖：本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法的流程示意圖。
第2圖：實施例1的導磁率μi與100千赫茲的損失係數LF100KHz在不同溫度下的分析圖。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發 明，而非用以限制本發明。
本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉包含一主成分及一副成分。該主成分包括48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵、10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅、氧化鎳及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間。在一實施例中，三氧化二鐵的範圍係介於48.5莫耳百分比至49莫耳百分比。在另一實施例中，氧化鎳與氧化鋅的比值係介於0.23至0.24之間。在具體的範例中，氧化鎳的範圍係介於7.82莫耳百分比至7.84莫耳百分比之間，且氧化鋅的範圍係介於31.36莫耳百分比至33.44莫耳百分比之間。
該副成分包括三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份。值得一提的是，三氧化二鉻主要是用來降低收縮率，而三氧化鉬主要是促進晶粒成長。
在一實施例中，該副成分更包括二氧化錫，以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係大於零且小於或等於0.05重量份。在一範例中，二氧化錫的用量係介於0.04重量份至0.05重量份之間。值得一提的是，二氧化錫主要是用於降低導磁率溫度係數，例如是在25℃至60℃的導磁率溫度係數α25~60℃。
在一實施例中，該副成分更包括三氧化鎢，以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鎢的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間。值得一提的是，三氧化鎢主要用於促進晶粒成長。
要特別說明的是，本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉至少是透過具有上述特定的主成分與副成分，以使鎳銅鋅鐵氧體磁粉所製成的鎳銅鋅鐵氧體磁芯具有高導磁率、低損失係數及 低溫度係數等優良的磁性性質。
請參照第1圖，第1圖係本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法10的流程示意圖。本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法10包含步驟11至14：提供一主成分，包括：48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間(步驟11)；對該主成分進行一煆燒處理(亦可稱為煅燒處理)，其中該煆燒處理的一加熱溫度係介於850℃至950℃之間及一持溫時間係1.5小時至2.5小時之間(步驟12)；將一副成分加入到進行該煆燒處理後的該主成分中，以形成一混合物，其中該副成份包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份(步驟13)；以及對該混合物進行一濕式研磨，使該混合物的一平均粒徑係介於1.0微米至1.2微米，以形成該鎳銅鋅鐵氧體磁粉(步驟14)。
值得一提的是，本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法10中所使用的主成分及副成分可參考上述本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的主成分及副成分的各個舉例。故此處不再贅述。
要特別說明的是，本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法至少是透過提供具有上述特定的主成分與副成分，以使所製得的鎳銅鋅鐵氧體磁粉在經過後續製造而形成的鎳銅鋅鐵氧體磁芯具有高導磁率、低損失係數及低溫度係數等優良的磁性性質。
以下將舉出數個實施例及比較例以證明本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法確實具有上述效果。
實施例1
提供一主成分，該主成分包括：48.5莫耳百分比的三氧化二鐵、10莫耳百分比的氧化銅、氧化鎳及氧化鋅，其中氧化鎳及氧化鋅的比值(即氧化鎳莫耳數/氧化鋅莫耳數)係0.23。接著對主成分進行一煆燒處理，該煆燒處理的一加熱溫度係介於900℃及一持溫時間係2小時。之後，將一副成分加入到進行該煆燒處理後的該主成分中，以形成一混合物，其中該副成份包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係0.04重量份；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係0.06重量份。然後，對該混合物進行一濕式研磨，使該混合物的一平均粒徑係介於1.0微米至1.2微米，以形成實施例1之該鎳銅鋅鐵氧體磁粉。
實施例2與3及比較例1至5
實施例2與3及比較例1至5的鎳銅鋅鐵氧體磁粉製作方式係與實施例1的鎳銅鋅鐵氧體磁粉製作方式相似，唯其不同之處在於主成分的比例及副成分的添加種類及比例不同，請參照下表1所示。值得一提的是，副成分中各個添加物的重量百分比(wt%)指的是，以主成分的總用量作為基準，各個添加物的用量的比例，例如就實施例1而言，當主成分總用量是100重量份時，MoO3的用量是0.06重量份，且Cr2O3的用量是0.04重量份。
Figure TWI615361BD00001
Figure TWI615361BD00002
接著，為了證明實施例1至3具有較好的磁性性質，將黏結劑(例如1wt%的PVA)加到各實施例及比較例的該鎳銅鋅鐵氧體磁粉中，並透過手工過篩成造粒粉顆粒。接著，利用模具將造粒粉顆粒成型為磁芯生胚，並在大氣下經過燒結處理後即可製得鎳銅鋅鐵氧體磁芯。在燒結處理中，首先以100℃/小時的升溫速率，從室溫加熱到500℃；之後，再以200℃/小時的升溫速率，從500℃加熱到900℃；之後，再以250℃/小時的升溫速率，從900℃加熱到1100℃，並持溫2小時。
所製得的鎳銅鋅鐵氧體磁芯之後經過磁性性質量測設備，例如使用電感-電容-電阻測量儀器(LCR meter；例如使用市售的Agilent-4294A)進行量測，以得到如下表2的分析結果。
Figure TWI615361BD00003
根據一般常用的合格標準，實施例1至3同時符合各項規定，例如導磁率μi需在1800至2300；導磁率溫度係數α25~60℃需小於3.5×10-6；100千赫茲的損失係數LF100KHz需小於或等於25×10-6；500千赫茲的損失係數LF500KHz需小於或等於40×10-6；居禮溫度Tc需大於或等於100℃。而比較例1至5則有至少一項 以上的不合格項目。另外，請參照第2圖，第2圖係實施例1的導磁率μi與100千赫茲的損失係數LF100KHz在不同溫度下的分析圖。從第2圖可知，實施例1的100千赫茲的損失係數LF100KHz在20℃至60℃皆無明顯變化，且在40℃以下時導磁率μi仍在合格標準值內。由此可見，本發明實施例之鎳銅鋅鐵氧體磁粉及其製造方法確實具有高導磁率、低損失係數及低溫度係數等優良的磁性性質。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧方法
11~14‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其包含：一主成分，包括：48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間；以及一副成分，包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其中三氧化二鐵範圍係介於48.5莫耳百分比至49莫耳百分比。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其中氧化鎳與氧化鋅的比值係介於0.23至0.24之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其中該副成分更包括二氧化錫，以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係大於零且小於或等於0.05重量份。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其中以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係介於0.04重量份至0.05重量份之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉，其中該副成分更包括三氧化鎢，以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鎢的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間。
  7. 一種鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，包含步驟：提供一主成分，包括：48.2莫耳百分比至49.8莫耳百分比的三氧化二鐵；10莫耳百分比至11莫耳百分比的氧化銅；氧化鎳；及氧化鋅，其中氧化鎳與氧化鋅的一比值係介於0.23至0.25之間；對該主成分進行一煅燒處理，其中該煅燒處理的一加熱溫度係介於850℃至950℃之間及一持溫時間1.5至2.5小時之間；將一副成分加入到進行該煅燒處理後的該主成分中，以形成一混合物，其中該副成份包括：三氧化二鉻，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化二鉻的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間；及三氧化鉬，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鉬的用量係大於零且小於或等於0.06重量份；以及對該混合物進行一濕式研磨，使該混合物的一平均粒徑係介於1.0微米至1.2微米，以形成該鎳銅鋅鐵氧體磁粉。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，其中三氧化二鐵的範圍係介於48.5莫耳百分比至49莫耳百分比。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，其中氧化鎳與氧化鋅的比值係介於0.23至0.24之間。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之鎳銅鋅鐵氧體磁粉的製造方法，其中該副成分更包括：二氧化錫，其中以該主成分的總用量是100重量份計，二氧化錫的用量係大於零且小於等於0.05重量份；及三氧化鎢，其中以該主成分的總用量是100重量份計，三氧化鎢的用量係介於0.02重量份至0.08重量份之間。
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