本發明涉及一種軟磁鐵氧體材料及其制備方法，尤其涉及一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術：

1、作為軟磁材料，nicuzn鐵氧體由于其較高的電阻率和飽和磁感應強度以及良好的高頻性能等優良特性，被廣泛應用在各個領域。隨著電子元器件朝著小型化、多功能化方向快速發展，對nicuzn軟磁鐵氧體的功耗等性能也提出了更高的要求。低溫共燒陶瓷(ltcc)技術能夠很好地滿足器件小型化和集成化的需求，為了更好地與ltcc技術匹配，nicuzn鐵氧體必須實現低溫燒結。如今，低功耗低溫燒結nicuzn鐵氧體材料儼然已經成為了發展ltcc器件的關鍵。

2、近年來，隨著利用ltcc技術生產的平面變壓器的發展，電源器件的小型化也得到了極大地改善，ltcc工藝的平面變壓器結構緊湊、耐高溫、強度更高，能夠很好地適用于電源器件中，從而廣泛地應用在計算機和通信等領域，是未來平面變壓器的發展趨勢。因此，綜上所述，研究在低溫燒結條件下具有高磁導率低功耗的nicuzn鐵氧體材料對于ltcc變壓器等眾多電子產品的快速發展有著深遠的意義。隨著器件的進一步小型化和集成化，要求制備十到幾十微米厚度的燒結nicuzn鐵氧體材料。這就要求低溫燒結制備的鎳銅鋅鐵氧體晶粒尺寸保持至少在幾微米以下，同時為了保證器件的電感等性能，要求制備的鎳銅鋅鐵氧體燒結體保持高的磁導率。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法。

2、本技術專利公開了一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法。該材料在100khz、500mv、25±3℃下的μi為900左右，其居里溫度大于140℃。該材料研究了主配方的zno含量。根據磁晶各向異性單離子模型，鐵氧體的磁晶各向異性是各種單個磁性離子的各向異性之和，當非磁性zn2+離子取代磁性離子后，減少了產生磁晶各向異性的磁性離子數目，故使磁晶各向異性常數k1下降，磁導率增加。在鎳鋅鐵氧體基礎配方中加入低熔點的氧化銅，取代部分氧化鎳，促進鐵氧體材料的低溫燒結，在保證磁性能的前提下，降低了生產成本。

3、本技術專利公開了一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法。該材料的晶粒尺寸為2-3μm，25℃時初始磁導率μi>900，1mhz、20mt的條件下，25℃時pcv≤110kw/m3。

4、本技術專利公開了一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法和制成品。除了主配方的創新外，該材料的添加劑添加了bi2o3。在該材料中添加適量的bi2o3能在較低的燒結溫度下使離子擴散速率加快，促進晶粒生長。對材料改性，首先在顯微結構層次上通過bi2o3的助熔作用改變磁性晶粒的形態和引入新的晶界相來實現。當加入少量bi2o3時，晶粒的增大和氣孔的減少均有利于磁化過程疇壁的移動，促使材料的磁導率增大。而當bi2o3含量進一步增加時，出現異常生長，非磁性的晶界也隨之增厚，后者不利于磁化時疇壁的移動，磁導率下降。所以該材料研究選取了合適的添加劑bi2o3的含量。

5、本技術專利公開了一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法。該材料在優化材料配方，結合特殊摻雜工藝及燒結曲線的條件下，低溫920℃下燒結的常溫磁導率μi達900，晶粒尺寸為2-3μm，適合工作溫度范圍為0±2℃～100±2℃。同時該材料的添加劑添加了mno。在一定濃度下，mn2+離子會降低磁致伸縮效應，從而使初始磁導率升高。

6、本技術專利公開了一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體磁性材料及其制備方法。該材料通過在主配方與添加劑上的創新在一個較低燒結溫度燒結，兼顧提高材料的磁導率、居里溫度。該材料通過對燒結溫度的調整，進一步提高了材料磁導率，改善綜合性能，在100khz、500mv、25±3℃下的μi>900，居里溫度tc＞140℃。但是其中提及的燒結溫度，如果太低，樣品會燒結不完全，形成晶粒少，但是太高，樣品晶粒尺寸會增大從而無法達到微細晶粒的設想。

7、綜上所述，開發出一種在低溫燒結條件下得到晶粒尺寸小且具有高磁導率的鎳銅鋅鐵氧體材料，具有重要的應用價值。

8、本發明采用的技術方案具體如下：

9、一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料的制備方法，采用低溫燒結固相反應法，具體包括：

10、步驟一、配制鎳銅鋅鐵氧體材料的主成分原料進行混合球磨，所述主成分原料以摩爾百分比計，包括49.80％的三氧化二鐵、29.40％-29.90％的氧化鋅，9.90％-10.40％的氧化鎳、10.30％的氧化銅；

11、步驟二、對球磨后的材料進行預燒；

12、步驟三、向預燒料中加入按比例稱好的輔助成分原料并進行二次球磨；所述輔助成分原料包括bi2o3和mno；

13、步驟四、對球磨后的材料進行造粒和成型；

14、步驟五、將成型的材料置于850℃-950℃的溫度下燒結，在燒結溫度下保溫3-6小時，然后冷卻至120℃以下出爐，降溫過程也保持空氣氣氛，獲得高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料。

15、制得的材料在25℃條件下的起始磁導率μi>900，居里溫度tc>140℃。

16、一種低溫燒結高磁導率微細晶粒鎳銅鋅鐵氧體材料，鎳銅鋅鐵氧體材料由主成分和輔助成分組成；

17、主成分以摩爾百分比計，包括49.80％的三氧化二鐵、29.40％-29.90％的氧化鋅，9.90％-10.40％的氧化鎳、10.30％的氧化銅；

18、輔助成分包括下列原料中的至少1種：bi2o3、mno。

19、優選的，輔助成分以主成分總重量計，由下列原料組成：bi2o3?3000ppm、mno?2000-4000ppm。

20、作為優選，主成分包括49.80％的三氧化二鐵、29.40％-29.90％的氧化鋅，9.90％-10.40％的氧化鎳、10.30％的氧化銅；輔助成分包括bi2o3?3000ppm、mno?3000ppm。

21、作為優選，主成分包括49.80％的三氧化二鐵、29.90％的氧化鋅、9.90％的氧化鎳、10.30％的氧化銅；輔助成分包括bi2o3?3000ppm、mno?3000

22、ppm。

23、優選的，步驟一的具體過程為：按配方量將主成分與去離子水混合，充分球磨16-24h并將得到的漿料烘干，過篩獲得粉料；去離子水用量以主成分總重量計為45-55％，優選50％。

24、優選的，步驟二的具體過程為：將步驟一所得粉料進行預燒處理，預燒溫度為750℃-850℃，自然降溫得到預燒料。

25、優選的，步驟三的具體過程為：按配方量，向步驟二預燒料中添加輔助成分和去離子水進行二次球磨16-24h，烘干得到粒徑為0.1-1.5μm的粉料；去離子水用量以主成分總重量計為45-55％，優選50％。

26、優選的，步驟四的具體過程為：向步驟三所制得球磨后的粉料中添加質量濃度為6％-12％的聚乙烯醇水溶液，混合均勻造粒，得到顆粒料；聚乙烯醇水溶液與球磨后的粉料重量比為8-15:1，優選10:1。

27、優選的，步驟四中，造粒制得的顆粒料可以壓制成磁環；磁環的尺寸為ф20mm*ф10mm*5mm。

28、與現有技術相比，本發明提出的兼具低溫燒結和晶粒尺寸較小，磁導率在寬溫范圍內較為穩定的高磁導率鎳銅鋅鐵氧體材料具有以下有益效果：

29、1、通過大量系統的摻雜試驗研究，得到在低溫條件下燒結得到微細晶粒且在25℃下磁導率大于900且磁導率隨溫度變化較穩定的高磁導率鎳銅鋅鐵氧體材料，該材料適用于溫度變化很大的場景，保證了電子器件的正常使用。

30、2、在本發明的主配方中，通過調整fe2o3、nio和zno的含量，使得材料能夠有較小的晶粒尺寸，保證在高溫環境下能夠正常使用。而在本發明的輔助成分中，添加劑bi2o3的摻雜量改變燒結中液相的含量，優化使得鐵氧體的晶粒能微細均勻地生長，添加劑mno的摻雜能提高樣品的磁導率，使樣品致密化，綜合這兩種添加劑，磁導率溫度穩定性良好，使其不僅在高溫，而在較寬溫度下依舊具有高磁導率的特性。

31、3、本發明的燒結工藝有利于電子元器件的小型化和輕量化，燒結溫度低，對節能與環保方面有重大意義，本發明的鎳銅鋅鐵氧體材料工作溫度可低至25℃，高達140℃，有一個超寬工作溫度范圍，并且在25℃-120℃之間磁導率變化較穩定。

32、本發明保護一種在低溫條件下燒結晶粒尺寸微細且寬溫度范圍內磁導率隨溫度變化穩定的寬溫高磁導率鎳銅鋅鐵氧體材料及其制備方法，制得的鎳銅鋅鐵氧體晶粒尺寸為2-3μm，在100khz、500mv條件下，于25℃～120℃的寬溫范圍內，磁導率在900以上，且在寬溫范圍內磁導率的變化較穩定，為900±15％，25℃～120℃磁導率溫度曲線平坦，使得樣品工作的溫度范圍更寬更穩定，解決了電子元件在寬溫范圍內磁導率穩定且更好地與ltcc技術匹配的要求。