一种铁氧体材料及其制备方法与流程

本发明涉及电感材料领域，具体涉及一种铁氧体材料及其制备方法。

背景技术：

1、叠层型片式电感作为主流的片式电感，常被应用在表面贴装数字电路中，因此大量研究者对其电性能进行不断提升改进。nicuzn软磁铁氧体作为片式电感器件的基础性电子功能材料，具有耐热冲击性能好、可靠性高、工作寿命长的优点；传统陶瓷工艺制备的nicuzn铁氧体材料烧结温度一般都在1000℃以上，为兼容低温共烧陶瓷技术，需要掺入定量低熔点能助烧的微量元素添加剂，通过液相烧结来降低整体产品的烧结温度。

2、cn115028443a公开了一种叠层铁氧体电感材料，其通过将特定含量的包含sio2、al2o3、b2o3、naco3、baco3、caco3的玻璃粉末b添加到nicuzn铁氧体材料中，制得了稳定性好、耐焊变化率低的叠层铁氧体电感材料；然而，该现有技术并未针对铁氧体材料的热导率及工作寿命等性能做出改善。

3、针对上述铁氧体材料存在的问题，开发一种电性能稳定性高、工作寿命特性强的铁氧体材料是目前研究的重点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种电性能稳定性高、工作寿命特性强的铁氧体材料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种铁氧体材料，所述铁氧体材料包括主成分和添加剂；所述添加剂包括以下质量百分含量的组分：bi2o360％-80％，moo310％-30％，sio25％-20％。

4、本发明采用bi2o3、moo3、sio2作为添加剂，添加剂体系磁体相结构的改变是由于液相烧结机制引起的，所述添加剂在烧结过程中率先熔融为玻璃态，可以较大程度降低铁氧体材料的晶体结构结合能，从而促进烧结中粉体的成核速率加快，增强磁体致密化，使磁体晶相结构一致化程度高，使nicuzn铁氧体材料在较低的温度下达到较高的体积密度，有利于铁氧体磁体功能特性的改善。

5、发明人发现，所述添加剂中bi2o3、moo3、sio2的质量百分含量对铁氧体材料的物相结构具有较大影响，bi2o3、moo3、sio2的质量百分含量在上述范围内，可保证最终得到热导率高、工作寿命长、电性能稳定的电感器件产品。

6、发明人还发现，本发明bi2o3、moo3、sio2三者缺一不可，若缺少moo3，则导致添加剂体系的铁氧体最终烧成磁体晶粒的粒径尺寸细小，晶界数量增多，散热效果差即热导率低，影响工作寿命时间、增大产品的阻抗z性能值在回流焊后的变化率；若缺少sio2，则导致添加剂体系的铁氧体最终烧成磁体晶粒的粒径过大，多畴晶粒增多，产品的磁导率性能下降幅度小则偏离合理范围区间，且产品的阻抗z性能值在回流焊后变化率会增大；若缺少bi2o3，则导致铁氧体烧结不充分，磁导率会大幅降低偏离合理范围区间，结晶程度低散热效果也会变差即磁体的热导率会降低，使产品在使用过程中积聚热量影响工作寿命。

7、上述添加剂体系的三者搭配使用，可协同提升产品的电磁物理特性，得到热导率高、工作寿命长、电性能稳定的电感器件产品。

8、作为本发明铁氧体材料的优选实施方式，所述添加剂包括以下质量百分含量的组分：bi2o360％-70％，moo310％-25％，sio25％-15％；发明人通过大量实验发现，添加剂中各组分在上述优选质量百分含量范围内，可保证最终产品的热导率更高、工作寿命更长、电性能更稳定。

9、作为本发明铁氧体材料的优选实施方式，所述铁氧体材料中添加剂的质量百分含量为1％-3％；发明人发现，添加剂的质量百分含量过大会增多非磁性结构相，削减磁体导磁能力导致材料的磁导率明显降低，使样品磁体晶粒大小明显变小，晶粒直径尺寸会处于0.5-2um区间，晶粒数量增多、晶界增多、晶界厚度增大阻碍热量传递，热导率明显降低，这会使得产品阻抗z性能值不达标、工作寿命性能不达标；而加入过少时，添加剂体系铁氧体磁体的平均粒径过大，晶粒直径尺寸大多会处于5-15um区间，单畴晶粒少而多畴晶粒多，晶粒上出现气孔气泡等晶体缺陷结构增加了磁体结构的不稳定性，磁体的磁导率处于过高值偏离合理范围区间，产品性能值会出现回流焊后阻抗值变化率大的现象。

10、作为本发明铁氧体材料的优选实施方式，所述主成分包括以下摩尔百分比的组分：fe2o340％-50％，zno 25％-35％，nio 10％-20％，cuo 5％-10％。

11、第二方面，本发明提供了第一方面所述铁氧体材料的制备方法，所述铁氧体材料的制备方法包括如下步骤：

12、制备主成分：将主成分中的各原料混合、预烧，得主成分；

13、制备添加剂：将添加剂中的各原料混合研磨，得添加剂；

14、制备铁氧体材料：将主成分和添加剂混合研磨、烘干、造粒，而后进行压制、烧结，即得所述铁氧体材料。

15、作为本发明铁氧体材料的制备方法的优选实施方式，所述烧结时的烧结温度为910-930℃，温升速率为2.5-2.8℃/min，烧结时间为8-10h，保温时间为2-4h。

16、发明人通过大量实验发现，烧结时的烧结温度和烧结时间对铁氧体材料的性能有重大影响，烧结温度过低会影响晶体的形核速率和结晶程度，导致材料磁导率过低，而烧结温度过高则使导致晶粒过烧，晶体的尺寸均匀一致性变差，磁导率值过高；烧结时间过长会使晶粒异常长大、晶粒均匀性改变，烧结时间过短则无法充分烧结。

17、作为本发明铁氧体材料的制备方法的优选实施方式，压制的步骤为：将造粒后的混合料置于模具中，在295-305mpa的压力下压制成磁环或磁片，所述磁环的尺寸为外径为22.5mm，内径尺寸为11.5mm，高度为4.5-5.5mm；所述磁片的直径为24mm。

18、作为本发明铁氧体材料的制备方法的优选实施方式，所述主成分采用球磨及砂磨方式混合。

19、作为本发明铁氧体材料的制备方法的优选实施方式，所述主成分预烧温度为830-850℃，预烧时间为3-4h。

20、作为本发明铁氧体材料的制备方法的优选实施方式，将主成分和添加剂混合研磨至粒径为0.8-1.2μm。

21、本发明还提供了一种叠层片式电感器件，所述叠层片式电感器件为第一方面所述的铁氧体材料制得。

22、作为本发明所述叠层片式电感器件的优选实施方式，所述叠层片式电感器件中还包括流延剂载体。

23、作为本发明所述叠层片式电感器件的更优选实施方式，所述流延剂载体包括树脂粘合剂、分散剂、无水乙醇和醋酸正丙酯。

24、作为本发明所述叠层片式电感器件的最优选实施方式，按铁氧体材料计，各组分的质量百分含量为：树脂粘合剂40％-50％，分散剂1％-10％、无水乙醇5％-10％，醋酸正丙酯30％-40％。

25、优选地，所述树脂粘合剂为酚醛型环氧树脂，其对金属氧化物基材具有良好的附着力和优异的机械性能，所述分散剂为聚丙烯酸高分子类聚合物，是一种同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的表面活性剂，能使固体颗粒表面迅速润湿，又能使固体质点间的能垒上升到足够高的一种表面活性剂。

26、作为本发明所述叠层片式电感器件的优选实施方式，所述叠层片式电感器件采用以下方法制备而成：

27、将铁氧体材料和流延剂载体混合为浆料，随后进行流延、印刷、等静压、切割、烧结，即得所述叠层片式电感器件。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

29、本发明提供了一种铁氧体材料，采用特定质量百分含量的bi2o3、moo3、sio2作为添加剂与nicuzn复合，提高了电感器件产品的磁导率和热导率，保证了器件的工作寿命。