一种NiCuZn软磁铁氧体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 自上世纪90年代以来，电子设备向小型化、网络化和多媒体方向迅速发展，为铁 氧体材料开辟了很多新的用途。其中，为适应表面组装技术而迅速发展起来的多层片式电 感器，就是采用NiCuZn软磁铁氧体作为磁介质，与内电极材料（一般是Ag)共烧而成。这 就要求其中的铁氧体材料可以实现低温烧结，同时具有较高电磁性能。为了实现与银共烧， NiCuZn铁氧体的烧结温度必须降低到900°C附近，为此，需要在NiCuZn铁氧体中掺杂各种 低熔氧化物或低熔玻璃作为烧结助剂，或采用软化学法通过超细制粉技术获得高活性的纳 米级粉料，借助高表面活性来促进烧结，以达到降低烧结温度的作用。
[0003] 随着Ni-Cu-Zn铁氧体材料的不断发展，无源集成器件小型、轻型化以及高性能要 求的提尚，对铁氧体材料性能要求也逐步提尚，在实际电子电路中，电子兀器件往往工作在 一定的直流状态下，或者有些器件本身存在一定的直流预磁化状态，如AC - DC变换、DC - DC变换、逆变器、脉冲变压器、隔离（级间）变压器、电源EMI滤波器、抑制高频干扰信号的 扼流圈等。这种直流叠加磁场会导致电感值降低。一般情况下，希望材料磁导率随直流偏 磁场的增加变化尽可能的小，即直流叠加特性好。
[0004] 中国专利CN101834047A公开了一种铁氧体材料及其制作的叠层片式电子元件， 铁氧体含有 42. 5 ~49. Imol % 的 Fe2O3U L 5 ~32. Omol % 的 ZnO、10. 6 ~13. 9mol % 的 CuO、 0. 3~I. 3mol %的Bi203、0. 3~I. Imol %的Sb2O3、余量NiO构成。该铁氧体材料配方可以 改善温度系数、耐电流冲击、高频下Q值等。虽然直流叠加特性略有改善，但仅仅依靠添加 Sb2O3，不能显者提尚样品的直流置加性能。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明主要目的在于开发一种直流叠加性能极佳的低温致密化烧 结软磁铁氧体，提供了一种高直流叠加特性的软磁铁氧体材料及其制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] 本发明提供了一种NiCuZn系软磁铁氧体材料，一种NiCuZn系软磁铁氧体陶瓷， 包括主成分和掺杂成分，所述主成分按mol %计算，由47. 0~49. Omol %的Fe203, 17. 0~ 30.0 mol %的ZnO, 5. 0~12. Omol %的CuO,余量为NiO组成；所述掺杂成分为主成分重量 L 5~3. Owt %的烧结助剂Bi2O3，主成分重量0· 2~1.0 wt %的添加剂Co2O3，主成分重量 0· 25 ~1.0 wt% 的添加剂 Nb205。
[0008] 为了得到更好的直流叠加性能，本发明的进一步的技术方案为：一种NiCuZn系软 磁铁氧体陶瓷，包括主成分和掺杂成分，所述主成分按mol %计算，由48. 0~49. Omol %的 Fe2O3, 23. 0~25. Omol %的ZnO, 8. 0~12. Omol %的CuO,余量为NiO组成；所述掺杂成分为 主成分重量1. 5~3. Owt %的烧结助剂Bi2O3，主成分重量0. 6~1.0 wt %的添加剂Co2O3，主 成分重量〇· 50~0· 75wt%的添加剂Nb205。
[0009] 本发明的NiCuZn系软磁铁氧体材料的制备方法，包含以下步骤：
[0010] 1)配料：按所需摩尔百分比秤取Fe2O3, ZnO、CuO、NiO,混合得主成分粉料；
[0011] 2) -次湿磨：二氧化锆磨球、主成分粉料、去离子水按照质量比3:1:2的比例加入 球罐，湿磨混合6~10小时，在烘箱中干燥至含水量低于10%，得到干粉；
[0012] 3)预烧：将干粉放在密闭的耐高温坩埚中，经800~875°C反应2~3小时合成主 晶相的前驱体粉料；
[0013] 4)二次湿磨：在预烧后的粉料中加入粉料重量L 5~3. Owt %的助烧剂Bi203、 0· 2~1.0 wt %的Co2O3和0· 25~1.0 wt %的Nb 205，得到混合粉料，加入去离子水研磨成衆 料，将所得浆料置于烘箱中干燥至含水量低于10%，得到干粉；
[0014] 5)高能球磨：将上一步得到的干粉，加入10~12倍重量的二氧化锆磨球，球磨 3~6小时，转速400~600转/分钟；
[0015] 6)造粒：将高能球磨后所得的粉料，添加相当于其重量IOwt %的PVA水溶液，置于 混料机中混合20~30min，将混合均匀的粉体过40目筛，所述PVA水溶液的浓度为5wt %;
[0016] 7)烧结：将上一步得到的浆料压制成型，在箱式烧结炉中，500~600°C排胶 0. 5~1小时；900~920°C致密化烧结4~6小时，得到产品。
[0017] 进一步的，上述步骤7)中，常温至排胶温度之间升温速率为1~2°C/分钟；排胶 温度至烧结温度之间升温速率为3~5°C /分钟。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 本发明采用结合传统固相反应合成方法，结合高能球磨（机械合金化）技术，进一 步细化粉料粒度，增加了颗粒的比表面积，提高了粉料的活性，同时添加适量Bi2O3做为烧 结助剂，在保证良好的磁性能基础上，在900~920°C范围内实现低温烧结，并通过掺杂改 性剂Co2O3及Nb 205来提高直流叠加特性。
【附图说明】
[0020] 图1 :经过高能球磨后粉末的粒径分布图
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合具体实施例，详细描述本发明的具体实施方案。
[0022] 实施案例1 :
[0023] 1)按摩尔百分比称取 Fe203:49. Omol%，Zn0:25. Omol%，Cu0:5. Omol%，余量为 NiO,混合得主成分材料；
[0024] 2)以二氧化锆磨球为研磨介质，去离子水为溶剂，按照重量比球：料：水= 3:1:2,湿式混合球磨8小时。将所得浆料置于150°C烘箱中烘干至含水量低于10%，得到 干粉；
[0025] 3)将干粉放在密闭的耐高温坩埚中预烧，预烧工艺参数为：预烧温度800°C，保温 时间2小时；
[0026] 4)在预烧后的粉料中加入表1中不同分量的Bi203、Co 2O3及Nb A，将混合产物与 去离子水混合研磨，所得浆料在150°C下烘干至含水量低于10% ;
[0027] 5)以二氧化错磨球为研磨介质，按照重量比球：料=10:1，转速500转/分钟，高 速干磨6小时；
[0028] 6)向高能后所得的粉料中添加其重量10%的PVA水溶液，后置于混料机中混合 30min，将混合均匀的粉体过40目筛；
[0029] 7)将造粒后的粉体置于干式压力机中，在IOOMPa压制压力下压制成磁环；
[0030] 8)将磁环在900 °C箱式烧结炉中烧结6小时，制成烧结体磁环样品；
[0031] 9)在烧结体磁环样品表面均匀缠绕20圈绝缘铜线，采用TH2828LCR测试仪结合 TH1776直流源，测试样环在通直流电流时起始磁导率的变化，通过磁导率与直流电流的关 系图，计算直流电流为OmA时的初始磁导率P1降低10%时的电流值，求出μ i降低10%时 的电流值 IdclO% down (mA)〇
[0032] 表 1
[0033]