一种镍锌铁氧体材料及其制备方法.pdf
(19) 国家知识产权局 (12) 发明专利 (10) 授权公告号 (45) 授权公告日 (21) 申请号 2.5 (22) 申请日 2020.09.28 (65) 同一申请的公开文献号 申请公开号 (43) 申请公开日 2021.01.08 (73) 专利权人 兰州大学 地址 甘肃省兰州市天水南路222号 (72) 发明人 (74) 专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 专利代理人 (51) Int.Cl./30 (2006.01) H01F1/34 (2006.01)/02 (2006.01) (56) 对比文件, 2011.08., 2010.06., 2015.12., 2018.11.,1997.05., 2014.03., 2 015.04.,2009.02.11JP特开平10-,1998.08.,1993.03.23JP特开2013-,2013.02.,1983.02.,1971.04.,1976.08.26蔡耿宣.高频NiZn铁氧体磁粉及柔性磁片的制备与性能研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程技术系列》.2021,C042-77.•R..《》.2012,(No.3),375-378.朱德如等.镍锌铁氧体材料的特性、工艺及添加改性.《磁性材料与器件》. 2011,(No.05)9-13.审查员于小龙 (54) 发明名称 一种镍锌铁氧体材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种镍锌铁氧体材料及其制备方法。
镍锌铁氧体材料包括主组份和辅组份，其中主组份由如下摩尔百分比的组分组成：48％～51％的Fe氧化物、12％～18％的Ni氧化物、15％～23％的Zn氧化物、4％～7％的Co氧化物，余量为Cu氧化物，辅组份包括Mn化合物和Ca化合物。本发明提供的镍锌铁氧体具有适用频率范围宽、磁导率峰值频率高、比损耗系数小、饱和磁化强度高、矫顽力低、居里温度高的特点，具有广阔的应用前景。权利要求1页说明书8页附图6页。一种镍锌铁氧体材料，其特征在于：包括主组份和辅组份，其中主组份由如下摩尔百分比的组分组成：48％～7％的Co氧化物，余量为Cu氧化物，辅组份包括Mn化合物和Ca化合物； 以主组份总质量为基准，Mn化合物的质量百分比为0.1％～0.5％；Ca化合物的质量百分比为0.1％～0.6％；在镍锌铁氧体材料的制备过程中，Mn化合物和Ca化合物分两次加入；其中，以主组份总质量为基准，Ca化合物的加入量为0.01％～0.08％，在第一次球磨时加入与主组份混合，并进行一次烧结、破碎；剩余的Mn化合物和Ca化合物在第二次球磨时加入与破碎后的物料混合。2.根据权利要求1所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于：主组份中，Fe的氧化物为Fe；Cu的氧化物为CuO。
3.根据权利要求1所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于：所述Mn化合物选自Mn的氧化物或碳酸盐；所述Ca化合物选自Ca的氧化物或碳酸盐。4.根据权利要求1所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于：辅助组分还包括Bi化合物和Nb化合物；其中Bi化合物的质量百分比为0.1％-0.4％；Nb化合物的质量百分比为0.02％-0.08％。5.根据权利要求1至4任一项所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于：所述镍锌铁氧体材料的磁导率实部峰值频率为。6.根据权利要求1至5任一项所述的镍锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将Fe氧化物、Ni氧化物、Zn氧化物、Co氧化物和Cu氧化物混合，得到主组分； 2)将主组份、部分Mn化合物和部分Ca化合物混合，进行第一次球磨；3)将第一次球磨后的材料进行第一次烧结、破碎；4)将破碎后的材料与剩余辅助组份混合，进行第二次球磨；5)将第二次球磨后的材料制粒、压制成坯料，再进行第二次烧结，即得到镍锌铁氧体材料；所述步骤2)中，以主组份总质量为基准，Mn化合物的加入量为0.01％～0.08％；Ca化合物的加入量为0.01％～0.08％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中第一次烧结的烧结温度为。 8.根据权利要求1至5任一项所述的镍锌铁氧体材料在射频器件或无线通讯器件中的应用。 一种镍锌铁氧体材料及其制备方法 技术领域 [0001] 本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种镍锌铁氧体材料及其制备方法。 背景技术 [0002] 随着信息技术、电子产品数字化的发展，对软磁铁氧体材料及元器件提出了新的要求，如器件的小型化、集成化、高频化，特别是射频宽带器件的广泛应用，更促进了射频宽带材料的发展。在1MHz以上，NiZn铁氧体由于具有高电阻率、高Bs、高磁导率等优点，得到了广泛的应用。 [0003] 目前国内的镍锌铁氧体材料主要追求在1MHz下提高起始磁导率，工作频率范围往往较窄，这将导致很高的磁损耗。随着电子设备的小型化，对高频的要求越来越迫切，市场需要一种谐振频率高、损耗小的镍锌铁氧体材料，使该材料能更好的应用于射频器件，提高器件的综合性能。[0004] 同时，在无线通信领域，天线也在向小型化、高频化方向发展，如2020年等报道的掺钐镁铁氧体在1-的长频带内保持23的稳定磁性能，其谐振频率接近，在无线通信领域有更广泛的应用。
镍锌铁氧体同样可以达到这样的性能，而且与掺杂稀土元素钐和稀土元素镉的镁铁氧体相比，其生产成本大大降低，工艺成熟易掌握，更便于投入生产和推广。发明内容[0005]为了克服上述现有镍锌铁氧体材料存在的问题，本发明的目的之一是提供一种高频低损耗的镍锌铁氧体材料，本发明的第二目的是提供该镍锌铁氧体材料的制备方法，本发明的第三目的是提供该镍锌铁氧体材料的应用。[0006]经过大量的实验和研究，发明人意外地发现，采用Co作为镍锌铁氧体的主要成分，可以调节铁氧体的各向异性，提高铁氧体的谐振频率，降低涡流损耗。 此外，在镍锌铁氧体一次球磨过程中加入Mn化合物和Ca化合物，可以进一步降低涡流损耗。[0007]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：[0008]本发明第一方面提供一种镍锌铁氧体材料，包括主组份和辅组份；其中，主组份由如下摩尔百分比的组分组成：48％～51％的Fe氧化物、12％～18％的Ni氧化物、15％～23％的Zn氧化物、4％～7％的Co氧化物，余量为Cu氧化物；辅组份包括Mn化合物和Ca化合物。 [0009] 本发明的镍锌铁氧体材料采用Co元素作为主要成分，而非掺杂离子，其优点在于：Co离子具有很高的正磁晶各向异性常数K1，能在材料中形成很深的能谷，冻结其中的畴壁，使刚度系数a增大。由此可见，随着a的增大，畴壁共振角频率会向高频方向移动，但根据Snoek极限频率，向高频方向移动必然导致磁导率的明显下降。采用在主要成分中用Co代替Zn的方法，Zn是非磁性粒子，在适当的范围内，Co含量增加，Zn含量减少，导致饱和磁化强度Ms增大。
这样，磁导率随f值的增大而增大；同时，在损耗部分，损耗是由畴壁移动、磁矩旋转引起的，而Co离子冻结畴壁的作用又减少了由于壁移动引起的损耗，这些是目前单纯采用Co作为掺杂剂的技术所无法达到的优点。[0010]优选的，该镍锌铁氧体材料中，主要成分由如下摩尔百分比组分组成：48％～50％Fe的氧化物、12％～18％Ni的氧化物、17％～23％Zn的氧化物、4％～7％Co的氧化物，余量为Cu的氧化物； 进一步优选地，所述主要成分由如下摩尔百分比的成分组成：49％～50％Fe的氧化物、12.5％～17.5％Ni的氧化物、17.5％～22.5％Zn的氧化物、5％～6％Co的氧化物，余量为Cu的氧化物[0011]优选地，所述镍锌铁氧体材料的主要成分中，所述Fe的氧化物为Fe[0012]优选地，所述镍锌铁氧体材料的主要成分中，所述Ni的氧化物为NiO。[0013]优选地，所述镍锌铁氧体材料的主要成分中，所述Zn的氧化物为ZnO。[0014]优选地，所述镍锌铁氧体材料的主要成分中，所述Co的氧化物为Co。[0015]优选地，所述镍锌铁氧体材料的主要成分中，所述Cu的氧化物为CuO。 [0016] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述锰化合物的质量百分比为主组分总质量的0.1％～0.5％；进一步优选地，所述锰化合物的质量百分比为主组分总质量的0.25％～0.45％。
[0017] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述Ca化合物的质量百分比为所述主组分总质量的0.1％～0.6％；进一步优选地，所述Ca化合物的质量百分比为所述主组分总质量的0.25％～0.45％。 [0018] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述Mn化合物选自Mn的氧化物或碳酸盐；进一步优选地，所述Mn化合物为MnCO。 [0019] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述Ca化合物选自Ca的氧化物或碳酸盐；进一步优选地，所述Ca化合物为CaCO。 [0020] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中还包括Bi化合物和Nb化合物。这样，加入这些化合物可以降低烧结温度。 [0021] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，Bi化合物的质量百分比为主组分总质量的0.1％～0.4％；进一步优选地，以主组分总质量为基准，Bi化合物的质量百分比为0.15％～0.35％。 [0022] 优选地，所述镍锌铁氧体材料的辅助组分中，Nb化合物的质量百分比为主组分总质量的0.02％～0.08％；进一步优选地，以主组分总质量为基准，Nb化合物的质量百分比为0.03％～0.05％。
[0023] 优选地，该镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述Bi的化合物选自Bi的氧化物或碳酸盐；进一步优选地，所述Bi的化合物为Bi [0024] 优选地，该镍锌铁氧体材料的辅助组分中，所述Nb的化合物选自Nb的氧化物或碳酸盐；进一步优选地，所述Nb的化合物为Nb [0025] 优选地，该镍锌铁氧体材料的谐振频率为20MHz~；进一步优选地，该镍锌铁氧体材料的谐振频率为30MHz~。 [0026] 优选地，该镍锌铁氧体材料的特定损耗系数（tanδ/μi）满足下列至少任一项：频率为20MHz时的特定损耗系数为110。进一步优选地，该镍锌铁氧体材料在20MHz时的特定损耗系数为110[0027] 优选地，该镍锌铁氧体材料的磁导率的实部峰值频率为~；进一步