本发明属于铁氧体材料技术领域，具体涉及一种高导磁率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料及其制备方法。
背景技术：
镍锌铁氧体磁环是电子设备中常用的抗干扰元件，对高频信号滤波有良好的抑制作用。 电子设备正在向小型化方向发展，这对镍锌铁氧体磁性材料的磁性能提出了更高的要求。 由于镍锌铁氧体磁性材料磁导率的提高有利于电子器件小型化的发展，因此如何在提高镍锌铁氧体磁性材料磁导率的同时保持良好的宽带高阻抗特性，一直是人们研究的热点。成为行业研发热点。
目前镍锌铁氧体磁环中，由于zno含量较高，nio含量较低，导致磁芯的阻抗宽带特性变差。 当施加的频率变化较大时，上述镍锌铁氧体磁环的阻抗值变化较大。 例如，在60MHz~时，上述镍锌铁氧体磁环的阻抗值仅为1000Ω左右。 上述镍锌铁氧体磁环在提高导磁率后，其阻抗值明显下降。 因此，迫切需要开发具有高磁导率和宽带高阻抗特性的镍锌软磁铁氧体材料，以满足当今电子和通信领域快速发展的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料及其制备方法。 镍锌软磁铁氧体材料导磁率高，各项性能稳定性强。 同时，该制备方法简单易操作，适合工业化生产。
一方面，本发明提供了一种高磁导率、宽带、高阻抗的镍锌软磁铁氧体材料，包括主要材料和添加剂。 主要原料为：~55mol%、zno25~35mol%、nio10~20mol%、cuo5~10mol%，添加剂为：mgo0.5~5mol%、.5~9.5mol%、.5~5mol%摩尔百分比。
优选地，主成分包括：~55mol%、zno30~35mol%、nio15~20mol%、cuo5~9mol%，添加剂包括：mgo0.5~3mol%、.5-5mol%、~ 5摩尔%。
更优选地，以摩尔百分比计，主成分包括：〜55mol%、zno33〜35mol%、nio15〜18mol%、cuo5〜9mol%，添加剂包括：mgo0.5〜3mol%、〜5mol%、〜4mol %。
更优选地，主成分的摩尔百分比包括：％、％、％、％，添加剂的摩尔百分比包括：％、％、％。
另一方面，本发明提供了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
s1：成分； 将主要材料按比例混合；
s2：混合； 将步骤s1中准备好的原料加入强力搅拌机中，搅拌均匀；
s3：预烧； 将步骤s2中的混合物取出，放入烤碗中，移入箱式炉中，在900~1200℃下预烧；
s4：兴奋剂； 步骤s3中，按照比例添加添加剂并掺杂到预烧后的材料中；
s5：球磨； 将步骤s4中掺杂有添加剂的物料放入球磨机中进行球磨，得到球磨料；
s6：粉碎； 将球磨料进行粉碎处理，得到粒状粉末；
s7：成型； 对粒状粉末进行压制处理，得到预定尺寸的生磁环；
s8：烧结：将生磁环体放入烧结炉中烧结成型，得到烧结品。
s9：倒角； 将烧结品放入倒角磨床中进行倒角抛光；
s10：聚对二甲苯涂层； 将倒角、抛光后的产品进行表面涂装，即得成品。
进一步地，步骤s5具体为：将步骤s4的添加剂掺杂材料与去离子水按照3:2的质量比混合，得到预烧结混合料，并对预烧结混合料进行球磨处理。得到球磨料，球磨工艺为：球磨时间2～3小时，球磨转速3000r/min，将预烧料混合物球磨至粒度1.0至1.6微米。
进一步地，步骤s7具体为：利用模具和压机将粒状粉末压制成外径为2.58mm、内径为1.38mm、高度为1.27mm的磁环坯体。 可用中心呈等边三角形的三片式模具压制。 每个模具同时压出三个磁环坯体。 压制后的磁环坯体密度达到3.40g/cm3。
进一步地，步骤s8为分段升温烧结。 分段升温烧结的具体过程为：首先通过3～5小时的初加热过程升温至900℃，然后缓慢升温至950～1100℃。 ℃，恒温烧结1～2小时，然后经7～10小时降温至150℃，冷却至室温后取出产品。
另外，在步骤s9中，将烧结体在倒角研磨机中研磨1～2小时。 磁环表面在倒角磨床中被磨光。 倒角频率为50hz，使磁环表面无棱角，同时可以提高阻抗。
进一步地，步骤s10为进行真空聚对二甲苯涂覆，涂覆后的涂层厚度为0.02～0.05mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料，可以通过提高原料中的zno含量以及合理设置Fe2O3和ZnO的比例来提高磁导率。 添加cu可以使原料混合均匀，降低烧结温度，有利于制品的铁氧体化，具有较高的磁导率。 100mv时磁导率可达950，提高了电子设备的整体可靠性。 同时在60mhz~时具有高阻抗，可达1200Ω以上。 高频环境下抗外界干扰能力强，能适应恶劣环境。
2、本发明提供的高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，操作简单，大大提高了镍锌软磁铁氧体材料的磁导率和性能稳定性。
3、本发明提供的高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，可在生产线上连续生产，操作简单，实用性强，生产成本低。
详细方式
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，具体包括以下步骤：
s1：成分； 计算主要成分Fe2O3、ZNO、NIO、CuO的摩尔百分比为：%、%、%、%。
其中，通过提高原料中zno的含量，合理设定Fe2O3与zno的比例，可以提高导磁率。 添加cu可以使原料混合均匀，可以降低烧结温度，有利于制品的铁素体化。
s2：混合； 将准备好的主料加入强力搅拌机中，以1000r/min搅拌10分钟，使物料充分混合均匀。
s3：预烧制； 将混合好的材料放入烤碗中，在轨道窑中充分预烧，制成预烧料。 预燃时间为3小时，预燃最高温度为940℃。
s4：兴奋剂； 计算添加剂的摩尔百分比为：%、%、%。 添加co2o3可以使磁芯具有较宽的温度稳定性，减少周围环境温度变化对镍锌铁氧体磁环磁导率的影响。 添加caco3可以增加磁芯密度，提高磁导率，避免因增加zno含量以提高磁导率而引起的居里温度和饱和磁通密度降低的问题。 添加mgo和co2o3可以使磁致伸缩系数接近于零。
s5：球磨； 将步骤s4中的添加剂掺杂材料与去离子水按照3:2的质量比混合，得到预烧结材料混合物，将预烧结材料混合物进行球磨处理，得到球磨料。 使用球磨机进行球磨过程。 球磨过程时间为2.5h，球磨转速为3000r/min，将预烧结材料球磨至平均粒径为1.2um。
s6：粉碎； 将球磨料进行粉碎处理，得到粒状粉末，具体为：采用喷雾塔将修正后的球磨料制成粒状粉末。 其中，颗粒含水量为0.22%，流动角度为29度。
s7：压制：用模具和压机将粒状粉末压制成外径2.58mm、内径1.38mm、高度1.27mm的磁环坯体。 可用中心呈等边三角形的三片式模具压制。 每个模具同时压出三个磁环坯体。 压制后的磁环坯体密度达到3.40g/cm3。
s8：烧结； 将磁环坯体在立式炉中进行分段升温烧结。 分段升温烧结具体包括：加热3小时至900℃，缓慢升温至900-1100℃，然后恒温烧结1小时； 9小时加热至900°C。 降温至150℃，冷却至室温后得到烧结品。
s9：倒角； 将烧结后的产品在倒角磨床中进行倒角抛光，倒角频率为60hz，倒角时间为70min。
s10：聚对二甲苯涂层； 产品经倒角、抛光后进行表面涂层，通过加工表面涂层厚度达到0.02mm，增强其绝缘功能。
实施例2
本实施例提供了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，具体包括以下步骤：
s1：成分； 计算主要成分Fe2O3、ZNO、NIO、CuO的摩尔百分比为：%、%、%、%。
其中，通过提高原料中ZnO的含量，合理设定Fe2O3和ZnO的比例，可以提高导磁率。 添加cu可以使原料混合均匀，可以降低烧结温度，有利于制品的铁素体化。
s2：混合； 将准备好的主料加入强力搅拌机中，以1000r/min搅拌10分钟，使物料充分混合均匀。
s3：预烧制； 将混合好的材料放入烤碗中，在轨道窑中充分预烧，制成预烧料。 预烧过程的时间为3小时，预烧过程的最高温度为950℃。
s4：兴奋剂； 计算添加剂的摩尔百分比为：%、%、%。 添加co2o3可以使磁芯具有较宽的温度稳定性，减少周围环境温度变化对镍锌铁氧体磁环磁导率的影响。 添加caco3可以增加磁芯密度，提高磁导率，避免因增加zno含量以提高磁导率而引起的居里温度和饱和磁通密度降低的问题。 添加mgo和co2o3可以使磁致伸缩系数接近于零。
s5：球磨； 将步骤s4中的添加剂掺杂材料与去离子水按照3:2的质量比混合，得到预烧结材料混合物，将预烧结材料混合物进行球磨处理，得到球磨料。 使用球磨机进行球磨过程。 球磨过程时间为2.5h，球磨转速为3000r/min，将预烧料球磨至平均粒径为1.4um。
s6：粉碎； 将球磨料进行粉碎处理，得到粒状粉末，具体为：采用喷雾塔将修正后的球磨料制成粒状粉末。 其中，颗粒含水量为0.22%，流动角度为29度。
s7：压制：用模具和压机将粒状粉末压制成外径2.58mm、内径1.38mm、高度1.27mm的磁环坯体。 可用中心呈等边三角形的三片式模具压制。 每个模具同时压出三个磁环坯体。 压制后的磁环坯体密度达到3.40g/cm3。
s8：烧结； 将磁环坯体在立式炉中进行分段升温烧结。 分段升温烧结具体包括：5小时内升温至900℃，缓慢升温至1100℃，然后恒温烧结2小时； 在立式炉中降温至8小时。 150℃，冷却至室温后得到烧结品。
s9：倒角； 将烧结后的产品在倒角磨床中进行倒角抛光，倒角频率为60hz，倒角时间为85min。
s10：聚对二甲苯涂层； 产品经倒角、抛光后进行表面涂层，通过加工表面涂层厚度达到0.03mm，增强其绝缘功能。
实施例3
本实施例提供了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，具体包括以下步骤：
s1：成分； 计算主要成分Fe2O3、ZNO、NIO、CuO的摩尔百分比为：%、%、%、%。
其中，可以通过提高原料中zno的含量以及合理设定Fe2O3与zno的比例来提高导磁率。 添加cu可以使原料混合均匀，可以降低烧结温度，有利于制品的铁素体化。
s2：混合； 将配置好的主料加入强力搅拌机中，以1000r/min搅拌10分钟，使物料充分混合均匀。
s3：预烧制； 将混合好的材料放入烤碗中，在轨道窑中充分预烧，制成预烧料。 预燃时间为3小时，预燃最高温度为940℃。
s4：兴奋剂； 计算添加剂的摩尔百分比为：mgo1.5mol%、.5mol%、%。 添加co2o3可以使磁芯具有较宽的温度稳定性，减少周围环境温度变化对镍锌铁氧体磁环磁导率的影响。 添加caco3可以增加磁芯密度，提高磁导率，避免因增加zno含量以提高磁导率而引起的居里温度和饱和磁通密度降低的问题。 添加mgo和co2o3可以使磁致伸缩系数接近于零。
s5：球磨； 将步骤s4中的添加剂掺杂材料与去离子水按照3:2的质量比混合，得到预烧结材料混合物，将预烧结材料混合物进行球磨处理，得到球磨料。 使用球磨机进行球磨过程。 球磨过程时间为3小时，球磨速度为3000r/min，将预烧结材料球磨至平均粒径为1.4um。
s6：粉碎； 将球磨料进行粉碎处理，得到粒状粉末，具体为：采用喷雾塔将修正后的球磨料制成粒状粉末。 其中，颗粒含水量为0.22%，流动角度为29度。
s7：压制：用模具和压机将粒状粉末压制成外径2.58mm、内径1.38mm、高度1.27mm的磁环坯体。 可用中心呈等边三角形的三片式模具压制。 每个模具同时压出三个磁环坯体。 压制后的磁环坯体密度达到3.40g/cm3。
s8：烧结； 将磁环坯体在立式炉中进行分段升温烧结。 分段升温烧结具体包括：升温4小时至900℃，缓慢升温至950℃，恒温烧结2小时； 10小时降温至150℃，冷却至室温后得到烧结品。
s9：倒角； 将烧结后的产品在倒角磨床中进行倒角抛光，倒角频率为60Hz，倒角时间为。
s10：聚对二甲苯涂层； 产品经倒角、抛光后进行表面涂层，通过加工表面涂层厚度达到0.02mm，增强其绝缘功能。
实施例4
本实施例提供了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料的制备方法，具体包括以下步骤：
s1：成分； 计算主要成分fe2o3、zno、nio、cuo的摩尔百分比为：%、%、%、%。
其中，通过提高原料中zno的含量，合理设定Fe2O3与zno的比例，可以提高导磁率。 添加cu可以使原料混合均匀，可以降低烧结温度，有利于制品的铁素体化。
s2：混合； 将准备好的主料加入强力搅拌机中，以1000r/min搅拌10分钟，使物料充分混合均匀。
s3：预烧制； 将混合好的材料放入烤碗中，在轨道窑中充分预烧，制成预烧料。 预燃时间为3小时，预燃最高温度为940℃。
s4：兴奋剂； 计算添加剂的摩尔百分比为：%、%、%。 添加co2o3可以使磁芯具有较宽的温度稳定性，减少周围环境温度变化对镍锌铁氧体磁环磁导率的影响。 添加caco3可以增加磁芯密度，提高磁导率，避免因增加zno含量以提高磁导率而引起的居里温度和饱和磁通密度降低的问题。 添加mgo和co2o3可以使磁致伸缩系数接近于零。
s5：球磨； 将步骤s4中的添加剂掺杂材料与去离子水按照3:2的质量比混合，得到预烧结材料混合物，将预烧结材料混合物进行球磨处理，得到球磨料。 使用球磨机进行球磨过程。 球磨过程时间为2小时，球磨转速为3000r/min，将预烧结材料球磨至平均粒径为1.0um。
s6：粉碎； 将球磨料进行粉碎处理，得到粒状粉末，具体为：采用喷雾塔将修正后的球磨料制成粒状粉末。 其中，颗粒含水量为0.22%，流动角度为29度。
s7：压制：用模具和压机将粒状粉末压制成外径2.58mm、内径1.38mm、高度1.27mm的磁环坯体。 可用中心呈等边三角形的三片式模具压制。 每个模具同时压出三个磁环坯体。 压制后的磁环坯体密度达到3.40g/cm3。
s8：烧结； 将磁环坯体在立式炉中进行分段升温烧结。 分段升温烧结具体为5小时升温至900℃，缓慢升温至1100℃，然后恒温烧结1.5小时； 将温度降低至11小时。 150℃，冷却至室温后得到烧结品。
s9：倒角； 将烧结品放入倒角磨床中进行倒角和抛光，倒角频率为60hz，倒角时间为60min。
s10：聚对二甲苯涂层； 产品经倒角、抛光后进行表面涂层，通过加工表面涂层厚度达到0.02mm，增强其绝缘功能。
应用上述实施例1至实施例4的样品进行频率特性实验的测试结果如下表所示：
从表中样品的测试性能数据可以看出，本发明实施例1至4的测试样品具有非常好的稳定性，尤其是60MHz至60MHz频率特性良好，并且还具有较高的磁性能。磁导率、宽带和高阻抗特性，并能在高频环境下有效抵抗外界干扰，能够适应恶劣环境。
尽管以上描述了本发明的具体实施例，但是它们并不限制本发明的范围。 本领域技术人员应当理解，基于本发明的技术方案，本领域技术人员无需付出创造性劳动即可实现。 各种修改或变型仍然在本发明的保护范围之内。
技术特点：
技术概要
本发明公开了一种高磁导率、宽带高阻抗镍锌软磁铁氧体材料，包括主材料和添加剂。 主要材料包括：~55 mol%、ZnO25~35 mol%、NiO10~20 mol%、CuO5~10 mol%，添加剂包括：MgO0.5~5 mol%、.5~9.5 mol%、0.5~5 mol% ％以摩尔百分比表示。 本发明提供的高导磁率、宽频率、高阻抗镍锌软磁铁氧体材料具有导磁率高、工作频率范围宽、损耗低的特点。 100mV时磁导率可达950，提高了电子设备的整体可靠性。 同时，在60MHz~时具有高阻抗，可达1200Ω以上。 高频环境下抗外界干扰能力强，能适应恶劣环境。
技术研发人员：毛佳
受保护技术使用者：湖南艾迪奥电子科技有限公司
技术研发日：2019.01.25
技术公告日期：2019.04.26