本发明属于软磁铁氧体技术领域，具体涉及一种宽带宽、宽温度、低温系数高强度镍锌铁氧体及其制备方法。
背景技术：
市场的全球化要求各种电子元件和构成各种器件的材料在较宽的温度范围内具有良好的温度特性，而铁氧体工作时损耗引起的自热现象也会造成磁性能下降。 变化时，为了保证器件运行的稳定性，要求材料性能具有良好的温度稳定性。
随着电子移动终端高频化、小型化、薄型化的发展趋势，所使用的镍锌铁氧体功率电感需要适应更宽的频率范围，同时需要更小、更薄，这就需要镍锌铁氧体功率电感铁氧体功率电感器。 机体使用频率高，需要具有较高的机械强度。
本发明材料是一种集宽温度、宽频率、低磁导率温度系数和高强度于一体的产品。 制成的磁芯作为绕线功率电感器的磁芯。 其性能适应频率范围宽，随温度变化小，强度高。 高，特别适合薄型3D线绕功率电感，其广泛应用于汽车电子、自动控制、家用电器、计算机、船舶、通信电子、绿色能源等领域，具有良好的前景。
国内已经有一些与镍锌铁氧体材料制造方法相关的专利，如下：
(1)公开号及公开日期为2016年7月20日、发明名称为“一种耐低温因素应力镍锌铁氧体及其制备方法”的中国专利，公开了一种适用于功率电感的起始磁导率。 500倍率耐低温因子应力镍锌铁氧体及其制备方法采用氧化物法制备，并在一定条件下烧结而成。 烧结品晶粒尺寸为25~35μm，晶界明显。 该产品在应力作用下，在-40~125℃范围内磁导率变化很小。 特点，适应需要树脂封装的功率电感器对铁氧体材料的抗应力要求。
(2)公开号和公开日期为1999.03.17、发明名称为“铁氧体和电感器”的中国专利公开了一种具有高初始磁导率、优异的抗应力性能和优异的温度特性的铁氧体，避免了铅的使用，并且很便宜。 这种铁氧体可实现树脂模制电感器的严格公差和高可靠性，且不会造成环境污染。 铁氧体包括：主要成分，至少包括氧化铁和氧化镍； 添加剂，包括氧化铋、氧化钒、氧化磷和氧化硼中的至少一种； 第一辅助成分，包括氧化硅； 第二辅助成分，其成分包括氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化锶中的至少一种，添加剂的含量基于主成分的含量为0.5-15wt%，各辅助成分的含量基于主成分的含量为0.1-10.0wt%。 并且提供一种使用上述铁氧体的树脂模制电感器。
(3)公开号及公开日期为2010年11月24日、发明名称为“一种高抗弯强度镍锌软磁铁氧体材料及其制造方法”的中国专利，公开了一种高抗弯强度镍锌软磁铁氧体材料。 铁氧体磁体材料
材料。 主要配方以摩尔份计：氧化铁～50mol%、氧化锌zno8～15mol%、氧化镍nio30～40mol%、氧化铜cuo5～11mol%。 本发明提供了一种高抗弯强度的镍锌软磁铁氧体材料。
(4)公开号及公开日期为2006年3月22日、发明名称为“铁氧体材料”的中国专利公开了一种铁氧体材料，其含有一定量的氧化铁、氧化铜、以氧化锌和氧化镍为基础的铁氧体材料。预定量的氧化铋、氧化硅、氧化镁和四氧化钴作为辅助成分以形成铁氧体材料。 因此，它们可以提供极其良好的温度特性（相对于由于温度变化导磁率变化率较小的铁氧体材料）、高品质因数q和高强度。
技术实现要素：
鉴于对宽带宽、宽温度、低温度系数、机械强度的镍锌铁氧体材料的大温度变化、高频、细化小的多重要求，本发明的目的是提供一种宽带宽的镍锌铁氧体材料。 、使用温度宽、温度系数低、强度高。 镍锌铁氧体。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种宽带宽、宽温度、低温系数高强度镍锌铁氧体，其特征在于包括主成分和副成分。 。 主要成分为：氧化铁、氧化镍、氧化锌、氧化铜，按各自标准主要成分含量如下：
.8~48.9mol%
氧化镍16.5~21.8mol%
氧化锌29.1~32.2mol%
Cuo5.2~7.2mol%；
辅助成分包括二氧化硅、碳酸钙、四氧化钴、氧化镐、氧化铌。 与主要成分总量相比，辅助成分按各自标准的含量如下：
SiO20.60~0.90wt%
.33~0.55wt%
.02~0.06wt%
zro20.60~0.98wt%
.06~0.12wt%。
作为优选，相对于主成分总量，辅助成分优选为SiO20.80wt％、0.46wt％、0.03wt％、zro20.60wt％、0.08wt％。
本发明的宽带宽、宽温度、低温系数、高强度镍锌铁氧体材料采用氧化物法制造。 具体步骤如下：
(1)初级造粒：将各成分按主成分比例混合，放入初级造粒设备中混合造粒。 造粒时间为30～45分钟；
(2)预烧：将混合好的球团物料在一体式结构的回转窑中进行预烧。 预烧温度控制在910±20℃，预烧量控制在（80±10）kg/h；
(3)粉碎：在上一步得到的主成分煅烧料中添加辅助成分，用立式砂磨机进行湿式粉碎。 粉碎时间为100～130分钟。 粉碎后浆料中值粒径控制在0.9~1.3μm；
(4)造粒：在上一步浆料中加入相当于浆料重量的10~18%PVA溶液，采用高速离心造粒，得到颗粒；
(5)保湿：在上一步造粒的颗粒料中添加相当于颗粒重量的0.1~0.5%润滑剂和0.1~0.5%软化剂。 造粒时间为20~30分钟；
(6)压制：用粉末成型机将上一步润湿的颗粒压制，得到毛坯。 坯料压制密度控制在（3.25±0.10）g/cm3；
(7)烧结：在电阻炉中进行烧结。 烧结温度控制在1050℃~1150℃，保温时间150~240分钟。 烧结气氛为空气。 烧结完成后，将炉冷却至室温。
通过上述过程制备出镍锌铁氧体磁环样品（φ12.7mm×φ7.9mm×6.5mm）和磁条样品（i25mm×5mm×5mm）。
本发明采用合理的主公式，通过调整Fe2O3和ZnO的含量，优化了材料的饱和磁通密度、初始磁导率、磁导率温度系数和居里温度。 通过调节nio含量来调节材料的饱和磁通密度、初始磁导率、磁导率温度系数和居里温度。 使用频率; 通过调节Cu含量来调节材料的烧结温度。 次要成分中添加sio2、caco3、nb2o5、zro2，提高材料强度； co3o4改善材料的频率特性和磁导率特性； 通过次要成分的组合增加晶界厚度，降低高频段的相对损耗因数和磁导率。通过生产工艺进一步调整磁导率的温度因素，进一步调整材料晶体结构和晶界分布，从而获得更宽的频率范围、更低的磁导率温度系数和良好的强度。 该材料除了在宽温度、宽频率范围内磁导率变化小外，还特别适合电子产品薄型化后对产品强度的要求，可以保证产品小型化、薄型化、高装配密度。 最后，具有更好的抗敲击、碰撞、冲击和机械损伤的能力，保证产品性能的稳定性，延长使用寿命。 符合电子设备小型化的发展方向，具有广阔的市场前景。
该材料的性能指标如下：
（1）初始磁导率μi：480（1±20%），（f=，10mv，25℃）
≥240,(f=10mhz,10mv,25℃)
（2）磁导率温度系数αf：（-2～2）×10-6，（f=，bm＜0.25mt，-25℃～20℃）
(-2～2)×10-6,(f=,bm＜0.25mt,20℃～80℃)
（3）饱和磁通密度bs：≥370mt，（f=1khz，hm=4000a/m，25℃）
（4）居里温度tc：≥160℃，（f=，b<0.25mt）
(5)机械强度s：≥500n。
附图说明
图1是磁条机械强度测试示意图；
图2为不同频率下磁环的磁导率随温度的变化；
图3是截面SEM照片： (a)比较例1； (b) 示例 1。
具体实施例
下面根据具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例和对比例的配料比例如表1所示：
表格1
本发明的镍锌铁氧体采用传统的氧化法制造，具体步骤如下：
(1)初级造粒：按照表1(实施例和对比例)中主要成分的比例，将各成分放入初级造粒设备中混合造粒。 造粒时间为30～45分钟；
(2)预烧：将混合料在回转窑内进行预烧，预烧温度控制在910±20℃，预烧量控制在(80±10)kg/h；
(3)粉碎：按表1将辅助成分加入到上一步得到的主成分煅烧料中，用立式砂磨机进行湿式粉碎。 粉碎时间为100～130分钟。 粉碎后浆料中值粒径控制在0.9~1.3μm；
(4)造粒：在上一步浆料中加入相当于浆料重量的10~18%PVA溶液，采用高速离心造粒，得到颗粒；
(5)保湿：在上一步造粒的颗粒料中添加相当于颗粒重量的0.1~0.5%润滑剂和0.1~0.5%软化剂。 造粒时间为20~30分钟；
(6)压制：用粉末成型机将上一步的颗粒压制得到毛坯。 坯料压制密度控制在（3.25±0.10）g/cm3；
(7)烧结：在电阻炉中进行烧结。 烧结温度控制在1050℃~1150℃，保温时间150~240分钟。 烧结气氛为空气。 烧结完成后，将炉冷却至室温。
通过上述过程制备出镍锌铁氧体磁环样品（φ12.7mm×φ7.9mm×6.5mm）和磁条样品（i25mm×5mm×5mm）。
对烧结磁环进行了单独的测试和评估。 使用hp-4284a型LCR测试仪测量样品在f=、25℃时的电感，并根据式（1）计算初始磁导率μi； 使用测试仪测量样品在5mhz下的初始磁导率； 配合MC-711小型超低温试验箱和PHH-101高温试验箱测试样品的磁导率温度系数αf和居里温度tc； 使用SY-8218 BH分析仪测试样品的饱和磁通密度bs； 按照图1所示的方法使用微机控制的电子万能试验机对磁条施加压力； 根据式（2），磁导率温度系数αf代表铁氧体材料的温度稳定性：
(1)
(2)
其中：μref为参考温度20℃时的磁导率； μt——试验温度t下的磁导率； l为产品的电感(h)； n为绕组匝数； d——试样外径（mm）； d为样品内径（mm）； h是样品厚度（mm）。
表2列出了实施例和比较例的磁性能和评价。 从表2可以看出，与本发明实施例和对比例相比，本发明有效拓宽了材料的频率范围，降低了材料的频率范围。 磁导率温度系数提高材料机械强度的同时，可以保持相应的初始磁导率，较高的饱和磁感应强度，并具有较高的居里温度。 比较实施例与对比例的显微组织（图3），对比例的材料晶体粗大，晶界细，主晶粒尺寸为30-50μm，孔隙率高； 实施例晶体较小，晶界明显，主要晶粒尺寸为10～25μm，孔隙率较低。 晶粒细化、晶界增厚、低孔隙率和穿晶断裂应该是实施例材料的强度水平与对比例相比显着提高的重要原因。 本发明的材料应该能够满足小型薄型功率电感器的镍锌材料的性能要求。
表2
注意：
(1)规格超出上限时附“﹢”，规格超出下限时附“-”；
(2) 在tc栏中，≥160表示tc至少不小于160℃。
本发明所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明。 相关技术领域的专家或技术人员可以对所描述的具体实施例进行不同程度的修改、补充或以类似的方法替换，但是都不会脱离本发明的精神或超出所附权利要求限定的范围。
技术特点：
技术概要
本发明公开了一种宽带宽、宽温度、低温度系数、高强度镍锌软磁铁氧体及其制备方法。 镍锌铁氧体由主成分和副成分组成，0.8~48.9mol%、NiO16.5~21.8mol%、ZnO29.1~32.2mol%、CuO5.2~7.2mol%； 辅助成分为：SiO20.60~0.90wt%、.33~0.55wt%、.02~0.06wt%、ZrO20.60~0.98wt%、.06~0.12wt%。 采用氧化物法制备，在一定条件下烧结而成。 烧结体晶粒平均尺寸为15～25μm，晶界明显。 该产品具有10 MHz以下、40°C至125°C范围内磁导率变化小、强度高的特点。 它适用于小型和薄型绕组。 线性功率电感对铁氧体材料的频率、温度稳定性和强度有要求。
技术研发人员：陈成海； 李小龙; 沉晓燕
受保护的技术使用者：天通控股股份有限公司
技术研发日：2018.01.22
技术公告日期：2018.07.24