[发明专利]钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容、电感两性材料技术领域，特别是涉及一种钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

单相多铁磁电陶瓷材料受其结构的限制，数目很少，且其性能不佳大大限制了其应用。铁磁-铁电复合陶瓷材料可以大大弥补单相多铁磁电陶瓷材料性能方面的劣势。随着电子封装器件小型化、高性能、多功能集于一体及低成本的要求，铁磁-铁电复合材料的研究愈加成为大家争相研究的热点，可被应用于一些滤波器、传感器及信号处理装置等多功能器件中。

目前，制备铁磁-铁电陶瓷材料的方法一般采用固相烧结法。然而，固相烧结法存在其固有的劣势，例如，高能耗、对设备要求较高；用金属氧化物作为原料，金属氧化物成本较高、不利于成本控制；制备得到的产品的纯度对产品最终性能影响较大；球磨过程中金属氧化物颗粒易产生自聚现象；高温烧结中的离子扩散，产生晶格畸变，使磁、介电性能都有一定程度的降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种磁导率和介电性能较高的钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料。

进一步，提供一种钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料的制备方法。

一种钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料，包括钛酸钡相和镍锌铁氧体相，所述镍锌铁氧体相包覆所述钛酸钡相，所述镍锌铁氧体相的摩尔百分含量为33mol%～91mol%。

在其中一个实施例中，所述镍锌铁氧体相的摩尔百分含量为60mol%～67mol%。

一种钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

按摩尔比1:1:4将锌盐、镍盐和铁盐溶解于去离子水中得到锌盐、镍盐和铁盐的混合溶液，将所述混合溶液加热至60℃～80℃；

将钛酸钡加入所述温度为60℃～80℃的混合溶液中，混合均匀后得到混合溶液与钛酸钡的混合物，其中，所述钛酸钡与所述铁盐的摩尔比为1:1～1:20；

将所述混合物的pH值调节为8～11，反应完全后取沉淀，所述沉淀为钛酸钡-镍锌铁氧体前驱体；

将所述钛酸钡-镍锌铁氧体前驱体干燥、预烧后，于600℃～1000℃下煅烧2小时～4小时，得到钛酸钡-镍锌铁氧体复合粉体；

向所述钛酸钡-镍锌铁氧体复合粉体中加入粘合剂，压制成型后，于900℃～1200℃下烧结2小时～4小时，冷却后得到钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料，所述钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料包括钛酸钡相和镍锌铁氧体相，所述镍锌铁氧体相包覆所述钛酸钡相，所述镍锌铁氧体相的摩尔百分含量为33mol%～91mol%。

在其中一个实施例中，将所述钛酸钡-镍锌铁氧体前驱体干燥后，预烧之前，包括研磨和过筛的步骤；向所述钛酸钡-镍锌铁氧体复合粉体中加入粘合剂，压制成型的步骤之前还包括研磨和过筛的步骤。

在其中一个实施例中，所述压制成型后，于900℃～1200℃下烧结2小时～4小时的步骤之前还包括预烧的步骤，所述预烧的温度为300℃～500℃，预烧时间为2小时。

在其中一个实施例中，所述锌盐为醋酸锌、硝酸锌或氯化锌，所述镍盐为醋酸镍、硝酸镍或氯化镍，所述铁盐为硫酸铁、硝酸铁或氯化铁。

在其中一个实施例中，所述钛酸钡的粒径为50纳米～400纳米。

在其中一个实施例中，所述将钛酸钡加入所述温度为60℃～80℃的混合溶液中，混合均匀后得到混合溶液与钛酸钡的混合物之前，还包括将所述钛酸钡进行洗涤，然后于700℃～1000℃煅烧2小时的步骤。

在其中一个实施例中，将所述混合物的pH值调节为8～11的步骤是向所述混合物加入强碱溶液将所述混合物的pH值调节为8～11。

在其中一个实施例中，所述强碱溶液为氢氧化钠的水溶液或氢氧化钾的水溶液。

在其中一个实施例中，所述反应完全的时间为4小时～6小时。

在其中一个实施例中，所述粘合剂为聚乙烯醇的水溶液，聚乙烯醇与水的质量比为6:100～8:100。

上述钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料中，镍锌铁氧体具有高频磁导率高、低损耗、高电阻率及良好使用稳定性的优点，钛酸钡具有高介电、低损耗及环境友好的优点，钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料综合了镍锌铁氧体和钛酸钡的优点，并且，镍锌铁氧体相包覆钛酸钡相，镍锌铁氧体相的摩尔百分含量为33mol%～91mol%，使得钛酸钡和镍锌铁氧体不是简单叠加，镍锌铁氧体这种磁性介质的连续性提高了磁性能，故能够保证高的磁导率，亦能实现介电性能的提高，使得钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷材料的磁导率和介电性能较高。

附图说明