[发明专利]一种制备高性能NiZn铁氧体的Cu、V、Bi、Co离子联合替代方法

说明书

本发明提供了一种制备高性能NiZn铁氧体的离子联合替代方法，主要通过添加Cu、V、Bi、Co等元素，提升NiZn铁氧体的高频磁性能。添加方式为：先将除Cu之外的主成分一次配料并破碎后，再加入Cu和副成分：V、Bi、Co、Ca、Si等元素。本发明的创新性在于通过Cu、V、Bi、Co等离子的四元、五元或者六元等多元离子联合替代，利用各离子对主成分的影响以及离子间的相互作用，制备得到的NiZn铁氧体材料在25℃下饱和磁通密度高于320mT，初始磁导率高于100，在10mT、100℃、3MHz的测试条件下，其功率损耗低于160kW m^‑3，在5mT、100℃、10MHz的测试条件下，其功率损耗低于150kW m^‑3，在20～120℃范围内，损耗随温度的变化不超过30％，材料的居里温度大于260℃。

技术领域

本发明涉及制备高性能NiZn铁氧体的离子联合替代方法，主要通过添加Cu、V、Bi、Co等元素，属于磁性材料技术领域。

背景技术

软磁铁氧体作为一种重要的元器件材料，主要制成磁心用于各种电感器、变压器、滤波器和扼流圈的制造，广泛应用在现代电力及电子信息等领域，如电脑及其外部设备、办公自动化设备、数字通信和模拟通信设备、互联网、家用电器、电磁兼容设备、绿色照明装置、工业自动化和汽车、航空、航天及军事领域。相对于其他软磁材料，软磁铁氧体的优势在于电阻率相对较高，这抑制了涡流的产生，使铁氧体能应用于高频领域；采用陶瓷工艺易于制成各种不同的形状和尺寸；化学特性稳定、不生锈；较低的制造成本。

随着工业与科学技术的不断进步，保证优异磁性能的同时，电子元器件在更加趋于高频化，小型化，要求更低的工作损耗，更宽的使用温度范围。对于NiZn铁氧体软磁材料而言，需要其在更高的使用频率如1～15MHz下仍能够保持较高的磁导率，较低的功率损耗和各种性能良好的温度特性。在原有的NiZn铁氧体配方的基础上，通过合适的离子掺杂与替代能够显著改善材料的性能，目前研究与生产的铁氧体材料，大多都含有一定量的添加剂成分。

在国内专利方面，在专利CN105985103A公开了一种镍锌软磁铁氧体材料、NiZn铁氧体和其制备方法以及一种电感，具有优异的强度和耐热冲击性能以及高Bs的特性；在专利CN106587977A公开了一种功率型镍锌铁氧体材料，兼具较高磁导率、超高饱和磁感应强度、超低功率损耗及较高的耐高温焊锡温度，可提高镍锌铁氧体材料的应用范围；还提供了一种功率型镍锌铁氧体材料制备方法，制备方法步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备高性能NiZn铁氧体的离子联合替代方法，主要通过添加Cu、V、Bi、Co等元素，提升材料MHz高频工作下的磁性能。

本发明的技术方案如下：

首先本发明公开了一种制备高性能NiZn铁氧体的离子联合替代方法，其包括如下步骤：

(1)一次配料

分别称取主成分：选用含Fe、Ni、Zn、Cu的化合物，通常选用Fe，Ni，Zn，Cu元素的氧化物；

(2)一次球磨

将除Cu之外的其余主成分混匀后破碎；将球磨料均匀混合放入球磨机，球磨得到一次球磨粉料；

(3)一次烧结

将第一次球磨所得的粉料在750～1050℃空气气氛下，保温1～3h，随炉冷却得到一次烧结粉料；

(4)二次配料

在一次烧结粉料中：

添加一次配料中称好的含Cu元素主成分；

添加包含V、Bi、Co、Ca、Si元素的副成分，加入总量为0～1.5wt％(包括0)；

(5)二次球磨