專利名稱：一種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟磁鐵氧體材料領(lǐng)域，具體涉及ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著筆記本電腦、平板電腦、智能手機等移動通訊技術(shù)和有線、無線數(shù)字通訊網(wǎng)的不斷更新?lián)Q代，電子產(chǎn)品向著小型化、便攜化方向飛速發(fā)展。這帶動表面安裝技術(shù)(SMT)的崛起。 SMC片式元件不僅能使電子產(chǎn)品小型化，而且能實現(xiàn)整機裝配的高速自動化，片式元件的廣泛應用，制造商希望印刷電路板全部采用片式元件。最近20年來，三大無源元件中的電阻器和電容器的片式化技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類和規(guī)格日趨齊全，已達到大批量應用階段，而小型化片式磁性元件(包括電感器、磁珠、濾波器、微波鐵氧體器件等)由 于エ藝難度較大，故發(fā)展相對緩慢。近年來ー些國家投入大量人力財カ來研究開發(fā)磁性元件的片式化技木，從而有力地推動小型化片式磁性元件的發(fā)展。隨著疊層型片式磁珠MLCB、疊層片式電感器MLCI等エ藝技術(shù)的成熟，小型化片式磁性元件在現(xiàn)代通訊、計算機、視聽設備、電子辦公設備、汽車電子系統(tǒng)、軍事電子裝置以及電磁兼容(EMC)等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，毎年以兩位數(shù)的速度增長，已經(jīng)成為最重要的片式電子元件之一。 制備MLCI和MLCB的關(guān)鍵技術(shù)之ー是制備高性能低溫燒結(jié)鐵氧體粉料。當前世界上最好的低溫燒結(jié)NiCuZn粉料由日本TDK、村田等提供，這些公司對我國進行技術(shù)封鎖，不出售它的粉料。用于制作疊層片式電感器、疊層片式鐵氧體磁珠和LC濾波器等片式鐵氧體元件及復合多片組件(MCM)的鐵氧體磁粉料必須具備以下特征 I)能夠低溫燒結(jié)。在內(nèi)導體Ag的熔點(910°C)以下溫度燒結(jié)時，可獲得致密的鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電磁性能。 2)能與Ag漿共燒。在900°C左右與Ag漿共燒時，不與Ag發(fā)生化學反應，不出現(xiàn)Ag離子擴散現(xiàn)象。 3)滿足流延、印刷工藝的要求，粉末的粒度分布、形貌、表面特征等適應流延、印刷エ藝的要求。 4)滿足三層鍍エ藝要求，用磁粉制成ML和MLCB后，其表面特性能適應端電極三層鍍的條件，并且其電磁性能在大直流電鍍后變化要小。公開號為CN101236819A的中國發(fā)明專利，提供了一種鎳銅鋅鐵氧體及其制造方法,該鐵氧體包括主成分和副成分，主成分為別為氧化鐵、氧化亞鎳、氧化鋅、氧化銅，而所述主成分以各自標準物計的含量如下，F(xiàn)e2O3:48mol% 50 mo I %, NiO: 13 mo I % 16 mo I%，ZnO :29 mo I % 31. 5 mo I %，CuO :4.5 mo I % 6· 5 mo I %;所述副成分包括氧化 f凡、氧化鑰、氧化鈦，相對所述主成分總量，所述副成分以其各自標準物v2o5、moo3、TIO2計的總含量為0. 01wt% 0. 08wt%o但是，此發(fā)明與本發(fā)明的技術(shù)方案存在實質(zhì)性不同，提供的材料性能也有很大差別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的首先是提供ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，第二個目的是提供所述的鐵氧體材料的制備方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人提供下述技術(shù)方案
ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，其中，所述的主成分包括氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅和氧化銅，主成分以各自的摩爾百分比含量是Fe203 45. 5
49.5mol%、NiO :18. 5 20. 5mol%、ZnO :24. O 28. 5mol%、CuO :6. O 8. Omo 1% ;所述副成分包括錳的氧化物和氧化鉍，相對于所述的主成分總重量，所述副成分以其標準物MnO和Bi2O3計的重量百分比總量為I. I 3. 5wt%。發(fā)明人經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，通過合理控制鐵氧體主成分配比，尤其是控制Fe2O3和ZnO的含量并配以適當?shù)母背煞?，可以獲得ー種在高頻(IMHz 60MHz)工作時具有較高磁導率μ i、高Q值、低比溫度系數(shù)α μ,、高居里溫度Tc和高Bs、高直流偏置、耐電流沖擊等特性的鎳銅鋅軟磁鐵氧體磁粉，用于制備高頻下使用的片式多層電感器(MLCI)器件，特別是在IMHz IOMHz下具有極高的Q值和低的比溫度系統(tǒng)。
上述主成分范圍中，若Fe2O3含量小于45. 5mol%,則得不到所希望的高飽和磁通密度Bs;若Fe2O3含量大于49. 5mol%，則Q值降低、比溫度系數(shù)α μ ,増大，得不到所希望的磁心低損耗特性。若ZnO含量小于24mol%，則磁導率下降；若ZnO含量大于28. 5mol%,則材料居里溫度降低，飽和磁通密度Bs下降。上述副成分主要是在鐵氧體晶界形成高電阻層，以及起助熔劑的作用以降低燒結(jié)溫度。當它們的含量低于下限值時，材料的電阻率下降或者需要提高材料的燒結(jié)溫度(>910°C );而當它們的含量高于上述上限值時，則容易引起晶粒異常生長，使磁心損耗惡化。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，其中，相對于所述的主成分總重量，所述的副成分錳的氧化物和氧化鉍，以各自標準物計的重量百分比含量是MnO 0. I O. 50wt%> Bi2O3 I. O 3. 0wt%。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，其中，所述的副成分進ー步包括Co203、V2O5, ZrO2, SiO2中的ー種或幾種，相對于所述的主成分總重量，這些副成分以其標準物計的重量百分比含量是=Co2O3 :0. 05 I. 0wt%、V2O5 0. 05 O. 50wt%、ZrO2 0 O. 5wt%、SiO2 :0. 05 I. 0wt%。上述副成分主要能降低鐵氧體的磁滯損耗、細化晶粒以提高材料的高頻Q值。當它們的含量低于下限值時，材料的Q值下降；而當它們的含量高于上述上限值時，則容易引起晶粒異常生長，使磁心損耗惡化。本發(fā)明還提供了上述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，依次包括下述步驟
(1)將主成分混合、振磨，然后放空氣窯中進行預燒，得到經(jīng)過初步反應的預燒粉料；
(2)對預燒粉料進行粗粉碎，加入副成分振磨，然后加入粘結(jié)劑并烘干造粒，得到的顆粒的平均粒徑在I 15 μ m，含水量〈O. 3wt% ；
(3)采用流延エ藝制備鐵氧體坯件，在830 910°C的空氣窯中燒結(jié)，保溫時間為120 180分鐘，得到所述的低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其中，所述的步驟(I)中預燒溫度為750 850°C，保溫時間為120 180分鐘。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其中，所述的步驟(2)中副成分錳的氧化物以Mn3O4的形式加入。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其中，所述的步驟(2)中粗粉碎采用干法或濕法エ藝，干法エ藝采用振磨機進行直接粉碎，濕法エ藝通過球磨機或砂磨機進行粉碎然后進行干燥處理。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法,其中,所述的粗粉碎的粉碎時間60 120分鐘，得到的顆粒的平均粒徑在I 15 μ m。上述的步驟(3)中采用流延エ藝制備鐵氧體坯件指的是制備疊層型片式磁珠MLCB、疊層片式電感器MLCI采用的エ藝，測試材料特性時一般將磁粉直接壓制成標準環(huán)形磁心Φ25Χ Φ 15 X 5，然后將其置入830 910°C下燒結(jié)。
本發(fā)明通過控制材料主成分、副成分組成及含量，尤其是控制Fe2O3, ZnO的含量及精心設計副成分配方，優(yōu)化添加氧化物及控制預燒エ藝和燒結(jié)エ藝，在現(xiàn)有的生產(chǎn)エ藝設備下獲得了較為理想的微觀結(jié)構(gòu)和具有國際領(lǐng)先水平的材料特性。本發(fā)明所提供的低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料具備下列特性
磁導率(μ i :40 60，f =IMHz)；
Q 值(> 120，IOMHz)；
比溫度系統(tǒng) α μ ir (X1(T7°C) :< 45 (-55 25°C )，< 30 (25 85°C);
飽和磁感應強度Bs (mT) :420 (4KA/m)；
居里溫度Tc (0C) > 250ο本發(fā)明中，如無特別說明，出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語或名詞，其含義是本領(lǐng)域通常所指的含義。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過精心設計材料的配方及摻入適量的添加剤，提供了一種用于制備高頻(IMHz 60MHz)下使用的片式多層電感器(MLCI)器件的鎳銅鋅軟磁鐵氧體磁粉。利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設備就能獲得批量生產(chǎn)，材料各特性處于國際先進水平。本發(fā)明采用通用的軟磁鐵氧體材料干法制備エ藝，其制備エ藝簡單、制作成本低。具有較低的燒結(jié)溫度，在共燒時金屬銀不易擴散；能保證片式多層電感器(MLCI)器件獲得優(yōu)異的磁特性，一致性較好。本發(fā)明主、副原材料選取合理，均采用常規(guī)的原材料進行制作。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容。應當理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量単位，所有的設備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。實施例I
以表I所示的主成分含量稱取Fe203、NiO, ZnO和CuO原材料進行干式混合并振磨，然后在800°C的空氣窯中預燒120分鐘，得到經(jīng)過初步反應的預燒粉料。以預燒粉料重量計，向預燒粉料中加入適量的副成分(相對于所述的主成分總重量，所述的副成分以各自標準物計的重量百分比含量是0. 3wt%的MnO,2. 5wt%的Bi203、0. 5wt%的Co203、0. 05wt%的V2O5 > O. lwt%的ZrO2 > O. 3wt%的SiO2,猛的氧化物以Mn3O4的形式加入),砂磨60分鐘,得到的顆粒的平均粒徑在IOym,然后加入O. 8wt%的粘結(jié)劑聚こ烯醇并烘干造粒，得到的顆粒粉料的平均粒徑在12 μ m,含水量〈O. 3wt%,采用流延エ藝將粉料壓制成標準環(huán)形坯件Φ 25X Φ 15X5，然后將其置入880下燒結(jié)，保溫時間2小時，得到所述的低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料。采用HP4291B儀表在U=O. 5V, N=20TS, T=25°C下檢測磁粉的磁導率μ i、Q值、比溫度系數(shù)α μ r、居里溫度Tc ;采用SY8258儀在H=4KA/m，T=25°C下測試飽和磁感應強度Bs ；采用MS 8220儀在U=500V，T=25°C下測試表面電阻R。結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，組成包括主成分和副成分，其特征在于，所述的主成分包括氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅和氧化銅，主成分以各自的摩爾百分比含量是Fe203 45. 5 49. 5mol%、NiO :18. 5 20. 5mol%、ZnO :24. O 28. 5mol%、CuO :6· O 8.0mol% ;所述的副成分包括錳的氧化物和氧化鉍，相對于所述的主成分總重量，所述的副成分以其標準物MnO和Bi2O3計的重量百分比總量為I. I 3. 5wt%。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于，相對于所述的主成分總重量，所述的副成分錳的氧化物和氧化鉍，以各自標準物計的重量百分比含量是MnO 0. I O. 50wt%> Bi2O3 :1· O 3. 0wt%。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述的副成分進ー步包括Co203、V2O5, ZrO2, SiO2中的ー種或幾種，相對于所述的主成分總重量，這些副成分以其標準物計的重量百分比含量是=Co2O3 :0. 05 I. 0wt%、V205 0. 05 O. 50wt%、ZrO2 0 O. 5wt%> SiO2 :0· 05 I. 0wt%。
4.權(quán)利要求1-3之一所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法依次包括下述步驟 (1)將主成分混合、振磨，然后放空氣窯中進行預燒，得到經(jīng)過初步反應的預燒粉料； (2)對預燒粉料進行粗粉碎，加入副成分振磨，然后加入粘結(jié)劑并烘干造粒，得到的顆粒的平均粒徑在I 15 μ m，含水量〈O. 3wt% ； (3)采用流延エ藝制備鐵氧體坯件，在830 910°C的空氣窯中燒結(jié)，保溫時間為120 180分鐘，得到所述的低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(I)中預燒溫度為750 850°C，保溫時間為120 180分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中副成分錳的氧化物以Mn3O4的形式加入。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中粗粉碎采用干法或濕法エ藝，干法エ藝采用振磨機進行直接粉碎，濕法エ藝通過球磨機或砂磨機進行粉碎然后進行干燥處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的粗粉碎的粉碎時間60 120分鐘，得到的顆粒的平均粒徑在I 15 μ m。
全文摘要
本發(fā)明屬于軟磁鐵氧體材料領(lǐng)域，具體涉及一種低溫共燒用鎳銅鋅軟磁鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，其中，所述的主成分包括氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅和氧化銅，主成分以各自的摩爾百分比含量是Fe2O345.5～49.5mol%、NiO18.5～20.5mol%、ZnO24.0～28.5mol%、CuO6.0～8.0mol%；所述副成分包括錳的氧化物和氧化鉍，相對于所述的主成分總重量，所述副成分以其標準物MnO和Bi2O3計的重量百分比總量為1.1～3.5wt%。本發(fā)明還提供了所述的鐵氧體材料的制備方法。本發(fā)明的材料用于制備高頻下使用的MLCI器件，具有較低的燒結(jié)溫度，在共燒時金屬銀不易擴散；能保證MLCI器件獲得優(yōu)異的磁特性，一致性較好。
文檔編號C04B35/26GK102690111SQ20121011979
公開日2012年9月26日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者鳳晶生, 陳新彬 申請人:橫店集團東磁股份有限公司