本發(fā)明屬于磁性材料，涉及一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近20年來，隨著有線和無線的各種電子設(shè)備信息網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話以及變壓器等行業(yè)的發(fā)展，電子元件朝著小型化、個(gè)性化以及高頻化方向上發(fā)展，其中疊層電感作為一個(gè)十分成熟的技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于制造片式電容器等lc復(fù)合元件。nizn鐵氧體具有高電阻率和高磁導(dǎo)率，但其燒結(jié)溫度通常為1100～1300℃，難以與疊層電感中的ag電極實(shí)現(xiàn)低溫共燒。為了降低其燒結(jié)溫度，通常會在主配方中加入cuo，還可以摻雜v2o5等助熔劑使其燒結(jié)溫度降到900℃左右。

2、例如cn115925405a公開了一種高磁導(dǎo)率高居里溫度nicuzn軟磁鐵氧體材料，其主成分包括fe2o3、zno、nio和cuo，其摻雜成分包括y2o3、moo3、v2o5和mnco3，其中y2o3為主成分質(zhì)量的0.05wt％～0.1wt％，moo3含量為主成分質(zhì)量的0.06wt％～0.18wt％，v2o5含量為主成分質(zhì)量的0.05wt％～0.15wt％，mnco3含量為主成分質(zhì)量的0.55wt％，在100khz測試頻率下，起始磁導(dǎo)率為2011，比損耗系數(shù)為28.78×10-6，居里溫度為145℃，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs＝352mt(10khz，4000a/m)。

3、cn104030669a公開了一種nizn鐵氧體的壓濾成型制備方法。主成分包括fe2o3、zno、nio和cuo；摻雜劑按質(zhì)量百分比計(jì)算：v2o5:0～3wt％。所獲得的最優(yōu)磁性能為：起始磁導(dǎo)率為2100，比損耗系數(shù)為5×10-4，居里溫度tc＝98℃，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs＝240mt。

4、上述專利中，有的居里溫度tc較低，有的起始磁導(dǎo)率偏低或是飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs偏低，難以達(dá)到同時(shí)具有高磁導(dǎo)、高tc、高bs和低損耗，無法應(yīng)用于某些高要求電感器、電容器和變壓器，還有的摻雜料過于復(fù)雜，不便于生產(chǎn)。

5、因此，亟需提供一種摻雜方法，既能夠降低燒結(jié)溫度，又能夠使鐵氧體同時(shí)具有高磁導(dǎo)、高tc、高bs和低損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體及其制備方法。本發(fā)明通過wo3和tio2的聯(lián)合摻雜，可降低燒結(jié)溫度，并可提升磁導(dǎo)率、居里溫度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)降低磁損耗，使最終的鐵氧體可適用于對于磁導(dǎo)率有高要求的電子元件。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體的制備方法，所述制備方法包括：

3、(1)對nicuzn鐵氧體的原料進(jìn)行一次球磨，預(yù)燒后得到預(yù)燒料；

4、(2)對所述預(yù)燒料和摻雜劑進(jìn)行二次球磨，經(jīng)造粒、成型和燒結(jié)后，得到所述nicuzn鐵氧體，其中，所述摻雜劑包括wo3和tio2。

5、本發(fā)明提供了一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體的制備方法，采用wo3和tio2共同摻雜nicuzn鐵氧體，其中，wo3的摻雜能引起nicuzn鐵氧體晶界附近陽離子空位增多，從而加速晶界移動(dòng)，促使晶粒尺寸變大的同時(shí)，w離子又有較強(qiáng)占據(jù)a位替代fe3+的趨勢，適量的加入有利于提高材料飽和磁化強(qiáng)度，使磁導(dǎo)率提高；ti離子能夠局域在晶界之間，有利于促進(jìn)磁疇壁的位移從而提高磁導(dǎo)率。在w離子的作用下，可降低燒結(jié)溫度并提高飽和磁化強(qiáng)度，同時(shí)ti離子可促進(jìn)磁疇壁位移提升磁導(dǎo)率。本發(fā)明通過wo3和tio2的聯(lián)合摻雜，可降低燒結(jié)溫度，并可提升磁導(dǎo)率、居里溫度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)降低磁損耗，使最終的鐵氧體可適用于對于磁導(dǎo)率有高要求的電子元件。

6、優(yōu)選地，所述nicuzn鐵氧體的原料包括fe2o3、zno、nio和cuo。

7、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述fe2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59-66.7％，例如可以是59.75％，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

8、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述zno的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.3-21.3％，例如可以是20.3％，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

9、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述nio的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.6-11.6wt％，例如可以是10.6％，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

10、本發(fā)明中，滿足fe2o3、zno和nio各質(zhì)量分?jǐn)?shù)后的余量為cuo。

11、優(yōu)選地，步驟(1)所述一次球磨的球料比為(3-4):1，例如可以是3:1或4:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

12、優(yōu)選地，步驟(1)所述一次球磨的時(shí)間為2-2.5h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h或2.5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

13、優(yōu)選地，步驟(1)所述預(yù)燒為分步預(yù)燒，所述分步預(yù)燒包括依次進(jìn)行的一次預(yù)燒和二次預(yù)燒。

14、優(yōu)選地，所述一次預(yù)燒的溫度為300-400℃，例如可以是300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃等，所述一次預(yù)燒的時(shí)間為3-3.5h，例如可以是3h、3.2h、3.4h或3.5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

15、優(yōu)選地，所述二次預(yù)燒的溫度為750-780℃，例如可以是750℃、760℃、770℃或780℃等，所述二次預(yù)燒的時(shí)間為2-3h，例如可以是2h、2.2h、2.3h、2.5h或2.8h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述摻雜劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-0.41％，且不為0，例如可以是0.01、0.02、0.05、0.07、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4或0.41等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述wo3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-0.16％，且不為0，例如可以是0.01、0.02、0.05、0.07、0.08、0.1、0.12、0.15或0.16等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

18、優(yōu)選地，以所述nicuzn鐵氧體的原料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述tio2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-0.25％，且不為0，例如可以是0.01、0.02、0.05、0.07、0.08、0.1、0.15、0.18、0.2、0.22或0.25等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、優(yōu)選地，所述wo3和tio2的質(zhì)量比為(0.4-3.2):1，例如可以是0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.64:1、0.68:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1、3:1或3.2:1等，優(yōu)選為(0.64-0.8):1，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

20、本發(fā)明中，若wo3和tio2的質(zhì)量比過低，難以降低燒結(jié)溫度，且由于ti4+會占據(jù)b位，過量的tio2可能導(dǎo)致飽和磁化強(qiáng)度降低，性能下降；若wo3和tio2的質(zhì)量比過高，可能會導(dǎo)致晶粒不均勻長大，磁導(dǎo)率降低。

21、優(yōu)選地，步驟(2)所述二次球磨的球料比為(3-4):1，例如可以是3:1或4:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、優(yōu)選地，步驟(2)所述二次球磨的時(shí)間為2-2.5h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h或2.5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，步驟(2)中，在所述二次球磨和造粒之間，依次進(jìn)行超細(xì)磨和烘干的步驟。

24、本發(fā)明中，超細(xì)磨的目的是使顆粒大小分布更加均勻，減小燒結(jié)后樣品的氣孔率，可與wo3和tio2共摻雜協(xié)同配合提升磁導(dǎo)率。

25、優(yōu)選地，所述超細(xì)磨的轉(zhuǎn)速為2400-2500r/min，例如可以是2400r/min或2450r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

26、優(yōu)選地，所述超細(xì)磨后的產(chǎn)物的粒徑d50為0.9-1.1μm，例如可以是1.0μm、1.05μm或1.1μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

27、優(yōu)選地，步驟(2)所述造粒采用的粘結(jié)劑包括聚乙烯醇溶液。

28、優(yōu)選地，步驟(2)所述成型的壓力為5-7mpa，例如可以是6mpa或6.5mpa等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

29、優(yōu)選地，步驟(2)所述燒結(jié)為分步燒結(jié)，所述分步燒結(jié)包括依次進(jìn)行的一級燒結(jié)和二級燒結(jié)。

30、優(yōu)選地，所述排膠的溫度為200-300℃，例如可以是200℃、220℃、250℃、280℃或300℃等，所述一級燒結(jié)的時(shí)間為3-4h，例如可以是3h、3.2h、3.4h或3.8h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

31、優(yōu)選地，所述二級燒結(jié)的溫度為900-910℃，例如可以是900℃或905℃等，所述二級燒結(jié)的時(shí)間為5-6h，例如可以是5h、5.2h、5.4h、5.6h或5.8h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

32、優(yōu)選地，步驟(2)所述燒結(jié)的氣氛為含氧氣氛，所述含氧氣氛中的氣體包括空氣。

33、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法具體包括：

34、(ⅰ)對nicuzn鐵氧體的原料進(jìn)行一次球磨，烘干后先在300-400℃下預(yù)燒3-3.5h，再在750-780℃下預(yù)燒2-3h，得到預(yù)燒料；

35、(ⅱ)對所述預(yù)燒料和摻雜劑進(jìn)行二次球磨，然后對二次球磨后的產(chǎn)物進(jìn)行超細(xì)磨，經(jīng)烘干、造粒和成型得到待燒產(chǎn)物，之后先在200-300℃下燒結(jié)3-4h，再在900-910℃下燒結(jié)5-6h，得到所述nicuzn鐵氧體，其中，所述摻雜劑包括wo3和tio2。

36、第二方面，本發(fā)明提供了一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體，所述nicuzn鐵氧體由第一方面所述的制備方法制備得到。

37、優(yōu)選地，所述nicuzn鐵氧體的磁導(dǎo)率為2150-2800，例如可以是2150、2200、2500或2800等。

38、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述列舉的點(diǎn)值，還包括沒有列舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

40、本發(fā)明提供了一種高磁導(dǎo)率的nicuzn鐵氧體的制備方法，采用wo3和tio2共同摻雜nicuzn鐵氧體，其中，wo3的摻雜能引起nicuzn鐵氧體晶界附近陽離子空位增多，從而加速晶界移動(dòng)，促使晶粒尺寸變大的同時(shí)，w離子又有較強(qiáng)占據(jù)a位替代fe3+的趨勢，適量的加入有利于提高材料飽和磁化強(qiáng)度，使磁導(dǎo)率提高；ti離子能夠局域在晶界之間，有利于促進(jìn)磁疇壁的位移從而提高磁導(dǎo)率。在w離子的作用下，可降低燒結(jié)溫度并提高飽和磁化強(qiáng)度，同時(shí)ti離子可促進(jìn)磁疇壁位移提升磁導(dǎo)率。本發(fā)明通過wo3和tio2的聯(lián)合摻雜，可降低燒結(jié)溫度，并可提升磁導(dǎo)率、居里溫度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)降低磁損耗，使最終的鐵氧體可適用于對于磁導(dǎo)率有高要求的電子元件。