一种高磁导率高居里温度NiCuZn软磁铁氧体材料及其制备方法与流程

本发明涉及软磁铁氧体电子信息材料，具体涉及一种高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料及其制备方法。

背景技术：

1、nicuzn软磁铁氧体材料作为一种非常重要的电子信息材料，在通信、电子、航空航天、军事科技等领域有着非常广泛的应用，它具有高的电阻率ρ、高截止频率、高初始磁导率μi、低损耗、低温度系数等优点，可广泛应用于高频电感磁芯、近场通信(nfc)系统、叠层片式电感器(mlci)及抗emi器件等。现有的nicuzn软磁铁氧体材料初始磁导率大多低于1600，而且nicuzn软磁铁氧体材料一般磁导率越高其居里温度(tc)越低，如：初始磁导率大于1500、室温饱和磁通密度大于250mt的nizn系列材料tc约为100℃，具有较高tc的nizn系列材料其磁导率通常均小于1000。低tc意味着材料的工作温度范围越窄，限制了其在诸多领域的应用。

2、cn 101236819a公开了一种镍铜锌铁氧体及其制造方法，该铁氧体包含主成分和副成分，所述主成分按摩尔百分比计算：fe2o3：48mol％～50mol％，nio：13mol％～16mol％，zno：29mol％～31.5mol％，cuo：4.5mol％～6.5mol％；所述副成分包括氧化钒、氧化钼、氧化钛，副成分的填加总含量为0.01wt％～0.08wt％。所制备得到的镍铜锌铁氧体材料初始磁导率(μi)1200±20％，tc不低于160℃，饱和磁通密度不低于360mt。

3、cn 104030669a公开了一种nizn铁氧体的压滤成型的制备方法。主成分以摩尔百分比为：fe2o3：48～54mol％、zno：30～32mol％、nio：3.5～10mol％、cuo：8～15mol％；掺杂剂按重量百分比计算：v2o5：0～3wt％。所获得的最优磁性能如下：μi为2100，比损耗系数的倒数为5×104，tc为98℃，饱和磁通密度240mt。

4、cn 109320227a公开了一种nicuzn铁氧体材料及其制备方法和用途。所述nicuzn铁氧体材料主要由fe2o3、zno、nio和cuo组成，以nicuzn铁氧体材料的总摩尔量为100％计，fe2o3的摩尔百分数为48.8～50mol％，zno的摩尔百分数为32～34mol％，nio的摩尔百分数为6.5～8mol％，cuo的摩尔百分数为8.5～12.7mol％。所制备得到的nicuzn铁氧体材料在100～300khz范围内，复数磁导率的实部μ′为1600～2000和虚部μ″不大于50，100khz、1194a/m、25℃下饱和磁感应强度bs≥240mt和矫顽力hc≤60a/m，居里温度tc为95～110℃。

5、上述公开的专利中，有些是初始磁导低、有些是居里温度低、还有些是饱和磁通密度较低，很难达到同时具有高的初始磁导率、高居里温度及高饱和磁通密度。存在的这些问题使其无法满足微型高品质电感器、脉冲变压器、电磁干扰抑制器等对软磁材料的使用要求。且随着电子产品小型化、高功率化、宽温化的发展趋势，对电子元器件提出了更高要求，这就要求nicuzn软磁铁氧体材料不仅具有高的初始磁导率和高的居里温度，而且还要保证其具有耐受大电流、低损耗等特点。而目前的nicuzn软磁铁氧体材料和制造工艺已经无法满足上述要求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料及其制备方法，该材料不仅具有高的初始磁导率和高的居里温度，而且还具备高的饱和磁通密度以及更低的损耗。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料，其组分包括主成分和掺杂成分，以质量百分数计，所述主成分包含有：fe2o3:66.22wt％～68.65wt％；zno:18.30wt％～22.15wt％；nio:7.75wt％～9.85wt％；余量为cuo；

4、所述掺杂成分包含y2o3、moo3、v2o5和mnco3，其中，y2o3含量为主成分质量的0.05wt％～0.10wt％，moo3含量为主成分质量的0.06wt％～0.18wt％，v2o5含量为主成分质量的0.05wt％～0.15wt％，mnco3含量为主成分质量的0.04wt％～0.12wt％。

5、优选的，掺杂成分的总质量不大于主成分质量的0.55wt％。

6、优选的，所述高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料在100khz测试频率下，初始磁导率为1665～2320，比损耗系数为13×10-6-35.5×10-6，居里温度为124-145℃，饱和磁通密度为329-352mt，矫顽力为18-28.5a/m。

7、优选的，所述高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料的密度为5.17-5.37g/cm3。

8、本发明如上所述的一种高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料的制备方法，包括如下过程：

9、将fe2o3粉末、zno粉末、nio粉末和cuo粉末混匀，得到混合料a；

10、对所述混合料a进行造粒并预烧，得到预烧料；

11、将所述预烧料进行破碎处理，之后加入掺杂成分并进行球磨混匀，得到混合料b；

12、对所述混合料b进行造粒并压制成型，得到样环毛坯；

13、对所述样环坯体进行烧结，得到所述高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料。

14、优选的，将fe2o3粉末、zno粉末、nio粉末和cuo粉末混匀，得到混合料a时：

15、将fe2o3粉末、zno粉末、nio粉末和cuo粉末湿法混匀，湿法混匀时，钢球：超纯水：粉料的重量比为5：(1.3～1.7)：1，球磨转速为100-120转/min，湿法球磨混匀时长为3-6h；湿法混匀后，在浆料中加入pva溶液湿法再次混磨，pva溶液的加入量为4wt％-6wt％，加入pva溶液后再次球磨时间为20-40min。

16、优选的，对所述混合料a进行造粒时，造粒方法为红喷造粒，造粒过程中喷雾塔出口温度为85-95℃，进口温度为160-180℃，造粒粒径为120-180μm，预烧时，预烧温度为930-970℃，保温时间2-3h。

17、优选的，将所述预烧料破碎处理至280-380μm，预烧料破碎料与掺杂成分球磨混匀时，磨球∶超纯水∶料的质量比为4:(1.3-1.7):1，球磨转速为380-420转/min，球磨时间为5.5-6.5h；

18、预烧料破碎料与掺杂成分球磨混匀后，加入pva溶液湿法再次球磨，pva溶液的加入量为4wt％-6wt％，加入pva溶液后再次球磨时间为20-40min。

19、优选的，对所述混合料b进行造粒时，造粒方法为黑喷造粒，造粒过程中喷雾塔出口温度为80-90℃，进口温度为170-190℃，造粒粒径为70-130μm；

20、压制成型时，在所造粒粉中加入粒粉料重量的0.10wt％-0.14wt％的硬脂酸锌作为脱模剂，成型方式采用双向加压冷压成型，成型压力9.8-10.2mpa。

21、优选的，对所述样环坯体进行烧结时，采用梯度升温工艺进行烧结，采用梯度升温工艺进行烧结时：

22、先以1.3-1.7℃/min加热至440℃-500℃，保温1.8-2.2h，然后以2.8-3.2℃/min升温至900℃，再以1.8-2.2℃/min升温至1130-1170℃，保温时间2-3h，之后自然随炉冷却，得到所述高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料。

23、本发明具有如下有益效果：

24、本发明高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料最优磁性能如下：在100khz测试频率下，初始磁导率μi为2011，比损耗系数为28.78×10-6，居里温度tc＝145℃，饱和磁通密度bs＝352mt(10khz，4000a/m)，矫顽力hc＝28.41a/m。此外，本发明高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料具有工作频率高、温度系数小的特点。综上可以看出，本发明高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料不仅具有高的初始磁导率和高的居里温度，而且还具备更高的饱和磁通密度及低的损耗。本发明可实现小型化、高工作温度、低损耗感性器件对磁性材料的要求：高的μi、tc及bs，较低的tgδ/μi和hc。