一種NiCuZn系鐵氧體材料及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于軟磁鐵氧體技術領域，特別是設及一款NFC天線用高磁導率低損耗的 Ni化化系鐵氧體材料及其制造方法。
【背景技術】 陽00引在13. 56MHZRFID電子標簽應用中，電子標簽需要貼在金屬表面或臨近位置，運樣 在識別過程中，信號強度受到金屬滿流衰減作用而大大減弱，導致讀取過程失敗，因此，需 要加入一塊薄磁片W減小滿流效應，磁片的磁導率越高，導通效果就越好。但一般而言，磁 導率高的材料損耗也大，不利于在NFC天線模塊中的使用。
[0003] 目前，在現(xiàn)有技術中，磁導率大多控制在100左右，雖然能夠滿足使用要求，但仍 然較低，阻礙了器件向著小、薄、輕方向的發(fā)展。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的一個目的在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種磁導率實部高 (y' >150)，虛部?。▂"<2)的鐵氧體材料，解決現(xiàn)有技術中儀鋒鐵氧體材料在13. 56MHz頻 率下難W同時獲得較高的磁導率與較低的磁損耗的技術問題。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是針對Ni化鐵氧體材料燒結溫度高，能源消耗大，不利于環(huán) 保并造成鐵氧體的晶粒容易發(fā)生異常長大，晶粒變得不均勻，導致?lián)p耗惡化的特點，提供一 種通過添加自制玻璃、調整工藝參數(shù)等手段來降低燒結溫度，提高磁性能的Ni化化系鐵氧 體材料制造方法。
[0006] 提供一種Ni化化系鐵氧體材料，包括主成分和添加劑，所述主成分按mol百 分tt由 47 ~49mol〇/〇 的Fe2〇3、15~22mol〇/〇 的Ni0、25~30mol〇/〇 的Zn0、4~7mol〇/〇CuO和 0. 1~0.5mol%C〇2〇3組成，所述添加劑由按占整個材料總重量百分比的0. 1~0.5wt%的A、 0. 1~0.5wt%的B;其中A為低溫助燒劑玻璃BBSZ巧為Ta2〇5、Si〇2、Sn〇2中的一種或兩種； 在上述Ni化化系鐵氧體材料中，所述主成分的組成為：Fe2〇348mol%、NiO19mol%、化027mol〇/〇、化06mol〇/〇和C〇2〇30. 3mol〇/〇; 在上述Ni化化系鐵氧體材料中，所述低溫助燒劑玻璃BBSZ，W氧化物計，其摩爾組分 為：15~30 mol〇/〇B2〇3,25~40mol〇/〇Bi2〇3,5~15mol〇/〇Si〇2,30~40mol〇/〇ZnO; 在上述Ni化化系鐵氧體材料中，采用如下步驟制備低溫助燒劑玻璃BBSZ: 1)按照BBSZ的化學計量比，在室溫下，稱取棚酸、醋酸鋒、正娃酸乙醋、硝酸祕配成水 溶液，強力攬拌，升溫到60°C; 2) 滴加氨水和化OH水溶液，調節(jié)混合液的PH值至8,恒溫攬拌化，形成透明的溶膠； 并在80°C下恒溫攬拌18h，經(jīng)過陳化，得到凝膠； 3) 將凝膠轉至120-130°C恒溫烘箱中烘干24h至干凝膠，研磨成干粉后，在燒結爐中， W2°C/min升溫速率在700°C熱處理，得到BBSZ玻璃粉體。
[0007] 提供一種Ni化化系鐵氧體材料的制備方法，包括W下步驟： 1) 混合：按所需摩爾百分比稱取化2化，ZnO、化0、NiO、C〇2化，放入振磨機中進行干式混 合； 2) .預燒：將干粉置于高溫燒結爐中進行預燒。預燒工藝為：預燒溫度800~900°C， 保溫時間2~3小時； 3) .二次濕磨：在預燒后的材料中加入助燒劑BBSZ和添加劑Ta2〇5、Si〇2、Sn〇2中的一 種或兩種，充分研磨后，烘干并造粒； 4) .成型：將顆粒料置于模具中，用壓機進行壓制，壓制后的環(huán)形樣品的外徑16mm，內 徑10mm，高度3~4mm。
[0008] 5).燒結：將壓制成型后的樣品在箱式燒結爐中燒結，得到待測樣品；燒結工藝 參數(shù)：燒結溫度為930~960°C，保溫時間為2~4小時。
[0009] 本發(fā)明采用固相法，在主配方中添加助燒劑BBSZ和其他元素，改善了材料的磁性 能，得到了一款性能優(yōu)異的鐵氧體材料，具體措施為：在主配方中用適量Co2+替代Ni2%可W 提高截止頻率，降低高頻損耗；引入BBSZ可W形成液相燒結，使晶粒長大，氣孔減少，從而 促進材料的磁導率增大；添加Sn〇2,Sn4+固溶于晶粒內，通過減少晶格應變，W減小飽和磁 致伸縮常數(shù)AS和磁各向異性常數(shù)K1，提高了磁導率，同時抑制材料損耗的增加；Si化可W 抑制晶粒的異常生長，起到細化晶粒的作用。Ta2〇e則可W增大晶格常數(shù)，阻礙疇壁移動，提 高截止頻率，及高頻下的品質因數(shù)Q。
[0010] 本發(fā)明所提供電的Ni化化鐵氧體材料能夠在13. 56MHz下同時具有較高的磁導率 和較小的磁損耗，滿足了NFC的應用要求。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合實施例，更具體地闡述本發(fā)明的內容。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)明所做的任何形式的變通或改變均在本發(fā)明保護范圍。 陽〇1引 實施例1-5,見表1: 利用溶膠-凝膠法，將原料H3BO3、Bi(N03)3 ? 5&0、Si(0〔2馬)4、Zn(CH3C00)2按照B2〇3:Bi2〇3:Si02:Zn0 摩爾比為 27:35:6:32 合成玻璃粉末A(BBSZ)。
[0013] 按表1中各組分的摩爾百分比稱取初始原料化2化、ZnO、化0、NiO及C〇2化，放入振 磨機中干式混合并振磨比。
[0014] 將混合后的干粉放在900°C的燒結爐中預燒2小時，得到經(jīng)過初步反應的預燒粉 料。
[0015] 在預燒后的粉料中加入0. 5wt%的粉末A和0. 2wt%的Sn〇2,及0. 2wt%的Ta2〇5,并 將混合物與去離子水混合研磨，至粉體平均粒徑1.Oum，干燥后過篩，然后加入PVA溶液造 粒。
[0016] 將造粒后的粉體置于指定模具中，在10M化壓制壓力下壓制成磁環(huán)，磁環(huán)的外徑 16mm.內徑10mm，高度4~5mm。
[0017] 將磁環(huán)在950°C箱式電爐中燒結3小時，制成燒結體磁環(huán)樣品。
[0018] 采用E4991阻抗分析儀及磁導率專用測量夾具16454A，測試13. 56MHz頻率下材料 的y'及y"。電性結果見表1。
[0019] 表 1
通過實施例與對比例的比較可W看出，雖然對比例1的y'高，但高頻特性差， 13. 56MHz下的y"達到12W上，損耗較大。
[0020] 實施例6-12,見表2: 利用溶膠-凝膠法，將原料H3BO3、Bi(N03)3? 5&0、Si(0〔2馬)4、Zn(CH3C00)2按照B2〇3:Bi203:Si02:Zn0摩爾比為 18:30:12:40 合成玻璃粉末A(BBSZ)。
[0021] 按摩爾百分比稱取初始原料化2〇3:49.Omol%，化0:27.Omol%，CuO:5.Omol%， Ni0:18.7mol%及C〇2〇3:0. 3mol%，放入振磨機中干式混合并振磨比。
[0022] 將混合后的干粉放在900°C的燒結爐中預燒2小時，得到經(jīng)過初步反應的預燒粉 料。
[0023] 在預燒后的粉料中加入不同分量的玻璃粉末A和粉末B，見表2,其中B為Ta2〇e、 Si〇2、Sn〇2中的一種或兩種，然后將混合物與去離子水混合研磨，至粉體平均粒徑1. Oum，干 燥后過篩，然后加入PVA溶液造粒。
[0024] 將造粒后的粉體置于指定模具中，在lOMI^a壓制壓力下壓制成磁環(huán)，磁環(huán)的外徑 16mm.內徑10mm，高度4~5mm。 陽025] 將磁環(huán)在950 °C箱式電爐中燒結3小時，制成燒結體磁環(huán)樣品。 陽0%] 采用E4991阻抗分析儀及磁導率專用測量夾具16454A，測試13. 56MHz頻率下材料 的y'及y"。電性結果見表2。
[0027]表 2
從表2中可W看出，本發(fā)明所研制的材料在13. 56MHz頻率下具有高磁導率，低損耗的 特點，而對比例中，例2由于未添加助燒玻璃，導致燒結不致密，有大量氣孔存化從而影響 了磁性能；而例3由于未添加粉末B，雖然磁導率較高，但損耗也大。
【主權項】
1. 一種NiCuZn系鐵氧體材料，其特征在于，包括主成分和添加劑，所述主成分按mol 百分比由47~49mol%的Fe203、15~22mol%的Ni0、25~30mol%的ZnO、4~7mol%CuO和 0. 1~0. 5mol%Co203組成，所述添加劑由按占整個材料總重量百分比的0. 1~0. 5wt%的A、 0. 1~0. 5wt%的B ;其中A為低溫助燒劑玻璃BBSZ ;B為Ta205、Si02、SnO2中的一種或兩種。2. 根據(jù)權利要求1所述的NiCuZn系鐵氧體材料，其特征在于，所述主成分的組成為： 卩620348111〇1%、附0 19111〇1%、2110 27111〇1%、〇106111〇1%和（：〇203 0.3 111〇1%〇3. 根據(jù)權利要求2所述的NiCuZn系鐵氧體材料，其特征在于，所述低溫助燒劑玻璃 BBSZ，以氧化物計，其摩爾組分為：15 ~30mol%B203, 25 ~40mol%Bi203, 5 ~15mol%Si02， 30 ~40mol%ZnO。4. 根據(jù)權利要求3所述的NiCuZn系鐵氧體材料，其特征在于，，采用如下步驟制備所述 低溫助燒劑玻璃BBSZ: 1) 按照BBSZ的化學計量比，在室溫下，稱取一定量的硼酸、醋酸鋅、正硅酸乙酯、硝酸 鉍配成水溶液，強力攪拌，升溫到60°C; 2) 滴加氨水和NaOH水溶液，調節(jié)混合液的PH值至8,恒溫攪拌6h，形成透明的溶膠； 并在80°C下恒溫攪拌18h，經(jīng)過陳化，得到凝膠； 3) 將凝膠轉至120-130°C恒溫烘箱中烘干24h至干凝膠，研磨成干粉后，在燒結爐中， 以2°C/min升溫速率在700°C熱處理，得到BBSZ玻璃粉體。5. -種制備上述NiCuZn系鐵氧體材料的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)混合：按所需摩爾百分比稱取Fe203,ZnO、CuO、NiO、Co2O3，放入振磨機中進行干式混 合； 2) 預燒：將干粉置于高溫燒結爐中進行預燒； 預燒工藝為：預燒溫度800~900°C，保溫時間2~3小時； 3) .二次濕磨：在預燒后的材料中加入助燒劑BBSZ和添加劑Ta205、Si02、SnO2中的一 種或兩種，充分研磨后，烘干并造粒； 4) 成型：將顆粒料置于模具中，用壓機進行壓制，壓制后的環(huán)形樣品的外徑16mm，內 徑10mm，高度3~4mm； 5) 燒結：將壓制成型后的樣品在箱式燒結爐中燒結，得到待測樣品；燒結工藝參數(shù)： 燒結溫度為930~960°C，保溫時間為2~4小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種NiCuZn系鐵氧體材料及其制備方法，所述鐵氧體材料包括主成分與添加劑，所述主成分由按占主成分摩爾百分比為47～49mol%的Fe2O3、15~22mol%的NiO、25~30mol%的ZnO、4~7mol%CuO和0.1~0.5mol%Co2O3組成，所述添加劑由按占整個材料總重量百分比的0.1~0.5wt%的A、0.1~0.5wt%？的B；其中A為BBSZ玻璃；B為Ta2O5、SiO2、SnO2中的一種或兩種；本發(fā)明提供的鎳鋅鐵氧體軟磁材料，具有高起始磁導率，低損耗的特點，在13.56MHZ頻率下μˊ>150，μ"<2，并且非常適合于LTCC流延工藝生產(chǎn)NFC鐵氧體磁片。
【IPC分類】C04B35/63, C04B35/26
【公開號】CN105198396
【申請?zhí)枴緾N201510659447
【發(fā)明人】陳魯國, 康建宏, 李廣新
【申請人】廣東成電華瓷電子科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月14日