本發(fā)明屬于軟磁鐵氧體材料，涉及一種鎳鋅鐵氧體材料，尤其涉及一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，鐵氧體材料在通信、it、汽車、航空航天、艦船及國(guó)防武器裝備系統(tǒng)等各個(gè)行業(yè)日益得到廣泛的應(yīng)用，且表面貼裝元器件必須滿足適于表面安裝和焊接及強(qiáng)度好等條件。隨著表面貼裝元件朝著小型化和輕薄化的方向不斷發(fā)展，鐵氧體市場(chǎng)對(duì)nizn材料的耐熱沖擊性能和電磁性能提出了更高的要求。

2、現(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施、衛(wèi)星等裝置，不論在炎熱的熱帶地區(qū)還是寒冷的寒帶地區(qū)，不僅要求耐高溫，還要承受嚴(yán)寒。這就要求所使用的元器件具有高磁導(dǎo)率、高穩(wěn)定性及長(zhǎng)壽命等優(yōu)良特性。

3、目前，市面上的軟磁鎳鋅鐵氧體材料的高磁導(dǎo)率一般在2000以下，而磁芯一般采用的是mnzn鐵氧體材料，由這種材料所制成的電感器在浸錫時(shí)易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致使用nizn材料制作的產(chǎn)品在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化效率低及使用溫度受限等缺點(diǎn)。

4、cn101169996a公開(kāi)了一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗mn-zn鐵氧體磁性材料及其制備方法，所述發(fā)明在鐵氧體主成分fe2o3、nio、zno和cuo中同時(shí)添加zro2、caco3、nb2o5以及co2o3等眾多雜質(zhì)，從而達(dá)到高bs和高tc的效果，但是其燒結(jié)后的磁導(dǎo)率較低，不到2500，仍有較大的提升空間。

5、cn110357610a公開(kāi)了一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法和用途，所述發(fā)明在鐵氧體主成分fe2o3、ni2o3、zno和cuo中添加zro2、caco3、nb2o5以及co2o3等眾多微量元素，達(dá)到了高磁導(dǎo)率和高溫耐沖擊性能的效果。所述發(fā)明雖然解決了傳統(tǒng)功率材料不能滿足汽車電子產(chǎn)品的要求，但是上述材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度并未達(dá)到所需要求。

6、cn114262221a公開(kāi)了一種高溫度穩(wěn)定性鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法和應(yīng)用，所述發(fā)明在鐵氧體主成分fe2o3、nio、zno中同時(shí)添加baco3、lico3、mnco3以及co2o3等眾多雜質(zhì)，達(dá)到了高溫度穩(wěn)定性的效果，但其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度同樣存在較大的提升空間。

7、由此可見(jiàn)，如何提供一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法，提高軟磁材料的磁導(dǎo)率及飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)提升材料穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其使用壽命，解決軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應(yīng)用限制，成為了目前本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鋅鐵氧體材料及其制備方法與應(yīng)用，所述鎳鋅鐵氧體材料兼顧高磁導(dǎo)率和高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)提升了材料穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了其使用壽命，解決了軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應(yīng)用限制，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種鎳鋅鐵氧體材料，所述鎳鋅鐵氧體材料由主成分和輔助成分制得。

4、按照主成分的總重量計(jì)，所述主成分包括：65.5-67wt％的fe2o3、21-23.5wt％的zno、6.5-8wt％的nio和3.6-5.7wt％的cuo。

5、按照主成分的總重量計(jì)，所述輔助成分包括：600-2000ppm的bi2o3、300-800ppm的nb2o5和250-500ppm的moo3。

6、本發(fā)明在傳統(tǒng)鎳鋅鐵氧體材料的基礎(chǔ)上優(yōu)化調(diào)控主成分的配比及輔助成分的種類與含量，所得鎳鋅鐵氧體材料的初始磁導(dǎo)率μi高達(dá)3000±25％(f＝100khz，u＝0.1v)，且高頻率300khz下的磁導(dǎo)率接近2000，q值超過(guò)80，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs高達(dá)300a/m，材料穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，解決了軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應(yīng)用限制，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

7、本發(fā)明中，所述fe2o3的占比為65.5-67wt％，例如可以是65.5wt％、65.6wt％、65.7wt％、65.8wt％、65.9wt％、66wt％、66.1wt％、66.2wt％、66.3wt％、66.4wt％、66.5wt％、66.6wt％、66.7wt％、66.8wt％、66.9wt％或67wt％，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、本發(fā)明中，所述zno的占比為21-23.5wt％，例如可以是21wt％、21.2wt％、21.4wt％、21.6wt％、21.8wt％、22wt％、22.2wt％、22.4wt％、22.6wt％、22.8wt％、23wt％、23.2wt％、23.4wt％或23.5wt％，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、本發(fā)明中，所述nio的占比為6.5-8wt％，例如可以是6.5wt％、6.6wt％、6.7wt％、6.8wt％、6.9wt％、7wt％、7.1wt％、7.2wt％、7.3wt％、7.4wt％、7.5wt％、7.6wt％、7.7wt％、7.8wt％、7.9wt％或8wt％，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，所述cuo的占比為3.6-5.7wt％，例如可以是3.6wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％、4.4wt％、4.6wt％、4.8wt％、5wt％、5.2wt％、5.4wt％、5.6wt％或5.7wt％，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。

11、本發(fā)明中，所述bi2o3的占比為600-2000ppm，例如可以是600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm或2000ppm，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、本發(fā)明中，所述nb2o5的占比為300-800ppm，例如可以是300ppm、350ppm、400ppm、450ppm、500ppm、550ppm、600ppm、650ppm、700ppm、750ppm或800ppm，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、本發(fā)明中，所述moo3的占比為250-500ppm，例如可以是250ppm、260ppm、280ppm、300ppm、320ppm、340ppm、360ppm、380ppm、400ppm、420ppm、440ppm、460ppm、480ppm或500ppm，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。

14、第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述鎳鋅鐵氧體材料的制備方法，所述制備方法包括依次進(jìn)行的配料、預(yù)燒、球磨、造粒、成型與燒結(jié)。

15、優(yōu)選地，所述配料包括：按照重量比稱取主成分并依次進(jìn)行濕法球磨和噴霧造粒。

16、優(yōu)選地，所述濕法球磨的過(guò)程中主成分、磨介與水的混合質(zhì)量比為1:(6-10):(0.3-1.2)，例如可以是1:6:0.3、1:6.5:0.4、1:7:0.5、1:7.5:0.6、1:8:0.8、1:8.5:0.9、1:9:1、1:9.5:1.1或1:10:1.2，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，所述濕法球磨的時(shí)間為20-60min，例如可以是20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，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，所述濕法球磨所得料漿的粒度分布滿足d50為0.6-1.2μm，例如可以是0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm或1.2μm，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，所述濕法球磨所得料漿的粒度分布滿足d99為1.5-3μm，例如可以是1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm或3μm，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、優(yōu)選地，所述預(yù)燒在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行。

21、優(yōu)選地，所述預(yù)燒的溫度為800-950℃，例如可以是800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃或950℃，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，所述預(yù)燒的時(shí)間為2-4h，例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h，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，所述球磨包括：將預(yù)燒后的主成分倒入球磨機(jī)中，并加入輔助成分、水、粘合劑、分散劑與消泡劑，且在加料過(guò)程中先進(jìn)行低轉(zhuǎn)速球磨，再進(jìn)行高轉(zhuǎn)速球磨；球磨完成后，將漿料轉(zhuǎn)移至攪拌罐。

24、本發(fā)明中，所述粘合劑、分散劑與消泡劑均為本領(lǐng)域常規(guī)使用的球磨添加劑，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能即可，故在此不對(duì)每種添加劑的具體種類做特別限定，例如所述粘合劑可以選用聚乙烯醇或聚醋酸乙烯，所述分散劑可以選用甲基纖維素、乙基纖維素或羥甲基纖維素中的任意一種，所述消泡劑可以選用甲基硅油或二甲基硅油。

25、優(yōu)選地，所述主成分、水、粘合劑、分散劑與消泡劑的混合質(zhì)量比為100:(40-150):(4-20):(0.1-2):(0.001-0.0025)，例如可以是100:40:4:0.1:0.001、100:50:5:0.2:0.001、100:60:6:0.4:0.001、100:70:8:0.6:0.001、100:80:10:0.8:0.001、100:90:12:1:0.002、100:100:14:1.2:0.002、100:110:15:1.4:0.002、100:120:16:1.6:0.002、100:130:17:1.8:0.002、100:140:18:2:0.002或100:150:20:2:0.0025，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，所述低轉(zhuǎn)速球磨的轉(zhuǎn)速為30-60rpm，例如可以是30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、50rpm、55rpm或60rpm，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，所述低轉(zhuǎn)速球磨的時(shí)間為5-10min，例如可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min，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。

28、優(yōu)選地，所述高轉(zhuǎn)速球磨的轉(zhuǎn)速為80-100rpm，例如可以是80rpm、82rpm、84rpm、86rpm、88rpm、90rpm、92rpm、94rpm、96rpm、98rpm或100rpm，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，所述高轉(zhuǎn)速球磨的時(shí)間為0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h，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。

30、優(yōu)選地，所述造粒包括噴霧造粒。

31、優(yōu)選地，所述噴霧造粒所得顆粒的平均粒徑為30-200μm，例如可以是30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm，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，所述成型包括壓制成型。

33、優(yōu)選地，所述壓制成型得到尺寸為h(20-30)mm×(10-20)mm×(8-12)mm的環(huán)狀毛坯，例如可以是h20mm×10mm×8mm、h22mm×12mm×9mm、h24mm×14mm×10mm、h26mm×16mm×11mm、h28mm×18mm×12mm或h30mm×20mm×12mm，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。

34、本發(fā)明中，所述環(huán)狀毛坯的尺寸為h(20-30)mm×(10-20)mm×(8-12)mm具體指代：環(huán)狀毛坯的外徑為20-30mm，內(nèi)徑為10-20mm，高度為8-12mm。

35、優(yōu)選地，所述環(huán)狀毛坯的密度為3.10-3.25g/cm3，例如可以是3.10g/cm3、3.11g/cm3、3.12g/cm3、3.13g/cm3、3.14g/cm3、3.15g/cm3、3.16g/cm3、3.17g/cm3、3.18g/cm3、3.19g/cm3、3.20g/cm3、3.21g/cm3、3.22g/cm3、3.23g/cm3、3.24g/cm3或3.25g/cm3，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。

36、優(yōu)選地，所述燒結(jié)在箱式爐中進(jìn)行。

37、優(yōu)選地，所述燒結(jié)包括：在空氣氛圍中先以第一速率升溫至第一溫度并保溫第一時(shí)間，再以第二速率升溫至第二溫度并保溫第二時(shí)間，然后以第三速率降溫至第三溫度，最后以第四速率降溫至第四溫度。

38、優(yōu)選地，所述第一速率為0.5-2.5℃/min，例如可以是0.5℃/min、0.6℃/min、0.8℃/min、1℃/min、1.2℃/min、1.4℃/min、1.6℃/min、1.8℃/min、2℃/min、2.2℃/min、2.4℃/min或2.5℃/min，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。

39、優(yōu)選地，所述第一溫度為550-750℃，例如可以是550℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃或750℃，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。

40、優(yōu)選地，所述第一時(shí)間為2-7h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h或7h，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。

41、優(yōu)選地，所述第二速率為1-3℃/min，例如可以是1℃/min、1.2℃/min、1.4℃/min、1.6℃/min、1.8℃/min、2℃/min、2.2℃/min、2.4℃/min、2.6℃/min、2.8℃/min或3℃/min，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。

42、優(yōu)選地，所述第二溫度為1100-1200℃，例如可以是1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃或1200℃，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。

43、優(yōu)選地，所述第二時(shí)間為2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，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。

44、優(yōu)選地，所述第三速率為4-7℃/min，例如可以是4℃/min、4.5℃/min、5℃/min、5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min或7℃/min，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。

45、優(yōu)選地，所述第三溫度為500-700℃，例如可以是500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃或700℃，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。

46、優(yōu)選地，所述第四速率為6-10℃/min，例如可以是6℃/min、6.5℃/min、7℃/min、7.5℃/min、8℃/min、8.5℃/min、9℃/min、9.5℃/min或10℃/min，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。

47、優(yōu)選地，所述第四溫度為40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃，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。

48、作為本發(fā)明第二方面優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法包括以下步驟：

49、(1)配料：按照重量比稱取主成分并依次進(jìn)行濕法球磨和噴霧造粒；其中，所述濕法球磨的過(guò)程中主成分、磨介與水的混合質(zhì)量比為1:(6-10):(0.3-1.2)，球磨時(shí)間為20-60min，所得料漿的粒度分布滿足d50為0.6-1.2μm，d99為1.5-3μm；

50、(2)預(yù)燒：將噴霧造粒所得物料放于回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行預(yù)燒，且預(yù)燒的溫度為800-950℃，時(shí)間為2-4h；

51、(3)球磨：將預(yù)燒后的主成分倒入球磨機(jī)中，并加入輔助成分、水、粘合劑、分散劑與消泡劑，且所述主成分、水、粘合劑、分散劑與消泡劑的混合質(zhì)量比為100:(40-150):(4-20):(0.1-2):(0.001-0.0025)；在加料過(guò)程中先進(jìn)行30-60rpm的低轉(zhuǎn)速球磨5-10min，再進(jìn)行80-100rpm的高轉(zhuǎn)速球磨0.5-2h；球磨完成后，將漿料轉(zhuǎn)移至攪拌罐；

52、(4)造粒：在噴霧塔中將球磨所得漿料噴霧造粒成平均粒徑為30-200μm的物料顆粒；

53、(5)成型：將物料顆粒經(jīng)過(guò)壓制成型得到密度為3.10-3.25g/cm3的h(20-30)mm×(10-20)mm×(8-12)mm環(huán)狀毛坯；

54、(6)燒結(jié)：將環(huán)狀毛坯放于箱式爐，在空氣氛圍中先以0.5-2.5℃/min升溫至550-750℃并保溫2-7h，再以1-3℃/min升溫至1100-1200℃并保溫2-5h，然后以4-7℃/min降溫至500-700℃，最后以6-10℃/min降溫至40-60℃。

55、第三方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述鎳鋅鐵氧體材料的應(yīng)用，所述鎳鋅鐵氧體材料用于制備電子電路寬帶變壓器、濾波電感或疊層磁珠。

56、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒(méi)有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)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。

57、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

58、本發(fā)明在傳統(tǒng)鎳鋅鐵氧體材料的基礎(chǔ)上優(yōu)化調(diào)控主成分的配比及輔助成分的種類與含量，所得鎳鋅鐵氧體材料的初始磁導(dǎo)率μi高達(dá)3000±25％(f＝100khz，u＝0.1v)，且高頻率300khz下的磁導(dǎo)率接近2000，q值超過(guò)80，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs高達(dá)300a/m，材料穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，解決了軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應(yīng)用限制，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。