課程設計-鎳鋅鐵氧體軟磁材料的制備與性能檢測

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1、鎳鋅鐵氧體軟磁材料的制備與性能檢測學生姓名：秦月指導老師：金丹/孫可為/孫昱艷/賀格平材料與礦資學院功能材料1201班摘要隨著信息技術和電子數(shù)字化產(chǎn)品的發(fā)展，器件的發(fā)展趨向于小型化、寬頻化、高性能和低損耗，這對軟磁Ni-Zn鐵氧體材料提出了更高的要求。鎳鋅鐵氧體的制備方法包括傳統(tǒng)的固相法、水熱合成法、溶膠凝膠法、化學共沉淀法、自蔓延燃燒法、噴霧法以及微乳液法等方法，本文主要研究以氧化鎳NiO、氧化鋅ZnO和三氧化鐵為Fe2O3為原料，以PVA作為粘結劑通過傳統(tǒng)的陶瓷制備工藝制備的高性能Ni-Zn鐵氧體。采用軟磁直流沖擊法測量裝置對制備的鎳鐵氧體軟磁樣品進行性能測試。研究了制

2、備工藝對鎳鋅鐵氧體的飽和磁感應強度Bs、剩余磁感應強度Br、矯頑力Hc、初始磁導率ui以及最大磁導率um等磁性能的影響。結果表明：初始磁導率和最大磁導率不高；矯頑力低；飽和磁感應強度和剩余磁感應強度相對于其他鐵氧體軟磁材料來說較低。關鍵詞：鎳鋅鐵氧體，固相反應法，制備工藝，磁性能目錄1引言12實驗內(nèi)容32.1實驗方法32.2實驗過程32.2.1配料32.2.2預燒料制備42.2.3預燒42.2.4顆粒料制備52.2.5成型52.2.6燒結62.2.7性能檢測63實驗結果與討論83.1理論性能參數(shù)83.2試樣測量與測試結果83.3.1性能方面93.3.2制備工藝的影響10參考

3、文獻12致謝131引言隨著磁學理論的發(fā)展和生產(chǎn)技術的進步，磁性材料已經(jīng)成為人類社會和國民經(jīng)濟重要的基礎材料。作為一種重要的新型功能材料，磁性材料廣泛的應用在通信、電信、自動控制、家用電器等電子產(chǎn)品之中。磁性材料按矯頑力大小可以分為軟磁材料和永磁材料。軟磁材料則是其中應用最廣泛、種類最多的材料之一。軟磁材料指由較低的外部磁場強度即可獲得大的磁化強度的材料。軟磁材料主要有金屬軟磁材料（以硅鋼片、坡莫合金、仙臺合金等為代表包括Fe系、Fe-Si系、Fe-Al系、Fe-Ni系、Fe-Si-Al系、Fe-Co系、Fe-Cr系等）和鐵氧體軟磁材料（如Mn-Zn系和Ni-Zn系和Mg-Z

4、n系等）為代表的晶體材料、非晶態(tài)軟磁材料（主要分為Fe基和Co基兩種）、納米晶軟磁材料、磁粉芯軟磁材料[1]。軟磁材料中鐵氧體應用廣泛，目前國際上軟磁鐵氧體大約有五十個品種，其中最主要的是Ni-Zn鐵氧體、Mn-Zn鐵氧體和Li-Zn鐵氧體[2]。鎳鋅鐵氧體為一種非金屬軟磁性材料，具有高電阻率、低溫度系數(shù)、高居里溫度、高頻性能和制備價格低廉、易于合成等優(yōu)點，在變壓器、高頻電感磁芯、磁記錄材料、微波吸收材料等磁性材料的研究領域和發(fā)展前景中有著重要的地位[3]。Ni-Zn鐵氧體在國外發(fā)展歷程:20世紀三十年代，日本、德國、法國、美國等國家相繼對Ni．Zn鐵氧體進行了研究；八十年

5、代，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，使用頻率高于2MHz的高頻Ni—Zn開發(fā)成功；九十年代，為了電子器件向小型化、片式化、高頻化方向發(fā)展，一批高性能的Ni．Zn鐵氧體開發(fā)成功；目前成功研制出了可用于頻率為1～3MHz開關電源的高頻Ni-Zn鐵氧體[4,5]。目前生產(chǎn)和研制質(zhì)量比較高的Ni-Zn鐵氧體軟磁材料的國家和地區(qū)是日本、美國、韓國、德國和中國臺灣。日本的FDK和TDK、美國的Sstealword和德國的西門子等公司生產(chǎn)的軟磁Ni—Zn鐵氧體材料的性能被認為是世界上最高的。在這中間TDK公司生產(chǎn)的射頻寬帶Ni．Zn軟磁鐵氧體材料的性能是國際上領先的[6]。第12頁共13頁國內(nèi)Ni-

6、Zn鐵氧軟磁材料的開發(fā)起步比較晚，隨著一些關鍵設備的研制和制備工藝的完善，國內(nèi)軟磁Ni-Zn鐵氧體材料的產(chǎn)量也與日俱增。1980年的3500噸到，1985年的7500噸，1990年達到了15000噸，2000年30000噸，預計在未來幾年的軟磁鐵氧體產(chǎn)量將達到60000噸。我國現(xiàn)有生產(chǎn)軟磁鐵氧體的企業(yè)也有很多，大多數(shù)企業(yè)都有砂磨機、自動推進式氮氣隧道窯、噴霧干燥造粒等一些基本的設備，生產(chǎn)的軟磁鐵氧體的質(zhì)量與外國的質(zhì)量差距正在逐步減小[7]。鎳鋅鐵氧體的制備方法有很多，包括傳統(tǒng)的固相法、水熱合成法、溶膠凝膠法、化學共沉淀法、自蔓延燃燒法、噴霧法以及微乳液法等。許多研究者借助超

7、聲等儀器，采用噴霧法、溶膠凝膠一自蔓延法等混合方法制備粒徑達7nm的鎳鋅鐵氧體晶體?；瘜W共沉淀法、自蔓延燃燒法和溶膠凝膠法采用醇鹽，原料較貴，副產(chǎn)物易污染環(huán)境，但由于其操作步驟簡便、易于控制、能耗小等優(yōu)點而得到廣泛應用。傳統(tǒng)固相法和“一步法”使用的原料價廉易得，但存在粒徑難以控制、易摻入雜質(zhì)等缺點而限制了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。雖然噴霧法制備鎳鋅鐵氧體操作較為復雜，且對儀器設備要求較高，但通過摻雜稀有金屬可使鎳鋅鐵氧體獲得特殊的性能，因此成為大家研究的熱點[8]。進入21世紀信息技術和數(shù)字化的發(fā)展，現(xiàn)在的電子產(chǎn)品取向于高頻化