課程設(shè)計(jì)-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(xué)生姓名：秦月指導(dǎo)老師：金丹/孫可為/孫昱艷/賀格平材料與礦資學(xué)院功能材料1201班摘要隨著信息技術(shù)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(duì)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(xué)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(jié)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(duì)制備的鎳鐵氧體軟磁樣品進(jìn)行性能測試。研究了制

2、備工藝對(duì)鎳鋅鐵氧體的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、矯頑力Hc、初始磁導(dǎo)率ui以及最大磁導(dǎo)率um等磁性能的影響。結(jié)果表明：初始磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率不高；矯頑力低；飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)于其他鐵氧體軟磁材料來說較低。關(guān)鍵詞：鎳鋅鐵氧體，固相反應(yīng)法，制備工藝，磁性能目錄1引言12實(shí)驗(yàn)內(nèi)容32.1實(shí)驗(yàn)方法32.2實(shí)驗(yàn)過程32.2.1配料32.2.2預(yù)燒料制備42.2.3預(yù)燒42.2.4顆粒料制備52.2.5成型52.2.6燒結(jié)62.2.7性能檢測63實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論83.1理論性能參數(shù)83.2試樣測量與測試結(jié)果83.3.1性能方面93.3.2制備工藝的影響10參考

3、文獻(xiàn)12致謝131引言隨著磁學(xué)理論的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，磁性材料已經(jīng)成為人類社會(huì)和國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)材料。作為一種重要的新型功能材料，磁性材料廣泛的應(yīng)用在通信、電信、自動(dòng)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(yīng)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(qiáng)度即可獲得大的磁化強(qiáng)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(tái)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(yīng)用廣泛，目前國際上軟磁鐵氧體大約有五十個(gè)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(jià)格低廉、易于合成等優(yōu)點(diǎn)，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(lǐng)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(jì)三十年代，日本、德國、法國、美國等國家相繼對(duì)Ni．Zn鐵氧體進(jìn)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(guān)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(tái)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(rèn)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(lǐng)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(guān)鍵設(shè)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(dá)到了15000噸，2000年30000噸，預(yù)計(jì)在未來幾年的軟磁鐵氧體產(chǎn)量將達(dá)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(jī)、自動(dòng)推進(jìn)式氮?dú)馑淼栏G、噴霧干燥造粒等一些基本的設(shè)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(xué)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(dá)7nm的鎳鋅鐵氧體晶體?；瘜W(xué)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(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)固相法和“一步法”使用的原料價(jià)廉易得，但存在粒徑難以控制、易摻入雜質(zhì)等缺點(diǎn)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(fù)雜，且對(duì)儀器設(shè)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(diǎn)[8]。進(jìn)入21世紀(jì)信息技術(shù)和數(shù)字化的發(fā)展，現(xiàn)在的電子產(chǎn)品取向于高頻化