[发明专利]一种镍锌铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍锌铁氧体材料及其制备方法。这种镍锌铁氧体材料包括主成分和辅助成分；其中，主成分由以下摩尔百分比的组分组成：48％～51％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，15％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量为Cu氧化物；辅助成分包括Mn化合物和Ca化合物。本发明提供的镍锌铁氧体具有可应用频率范围宽，磁导率峰值频率高，比损耗系数小，饱和磁化强度高，矫顽力低，居里温度高的特点，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，特别涉及一种镍锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

随着信息技术和电子产品数字化的发展，对软磁铁氧体材料和元件提出了新的要求，如器件的小型化、集成化、高频化，尤其是射频宽带器件的广泛应用，更加推动了射频宽带材料的发展。在1MHz以上，NiZn铁氧体以其高电阻率、高Bs、高磁导率的特点得到了广泛应用。

目前，国内镍锌铁氧体材料主要追求提高在1MHz时初始磁导率，使用频率范围往往较窄，同时会导致很高的磁损耗，随着电子器件小型化，高频化的要求越来越迫切，市场上需要一种具备高共振频率，低损耗的镍锌铁氧体材料，从而使得这种材料能更好的应用于射频器件，且能使器件的综合性能提高。

同时，在无线通信领域，天线也在朝着小型化，高频化的方向发展，如2020年Gongwen Gan等人报道的钐掺杂镁铁氧体在1-100MHz的长频段内保持磁导率为23的稳定磁性能，其共振频率接近100MHz，在无线通信领域有更广的应用。镍锌铁氧体同样可达到这样的性能，且相比稀土元素钐、稀有元素镉掺杂的镁铁氧体，其生产成本大幅降低，工艺成熟易掌握，更便于投产推广。

发明内容

为了克服上述现有镍锌铁氧体材料存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高频低损耗的镍锌铁氧体材料，本发明的目的之二在于提供这种镍锌铁氧体材料的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种镍锌铁氧体材料的应用。

本发明人经过大量试验和研究惊喜发现，通过采用Co作为镍锌铁氧体的主成分，可以调节铁氧体的各向异性，提高铁氧体的共振频率，降低涡流损耗。另外，在制备镍锌铁氧体的一次球磨时加入Mn化合物和Ca化合物，能够进一步降低涡流损耗。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面提供了一种镍锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分；其中，主成分由以下摩尔百分比的组分组成：48％～51％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，15％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量为Cu氧化物；辅助成分包括Mn化合物和Ca化合物。

本发明的镍锌铁氧体材料采用Co元素作为主成分，而不是一种掺杂离子，其优点在于：Co离子有很高的正的磁晶各向异性常数K1，能在材料中形成很深的能谷，使畴壁冻结于其中，引起劲度系数a增大，畴壁共振角频率由此可知，随着a的增大，共振频率将向高频方向移动，但根据Snoek极限频率向高频移动必然会使磁导率明显降低，而采用在主成分中Co取代Zn的方法，Zn是一种非磁性粒子，在适量范围内Co含量增加，Zn含量减少，引起饱和磁化强度Ms增加。由此，磁导率随f_r的增加仍保持较高的值；同时在损耗部分，损耗起因于畴壁移动和磁矩转动，Co离子冻结畴壁的作用降低由壁移引起的损耗。这些是目前技术仅将Co作为掺杂剂所达不到的优势。

优选的，这种镍锌铁氧体材料中，主成分由以下摩尔百分比的组分组成：48％～50％Fe氧化物，12％～18％Ni氧化物，17％～23％Zn氧化物，4％～7％Co氧化物，余量为Cu氧化物；进一步优选的，主成分由以下摩尔百分比的组分组成：49％～50％Fe氧化物，12.5％～17.5％Ni氧化物，17.5％～22.5％Zn氧化物，5％～6％Co氧化物，余量为Cu氧化物。

优选的，这种镍锌铁氧体材料的主成分中，Fe氧化物为Fe₂O₃。