Al 替代和烧结温度对 NiZn 铁氧体磁性能的影响

文章编号:１００１-９７３１(２０１４)１９-１９０５４-０３

Al替代和烧结温度对NiZn铁氧体磁性能的影响?

黄一鑫,刘先松,马玉启,黄一凯

(安徽大学物理与材料科学学院,磁性材料安徽省工程技术研究中心,合肥２３０６０１)

摘一要:一采用陶瓷工艺制备了Al替代的Ni０．５Zn０．５Al x Fe２－x O４(x＝０~０．１０)铁氧体材料,用XRD二B-H 分析仪和阻抗分析仪对其结构和磁性能进行了研究.实验发现,最佳烧结温度为１２５０?,过高和过低的烧结温度不利于降低磁芯损耗.当Al３＋替代量x＝０．０６时,铁氧体能获得较好综合磁性能.

关键词:一NiZn铁氧体;Al替代;烧结温度;起始磁导率;功率损耗

中图分类号:一TM２７７＋．１文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１４．１９．０１２

１一引一言

随着现代电子信息技术的发展,软磁铁氧体材料作为一种重要的功能材料已经在许多领域获得广泛应用.在种类繁多的软磁材料中,NiZn软磁铁氧体材料因具有高频低损耗的特性而在高频电感二变压器磁芯二电磁波干扰线圈二中频载波器等器件中使用[１-４].

在高频使用条件下,普通的NiZn铁氧体磁芯损耗较大且温度稳定性较差.本文采用了陶瓷工艺,详细研究了Al替代和烧结温度对NiZn铁氧体材料的微结构和磁性能的影响[５].结果显示,添加Al３＋有效降低了NiZn铁氧体的功率损耗,提升了样品的温度稳定性,使得材料适用于高频领域.

２一实一验

２．１一实验过程

采用陶瓷工艺,将分析纯的Fe２O３二NiO二ZnO二Al２O３按Ni０．５Zn０．５Al x Fe２－x O４(x＝０,０．０２,０．０４,０．０６,０．０８,０．１０)的配方准确称量,加入占主配方０．４％(质量分数)CuO作为助溶剂,一次球磨后烘干.混合料于８５０?预烧,保温２h.加入占主配方０．０１％(质量分数)MoO３二０．０１５％(质量分数)WO３二０．０１％(质量分数)SiO２和０．０２％(质量分数)CaCO３进行二次球磨,烘干,添加聚乙烯醇粘合剂造粒,干压成?１７mm ?９mm?５mm的磁环.磁环分别于１２００,１２５０和１３００?下烧结,保温３h.２．２一实验仪器

采用XRD分析材料的微结构和晶相纯度,采用SY８２５８B-H测试仪和变温箱测试样品的饱和磁化强度M s二不同温度下的起始磁导率μi二起始磁导率比温度系数αμ/μi以及不同频率和温度下的功率损耗P cv.采用HP-４２８７A材料阻抗分析仪测试样品的电阻率ρ.

３一实验结果及分析

３．１一样品的XRD分析

图１为１２５０?烧结的NiZn铁氧体样品研磨成粉的XRD谱.从图１可看出,x＝０~０．１０的样品的XRD图谱之间无明显差异,均表现为典型的单相尖晶石结构.Al３＋的替代并未引起晶体结构的改变.说明在实验范围内,均无另相产生.

图１一Ni０．５Zn０．５Al x Fe２－x O４铁氧体样品的XRD谱(１２５０?烧结)

Fi g１XRD p atterns for the Ni０．５Zn０．５Al x Fe２－x O４fer-rites(１２５０?sintered)

３．２一烧结温度对样品磁性能的影响

表１数据为Al３＋替代量x＝０．０４时不同烧结温度下起始磁导率μi和功率损耗P cv.从表１可以看出,样品在１２５０?烧结时具有较大的μi.这是因为在１２００?烧结时温度较低,晶粒较小,不利于畴壁移动,导致μi较低.１３００?烧结时处于过烧,晶格内部气孔增多,将阻止畴壁移动,降低了μi.

从表１还可以看出,在１２５０?烧结时的功率损耗P cv相对较低(１MHz,４０mT下测量).功率损耗P cv由磁滞损耗(P h)二涡流损耗(P e)和剩余损耗(P r)

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１２０１４年第１９期(４５)卷

?基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１０７２００２,５１２７２００３);安徽省教育厅重点科研资助项目(KJ２０１０A００８,KJ２０１２A０２７);

高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(２０１２３４０１１１０００８);安徽省级自然科学研究资助项目(KJ２０１３B２９３);

安徽大学 ２１１工程 学术创新团队科研课题资助项目(０２３０３４０２)

收到初稿日期:２０１４-０３-０５收到修改稿日期:２０１４-０６-１０通讯作者:刘先松,E-mail:xianson g liu＠ahu．edu．cn 作者简介:黄一鑫一(１９９１－),男,安徽淮南人,在读硕士,师承刘先松教授,主要从事磁性材料与器件研究.