超高频软磁铁氧体材料及磁芯的制备方法

技术领域

本发明涉及软磁铁氧体技术领域，特别涉及超高频软磁铁氧体材料及磁芯的制备方法。

背景技术

在实现了电阻、电容、半导体和光电器件集成化后，如何使得软磁材料应用在超高频段并实现磁性电子器件的集成，已经成为制约电子信息技术高频化和集成化的瓶颈。其主要原因就是，用于电感器、变压器的磁性材料在高频时磁导率下降，因此进一步提高磁导率、提高和加宽工作频率、降低损耗、满足宽温区间和微型化是未来的发展目标。

发明内容

本发明的目的是提供超高频软磁铁氧体材料及磁芯的制备方法，旨在解决超高频下磁导率低、损耗高的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超高频软磁铁氧体材料，铁氧体粉料包括主体成分和添加剂成分，其中，

所述主体成分按摩尔份数计，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

Na

SrCO

Sm

TiZn 100～300PPM；

Li

纳米SiO

在以上技术方案的基础上，优选的，所述纳米SiO

本发明提供一种超高频软磁铁氧体磁芯，采用权利要求1至权利要求2任一项所述的超高频软磁铁氧体材料制备而成。

在其中一实施例中，所述超高频软磁铁氧体磁芯的晶粒尺寸为3μm-4μm，起始磁导率μi达到35以上，高温100℃、1GHz、30mT条件下功率损耗在400kW/m

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

在其中一实施例中，所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂。

在其中一实施例中，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球。

在其中一实施例中，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

在其中一实施例中，所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料在以高频开关电源为代表的电子元器件、超高频(GHz)频段的抗电磁干扰元件、可在高频工作的电感器、变压器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.平面型六角结构铁氧体适合应用于超高频的情况，尤其是Z型六角铁氧体材料，其中Co

2.采用纳米级尺度的SiO

3.采用两步法，使晶粒尺寸增大，同时气孔率下降，烧结密度增大，从而使磁矩增大，从而使饱和磁感应强度(Bs)增大，同时两步法可对用于产生的Z型钡铁氧体材料的M型和Y型钡铁氧体磁粉的量直接进行控制，使其按在一定比例下发生相转变，从而获得纯度高的单向六角Z型钡铁氧体材料，一定程度上克服Co

4.PPS树脂填充通过选择填充物质和填充量，可以获得超高频软磁材料，同时不仅改善了磁导率的频率特性还改善了磁导率的温度特性；湿式球磨工序使用超硬锆球，可防止使用球磨罐和钢球中的含铁的物质将会进入到粉料中，导致粉料中铁含量变大；使用的Co

5.Ba在高温下易挥发，加入助熔剂CuO-Bi

6.最终产品的晶粒尺寸为3μm-4μm，起始磁导率μi达到900以上，高温100℃、5MHz、30mT条件下功率损耗在250kW/m

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种超高频软磁铁氧体材料，包括如下表1所示的主成分和添加剂成分：

表1实施例1的超高频低损耗软磁铁氧体材料的组成：

所述主体成分按摩尔份数机，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

所述纳米SiO

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

实施例2

所述主体成分按摩尔份数计，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

所述纳米SiO

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

实施例3

所述主体成分按摩尔份数计，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

所述纳米SiO

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

实施例4

所述主体成分按摩尔份数计，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

所述纳米SiO

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

实施例5

所述主体成分按摩尔份数计，包括有：

Fe

BaCO

片状Co

上述成分为分析纯级，各主成分的配比总计为100mol％

相对所述主成分总量，各添加剂成分的重量百分比分别为：

所述纳米SiO

一种超高频软磁铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各主成分，再将各主成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧、研磨得到M型和Y型钡铁氧体磁粉；

S2，根据上述任一项所述的超高频软磁铁氧体材料的用量称量各添加剂成分，对步骤S1得到的M型和Y型钡铁氧体磁粉按1：1称量并与添加剂成分混合，经湿式球磨、烘干、预烧；

S3，加入粘结剂，经研磨、模压、烧结，即得。

所述S1步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，升温速率为1℃/min，预烧时间为3h；所述S2步骤中的工艺参数为：湿式球磨时间为2h，在氧气中预烧，预烧温度为950℃，预烧时间为3h；所述S3步骤中的工艺参数为：烧结温度为1250℃，降温速率为1℃/min，烧结时间为2h。

所述S1步骤中，在预烧工序之前加入助熔剂，所述S1和S2步骤中，湿式球磨工序使用超硬锆球，所述S3步骤中，所用粘结剂为PPS树脂。

对各实施例得到的磁芯进行测试，得到以下结果：

表6性能测试统计表

可以看出，最终产品的晶粒尺寸为3μm-4μm，起始磁导率μi达到900以上，高温100℃、5MHz、30mT条件下功率损耗在250kW/m

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。