叠层片式电感用NiCuZn铁氧体材料的工艺与性能研究

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软磁NiCuZn铁氧体材料是应用非常广泛的一种功能材料。它在广播、电视、电子仪表、计算机等领域中得到越来越广泛的应用,器件及整机可以小型化、轻量化。所以研究NiCuZn铁氧体材料是软磁铁氧体研究的一个重要方向。  本文的研究工作正是围绕这一主体中的理论、工艺而展开的。旨在通过理论分析、材料研制以及性能测试分析,实现从材料性能的分析到材料研制途径和工艺的优化的综合调控,为开发高性能的低温烧结NiCuZn铁氧体材料奠定理论和实践基础。  以分析纯Fe2O3、 NiO、CuO、ZnO为主要原料,采用传统的氧化物混合工艺,经过球磨、预烧、造粒、成型和烧结等工艺过程,得到环形NiCuZn铁氧体试样。采用HP4294A阻抗分析仪对样品进行磁性能评价,采用SEM观察试样微观形貌来分析性能与微观结构的关系。  首先,探讨了采用传统的陶瓷工艺实现NiCuZn铁氧体的低温制备,根据课题要求确定铁氧体主配方中各组分的含量,重点研究了主配方中CuO的含量对NiCuZn铁氧体的显微组织和磁性能的影响。结果表明:添加CuO使烧结过程以液相烧结的方式进行,促进铁氧体晶粒的长大和致密化速度,提高材料的磁性能,当CuO的含量为9.25mo1%时,试样烧结密度达到最大,为4.98g/cm3;起始磁导率μi达到最大,为109。但CuO含量过多时,容易造成大量气孔出现,恶化磁性能。从而确定主配方中各组分的含量为:51mol%Fe2O3、11.5mol%ZnO、28.25mol%NiO、9.25mol%CuO。  其次,研究了烧结温度对NiCuZn铁氧体的微观结构和电磁性能的影响。研究发现:适当的提高烧结温度,使晶粒均匀生长,致密化程度提高,有利于改善磁性能,而当烧结温度过高时,晶粒异常长大,气孔增多,恶化磁性能。从而确定工艺参数为:烧结温度为1050℃。  最后,研究了压制压力、保压时间、升温速率、冷却方式等工艺因素对NiCuZn铁氧体的微观结构和电磁性能的影响。最佳压制压力为10T、保压时间为2min,采用二段式升温曲线并且升温过程采用不同升温速率。采用快速冷却工艺以及加入有机物添加剂硬脂酸都会改变材料的磁性能,可以有效提高铁氧体的品质因数。
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