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随着人们对移动电子设备需求的曰益增长,使得电子元件的小型化、片式化成为发展趋势。为了满足片式元件性能的需求,对片式化材料的性能提出了更高的要求。本文正是围绕提高Ni-Zn铁氧体材料综合性能这一中心,通过理论分析、掺杂工艺的优化以及性能测试分析实现材料性能的调控,为开发高性能的Ni-Zn铁氧体材料奠定理论和实践的基础。
本课题采用传统氧化物法制备Ni-Zn铁氧体,以金属氧化物(Fe2O3、 NiO、ZnO)为主要原料,经过球磨、预烧、造粒、成型和烧结等工艺过程,得到环形Ni-Zn铁氧体试样。采用阻抗分析仪对样品进行磁性能评价,采用XRD分析铁氧体性能与微观结构的关系。
首先,研究了不同掺杂元素在不同掺杂量以及掺杂时机下对Ni-Zn铁氧体磁学性能的影响。研究表明:对于掺杂MnC03来说,在所研究的掺杂量的范围内(2wt%-6wt%),预烧前掺杂能得到磁学性能(初始磁导率及品质因数)优良的Ni-Zn铁氧体材料。在测试的频率下(200KHz)当掺杂量达到2wt%时,能达到最大的初始磁导率以及品质因数,其分别为125.1、30.3。
其次,在掺杂范围为0.5wt%-2wt%的掺杂C0203的研究表明:在掺杂含量相同的情况下,预烧后掺杂的试样其磁导率明显优于预烧前掺杂的试样。在掺杂量范围内经过XRD测试表明,制成的Ni-Zn铁氧体材料中并未出现另相,为完全的尖晶石结构,由此说明掺杂范围适当。通过SEM扫描照片可以看出,C0203的适量添加能够改善Ni-Zn铁氧体材料的显微结构,起到细化晶粒减少孔隙的作用,由此可使材料的磁学性能得到改善。当在预烧后添加Co2o3的含量达到1wt%时,Ni-Zn铁氧体的磁学性能最优,此时最大的磁导率为129.3相应的品质因数为31.74。
另外,研究了CuO掺杂对Ni-Zn铁氧体性能的影响,研究的结果表明:在掺杂范围内(0.5wt%-l.5wt%),预烧后掺杂的试样有较优的综合磁学性能。测试频率在200KHz下,当预烧后掺杂量达到1.5wt%时,Ni-Zn铁氧体材料的初始磁导率达到149.5、品质因数达到54.9,此时的Ni-Zn铁氧体材料得到最佳性能。
最后,本文研究了预烧温度(750℃、800℃、850℃、900℃)对Ni-Zn铁氧体材料的磁学性能的影响。研究表明:随着预烧温度的升高,材料的磁导率呈先上升后下降的趋势。当预烧温度为850℃时铁氧体材料的磁学性能最佳,磁导率达到153.8,品质因数达到57.4。