镍锌比和BSZ玻璃对NiCuZn铁氧体组织与性能的影响

采用固相合成法制备了NiCuZn铁氧体材料,研究了原材料中氧化镍与氧化锌的摩尔比和添加不同含量BSZ(B2O3-Si O2-ZnO)玻璃成分对NiCuZn铁氧体组织与性能的影响,重点考察了对该材料直流偏置特性的影响。结果表明,随着增加镍锌比,所制NiCuZn铁氧体的相对磁导率逐渐下降,但在镍锌比摩尔为1.1时,具备较高的饱和磁感应强度和良好的耐直流冲击性能;随着BSZ玻璃添加量的增加,NiCuZn铁氧体材料的烧结致密度和相对磁导率都单调下降,但对直流偏置特性呈现不同程度的影响。     

Bi2O3-Nb2O5复合掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响

运用Bi2O3-Nb2O5复合掺杂的陶瓷工艺,制备了NiCuZn铁氧体。从其微观结构出发,采用SEM分析手段,研究了Bi2O3-Nb2O5复合掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响。结果表明:适量的Bi2O3-Nb2O5复合掺杂,既有利于细化晶粒、促进晶粒均匀致密,又提高了品质因数Q,其磁性能明显优于单独掺杂。在掺杂总量的质量分数为0.5%、烧结温度为900℃、ζ(Bi2O3:Nb2O5)为7:3时,铁氧体的密度ρ为5.15g/cm3、起始磁导率μi为820.9、Q值可达110.5。     

CuO和V_2O_5对MnZn功率铁氧体性能的影响

采用氧化物陶瓷工艺制备了分子组成为Mn0.69Zn0.24Fe2.07O4的MnZn功率铁氧体,研究了不同CuO和V2O5含量对MnZn功率铁氧体晶相、显微形貌和磁性能的影响。结果表明,添加CuO和V2O5可促进晶粒生长,增大晶格常数,适量添加可降低气孔率,提高起始磁导率和电阻率,降低损耗;而加入过多的CuO和V2O5会导致晶粒异常长大,气孔率增加,起始磁导率和电阻率降低,损耗增大。当w(V2O5)=2.76×10-2%,w(CuO)=1.2×10-2%时,烧结样品的晶粒最均匀致密,气孔率最低,起始磁导率和电阻率最大,损耗最低。     

CaO掺杂对NiCuZn系铁氧体性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了CaO掺杂的低温烧结(Ni0.2Cu0.2Zn0.6)1.02(Fe2O3)0.98(NiCuZn)系铁氧体材料,研究了CaO掺杂量对NiCuZn铁氧体电磁性能和微观结构的影响。结果表明:适量的CaO掺杂可以显著改善NiCuZn铁氧体的烧结性能和微观结构,进而影响其电磁性能。在CaO掺杂量为质量分数0.4%时,经885℃烧结3 h制得的NiCuZn铁氧体内部结构均匀致密并具有最佳的综合电磁性能,其起始磁导率、电阻率和功率损耗分别为354,5.6×1011.cm和214.5 kW/m3,另外,其与Ag电极的共烧匹配性良好。     

复合掺杂对高磁导率锰锌铁氧体磁性能的影响

用复合掺杂的方法制备了高性能的高磁导率MnZn铁氧体材料。研究了Nb2O5-P2O5复合掺杂对MnZn铁氧体微观结构及磁性能的影响。结果表明,适量的Nb2O5-P2O5复合掺杂有利于促进晶粒均匀致密,提高材料的起始磁导率,降低损耗。在配方中,当ζ(Nb2O5∶P2O5)为2∶8时,起始磁导率可达到11 823。     

P_2O_5-Bi_2O_3掺杂对NiCuZn/PZT电磁性能的影响

首先用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,然后用固相法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料,研究了P2O5-Bi2O3复合掺杂对复合材料微观结构及电磁性能的影响。结果表明:当w(Bi2O3)=2.5%时,引入适量的P2O5,不仅可使品质因数Q值提高到55,同时起始磁导率和烧结体密度分别提高到19和6.01g/cm3,介质损耗下降到0.025。其电磁性能满足电容器和电感器件的制作要求,有望成为用于叠片式滤波器的电感、电容复合双性材料。     

高磁导率800材料的研究

高磁导率800铁氧体是制作高感量叠层片式电感器的关键材料,以NiCuZn体系为基础,通过选取缺铁量配方,调节n(Ni)∶n(Zn)及添加适量CuO、Bi203等方法,研制出了结构致密、晶粒大小在1~3μm,烧结温区宽(865~895℃),起始磁导率μi达到800±10%,能与Ag内电极匹配共烧的高磁导率铁氧体材料。     

低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感应用研究

从模拟向数字、定频向变频、接插件向平面片式化的方向发展是当前电子信息技术变革的主要方向,而叠层片式电感器件及其相关的低温共烧铁氧体材料,则是实现无源接插件向平面片式化发展的技术瓶颈。通过理论分析、材料研制以及器件应用验证三位一体的研究模式,实现了从材料微观、宏观性能的分析到材料研制途径和工艺优化以及片式器件设计及制备的综合调控,为开发高性能的低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感器件奠定理论和实践基础。在理论研究方面,首先分析了决定低温烧结NiCuZn铁氧体材料主要磁性能:包括起始磁导率、品质因数、饱和磁感应强度、居里温度和矫顽力等的关键影响因素,为材料研制过程中如何控制和改善这些磁性能提供了重要的理论指导。然后又从物质迁移的角度探讨了促进NiCuZn铁氧体低温烧结和致密化的有效途径。此外,为了实现低温烧结NiCuZn铁氧体能够根据磁导率目标要求进行材料配方的"量身定制",还结合理论推导和数值拟合得到NiCuZn铁氧体磁导率的半经验计算公式,并基于遗传算法建立配方优化设计程序,大大提高了材料研发的效率和速度。在材料实验研究方面,分别采用了三种方法,即氧化物法、sol-gel法以及复合法对低温烧结NiCuZn铁氧体展开研究。在氧化法材料研制过程中,首先明确了NiCuZn铁氧体配方设计的基本原则,并在此基础上详细研究了主配方中CuO含量对材料烧结特性、微观形貌及电磁性能的影响,确定当主配方中x(CuO)为10.2%时,能较好兼顾材料低温烧结和高电磁性能的要求。此后通过对比实验,详细研究了预烧温度、球磨时间以及升温速率等制备工艺参数对材料烧结特性和电磁性能的影响。确定了低温烧结NiCuZn铁氧体最佳的预烧温度为800℃;最佳的二次球磨时间为24 h;最佳的升温速率应≤2.5℃/min。最后研究了不同的掺杂组合模式对材料性能的影响,明确了获得高磁导率的掺杂模式为:加入物的最佳质量分数是1.5%Bi2O3+0.3%WO3;兼顾高磁导率和高品质因数的掺杂模式为:1.5%Bi2O3+0.3%WO3+0.2%Co2O3。在sol-gel法低温烧结NiCuZn铁氧体材料研制过程中,首先对工艺过程中形成的干凝胶、自蔓延燃烧粉末以及最终烧结样品的晶相结构进行了分析。明确了经过自蔓延燃烧后的粉末已经铁氧体化,且粉末颗粒尺寸仅为几十纳米,具有很好的表面自由能。然后将sol-gel法与氧化物法制备样品的烧结特性和电磁性能进行了综合对比,详细分析了两种低温烧结铁氧体制备方法各自的技术优劣。此后,又采用了综合氧化物法和sol-gel法的复合法进行低温烧结NiCuZn铁氧体材料的研制。研究发现,纳米铁氧体微粉掺杂对促进NiCuZn铁氧体的低温烧结效果明显。这是由于具有高活性的纳米微粉均匀混合到氧化物法制备的微米级粉料中,增大了颗粒之间的接触面积及互扩散的缘故。同时,复合法能够避免氧化物法和sol-gel法各自技术上的一些缺陷,因而有望获得更好的材料电磁性能。在片式电感应用研究方面,首先基于有限元计算和电磁场仿真的思想,借助HFSS软件,进行片式电感结构的优化设计及性能的仿真预测。明确了对于0603型片式电感,当采取绕线长边长a=1 200μm,短边长b=500μm,绕线线宽w=100μm,绕线距上下边距μ=150μm时,能获得较好的片式电感性能。同时,通过拟合得到片式电感的感量与叠层匝数之间的指数关系。此后,对片式电感制备工艺流程进行了详细分析,明确了一些工艺控制的关键技术。最后,采用研制的低温烧结NiCuZn铁氧体材料,按照优化的片式电感结构,在电子科大LTCC工艺线上进行了片式电感的实际研制。经验证,实际制备的片式电感的感量比仿真预测值偏低,这主要是由于片式电感磁芯的磁导率与标样环有一定的差异所致,但电感量与叠层绕匝数之间的指数关系与预测值较为吻合。     

锂铁氧体的低温烧结及磁电特性研究

针对片式电感器用锂铁氧体的材料制备和特性进行了研究.通过添加适量超细球状Bi2O3有效抑制Li的挥发,并将锂铁氧体的烧结温度降低至900℃以下,而后引入ZnO、TiO2、MgO、MnCO3、BaTiO3等添加剂,分析研究了Fe2O3含量的偏离、离子取代对复合锂铁氧体电磁性能影响的机理,优化了工艺,在880～900℃烧结的样品起始磁导率μi可达250～300,温度系数αμ/μi＜5×10-6(10～70℃),比损耗系数tanδ/μi＜5×10-5,截止频率小于10 MHz,电阻率ρ＞1010Ω·m,居里温度Tc＞150℃.     

BBSZ玻璃掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响

采用传统的陶瓷工艺,低温烧结制备了Bi2O3-H3BO3-SiO2-ZnO(BBSZ)玻璃掺杂的NiCuZn铁氧体材料,研究了BBSZ掺杂量对铁氧体材料烧结密度、微观形貌和电磁性能的影响.研究表明,适量的BBSZ掺杂可以显著改善铁氧体的烧结性能和微观结构,进而对其电磁性能产生明显的影响.当BBSZ掺杂量为质量分数0.7...