改善爬镀现象的镍锌铁氧体材料及其制造方法

改善爬镀现象的镍锌铁氧体材料及其制造方法

1.本技术涉及铁氧体材料领域，具体涉及一种镍锌（nizn）铁氧体材料及其制造方法。

背景技术：

2、目前片状的铁氧体材料一般都是采用烧结方式成型，烧结后磁体中会残留少量未进入晶格的金属离子，磁体表面也会存在少量的金属离子。磁体在电镀过程中，产品的端电极作为阴极，磁体表面的金属离子发生还原反应，变成金属原子沉积。这些还原的金属原子在电镀时又作为电镀阴极，这叫蠕镀的基底，导致镍金属原子和锡金属原子不断沉积，从而产生蠕镀。蠕镀现象会大大影响产品镀层的质量和性能。

技术实现要素：

3、本技术实施例提供一种镍锌铁氧体材料及其制备方法，用于改善蠕镀现象。

4、第一方面，本技术实施例提供了一种镍锌铁氧体材料，包括主成分、添加剂和玻璃材料，按重量百分比计算，主成分包括：65wt％～66.5wt％的Fe2O3、9.5wt％～11.0wt％的NIO、19.5wt％～21.5wt％的ZnO、3.4wt％～4.6wt％的CuO；添加剂包括：0.2wt％～0.4wt％的Co2O3、0.2wt％～0.8wt％的玻璃材料；按重量百分比计算，玻璃材料包括：60wt％～70wt％的Bi2O3、8wt％～15wt％的ZnO、5wt％～15wt％的B2O3、1wt％～5wt％的SIO2、1wt％～2wt％的CuO。

5、在一些实施例中，所述主要成分、添加剂及玻璃材料满足以下至少之一：Fe2O3的纯度大于等于99.5wt％；NIO的纯度大于等于99.5wt％；ZnNO的纯度大于等于99.5wt％；CuO的纯度大于等于99.5wt％；Co2O3的纯度大于等于99.5wt％；Bi2O3的纯度大于等于99.5wt％；B2O3的纯度大于等于99.5wt％；SIO2的纯度大于等于99.5wt％。

6.在一些实施例中，镍锌铁氧体材料被压成片状或者环状。

7、第二方面，本技术实施例提供了一种镍锌铁氧体材料的制造方法，包括：s1：制备玻璃材料如上述材料，并依次对玻璃材料进行球磨、熔融、玻璃化、砂磨；s2：制备主料如上述材料，并依次对主料进行砂磨、制浆、预烧、冷却；s3：将玻璃材料、主料和添加剂按照上述重量百分比混合，并依次进行球磨、制浆、干燥；s4：向干燥后的玻璃材料和主料中加入黏合剂，压制、烧结。

8、优选的，在步骤s1中，将玻璃材料与球按照1:4的重量比混合并球磨，在1300℃～1500℃的温度下熔融并保温2小时～4小时，砂磨后的玻璃材料的粒径d50为1.0μm。

±

0.5μm。

9、本发明的一些实施例中，所述步骤s2中，按照主料、球、水的重量比1:4:1.5进行磨砂制浆，干燥温度为100℃～200℃，保温时间为10小时～24小时，预烧温度为830℃～880℃，升温曲线为1℃/min～4℃/min，保温时间为2小时～4小时。

10、在一些实施例中，步骤s3中球磨时间为4小时至10小时，球磨后粒径d50为0.5μm

±

0.2μm,在100℃～200℃温度下干燥,保温10小时～24小时。

11.在一些实施例中，在步骤s4中，添加粘合剂，粘合剂的添加量为10wt％至20wt％。

12、本发明的一些实施例中，在步骤s4中，压制后的混合材料的形状为片状或者环状。

13、优选地，所述步骤s4中，烧结温度为850℃至950℃。

14、如上文所述，本技术实施例的镍锌铁氧体材料及其制造方法在主成分中添加了适量的玻璃材料，在烧结时，玻璃材料沉积在主成分材料的晶界上，使晶界层变厚，将自由存在于主成分材料表面的金属离子以网状结构包裹。同时，由于玻璃材料为非磁性材料，可以提高晶界的电阻率。在电镀时，包裹在网状结构中的金属离子很难被还原为金属原子沉积在磁体表面，有利于消除蠕镀的基底，从而改善蠕镀现象。另外，玻璃材料形成的网状结构会阻碍晶粒的生长，起到细化晶粒的作用，可以更适合于小尺寸叠层电感、磁珠等产品的生产。

附图的简要说明

15、FIG1为现有技术中镍锌铁氧体材料的微观组织图；

16、图2为本技术实施例提供的镍锌铁氧体材料的微观结构图；

17、图3为本技术方案镍锌铁氧体材料的制造方法实施例的流程示意图。

详细方法

18.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例及相应的附图，对本技术的技术方案进行清楚的描述。显然，下面所描述的实施例仅为本技术的部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述实施例及其技术特征可以相互组合，也属于本技术的技术方案。

19.应当理解，在本技术实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等用于表示基于附图所示的方位或位置关系的方位或位置关系的术语，仅为了便于描述本技术对应实施例的技术方案和简化描述，并不表示或暗示设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不应理解为对本技术的限制。

20、现有的镍锌铁氧体材料一般都是简单地将Fe、Ni、Cu、Zn等几种金属氧化物混合，然后加入一些烧结助剂进行烧结。如图1所示，烧结后材料的晶粒比较粗大，其中残留的未进入晶格的金属离子在磁体电镀过程中会发生还原反应，转化成金属原子沉积，形成蠕镀的基底，从而造成蠕镀。

21、为了解决该问题，本技术实施例提供了一种镍锌铁氧体材料，包括主成分、添加剂和玻璃材料，按重量百分比计算，主成分包括：65wt％～66.5wt％的Fe2O3、9.5wt％～11.0wt％的NIO、19.5wt％～21.5wt％的ZnO、3.4wt％～4.6wt％的CuO；添加剂包括：0.2wt％～0.4wt％的Co2O3、0.2wt％～0.8wt％的玻璃材料；按重量百分比计算，玻璃材料包括：60wt％～70wt％的Bi2O3、8wt％～15wt％的ZnO、5wt％～15wt％的B2O3、1wt％～5wt％的SIO2、1wt％～2wt％的CuO。

22、将上述适量的玻璃料加入到主组份中，烧结时玻璃料沉积在主组份材料晶界处，形成网状结构，使晶界层变厚，将自由分布在主组份材料表面的金属离子包裹在网状结构中。

在结构上，由于玻璃材料为非磁性材料，可以增加晶粒边界的电阻率，电镀时，被包裹在网状结构中的金属离子很难被还原为金属原子沉积在磁体表面，有利于消除蠕镀的基底，从而改善蠕镀现象。另外，玻璃材料形成的网状结构会阻碍晶粒的生长，起到细化晶粒的作用，如图2所示，使晶粒尺寸更小，可以更适合小尺寸叠层电感及磁珠等产品的生产。

23、在一些实施例中，主成分、添加剂及玻璃材料满足下列条件中的至少一项：Fe2O3的纯度大于等于99.5wt％；NIO的纯度大于等于99.5wt％；ZnO的纯度大于等于99.5wt％；CuO的纯度大于等于99.5wt％；Co2O3的纯度大于等于99.5wt％；Bi2O3的纯度大于等于99.5wt％；B2O3的纯度大于等于99.5wt％；SiO2的纯度大于等于99.5wt％。通过将上述各种材料的纯度控制在相应的阈值范围内，各种材料的纯度较高，可以保证镍锌铁氧体材料制备过程中各种材料的质量和功能，进一步有利于改善蠕变镀层现象。

24、在一些实施例中，镍锌铁氧体材料可以压制成片状或环状。应理解，镍锌铁氧体材料的形状可以根据实际需要的适应性来设定，技术实施例不受限制。例如，在制备叠层电感时，可以将其压制成片状。

25、图3为本技术方案镍锌铁氧体材料制备方法实施例的流程示意图，参见图3，该镍锌铁氧体材料制备方法包括如下步骤s1至s4。

26.S1：准备玻璃材料，包括Bi2O3、ZnO、B2O3、SiO2和CuO，并依次对玻璃材料进行球磨、熔融、玻璃化、砂磨。

27.S2：制备主要成分包括Fe2O3、NiO、ZnO和CuO，并对主要成分进行磨砂、制浆、预烧和冷却。

28.S3：将玻璃料、主剂、添加剂按上述重量百分比混合，以重量百分比计算，主剂包括：65wt％～66.5wt％Fe2O3、9.5wt％～11.0wt％NIO、19.5wt％～21.5wt％ZnNO、3.4wt％～4.6wt％CuO；添加剂包括：0.2wt％～0.4wt％Co2O3、0.2wt％～0.8wt％玻璃料；玻璃料包括：60wt％～70wt％Bi2O3、8wt％～15wt％ZnNO、5wt％～15wt％B2O3、1wt％～5wt％SiO2、1wt％～2wt％CuO，依次进行球磨、制浆、干燥。

29.s4：将干燥后的玻璃原料及主要成分加入粘合剂，压制成型、烧结。

30、步骤S1中，在一些场景中，将玻璃原料（即Bi2O3、ZnO、B2O3、SiO2、CuO）和研磨球按照1：4的重量比混合并球磨，球磨6小时后将玻璃原料倒入坩埚中，将坩埚置于熔炉中以1300℃～1500℃的温度进行熔化，保温2小时～4小时，然后将熔化的玻璃原料倒入水槽中快速冷却玻璃化，然后将玻璃化的玻璃原料放入砂磨机中进行砂磨，经过砂磨后玻璃原料的粒径D50为1.0μm～0.5μm，即可得到所需的玻璃原料。

31、步骤S2中，在一些场景下，将主成分原料（即Fe2O3、NiO、ZnO、CuO）、研磨球和水按照1:4:1.5的重量比混合后倒入砂磨机中，再加入直径为1mm~5mm的氧化锆球和去离子水，砂磨机转速设置为200~，砂磨4小时~10小时后，控制主成分原料的粒径在D50为1.0μm

±

0.2μm，制备浆料，然后将浆料放入烘箱中干燥，温度为100℃~200℃，保温10小时~24小时，再在830℃~880℃进行预煅烧，升温曲线为1℃/min~4℃/min，保温2小时~4小时后自然冷却，即可得到所需的主成分。

32、步骤s3中，在某些场景下，将步骤s1、s2制备的玻璃料和主料按照上述重量百分比混合，放入球磨机中进行球磨，球磨时间为4小时~10小时，球磨后粒径d50为0.5μm。

±

0.2μm,在100℃～200℃温度下干燥,保温10小时～24小时。

33、步骤s4中，在一些场景下，加入粘结剂，其重量百分比为10wt％～20wt％，烧结温度为850℃～950℃，压制后的混合物为片状或环状。

34、本发明技术方案在制备过程中，优选采用氧化锆球及带有氧化锆内衬的球磨机进行球磨，不易造成其它金属杂质（Fe金属杂质）的混入，有利于使得各类材料的纯度更高，保证制备过程中各类材料的质量和功能。

35、下面通过具体实施例对本技术方案进行示例性说明：

36.示例 1

37.镍锌铁氧体材料，包括主要成分、添加剂和玻璃料，

38、按重量百分比计算，主要成分包括：65wt％Fe2O3、10.1wt％NIO、20.8wt％ZnO、4.1wt％CuO；添加剂包括：0.25wt％Co2O3、0.5wt％玻璃粉；

39、按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：68wt％的Bi2O3、13wt％的ZnO、14wt％的B2O3、4wt％的SiO2、1wt％的CuO。

40、按纯度计算，主要成分、添加剂及玻璃材料应当符合以下要求：Fe2O3纯度大于或等于99.5wt％；NIO纯度大于或等于99.5wt％；ZnNO纯度大于或等于99.5wt％；CuO纯度大于或等于99wt％；Co2O3纯度大于或等于99wt％；Bi2O3纯度大于或等于98wt％；B2O3纯度大于或等于99wt％；SiO2纯度大于或等于99wt％。

41、制备所需玻璃料的步骤：按照上述玻璃料原料（即Bi2O3、ZnO、B2O3、SiO2、CuO）与研磨球的重量比1:4，将玻璃料原料混合并球磨；球磨6小时后，将玻璃料原料倒入坩埚中；将坩埚置于熔炉中，在1350℃温度下熔化，保温3小时；然后将熔融的玻璃料原料倒入水槽中，淬火玻璃化；然后将玻璃化的玻璃料原料放入砂磨机中进行砂磨；砂磨后的玻璃料原料的粒径D50为1.0μm～0.5μm。

42.制备所需主成分的步骤：将主成分原料（即Fe2O3、NiO、ZnO、CuO）、研磨球和水按1:4:1.5的重量比混合后倒入砂磨机中，再加入直径1mm~5mm的氧化锆球和去离子水，设定砂磨机转速为，砂磨5小时后，主成分原料粒径控制在D50为1.0μm

±

将浆料放入烘箱中在120℃下干燥12小时，然后以1.5℃/min的升温曲线在850℃下预烧，保温3小时后自然冷却。

43、将配制好的玻璃料与主料按上述重量百分比混合，放入球磨机进行球磨，球磨时间为5小时，球磨后粒径d50为0.5μm。

±

0.2μm,在100℃～200℃温度下干燥,保温10小时～24小时。

44、对得到的混合粉末进行性能评估，在得到的混合粉末中添加粘结剂，混匀造粒，将造粒粉压制成形；例如添加15wt％的粘结剂，固含量为10％，混匀造粒，将造粒粉压制成厚度为3.5mm，内径为8.8mm，外径为14.6mm的环状，成型压力为3.5t，保温时间为4s；将压制成的磁环样品放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为900℃。

45.示例 2

46、实施例2与实施例1的区别在于主料与添加剂的重量百分比不同。

47、按重量百分比计算，主要成分包括：65.2wt％Fe2O3、10.1wt％NIO、20.7wt％ZnNO、4.0wt％CuO；添加剂包括：0.2wt％Co2O3、0.55wt％玻璃料。

48、按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：68wt％的Bi2O3、13wt％的ZnO、14wt％的B2O3、4wt％的SiO2、1wt％的CuO。

49、按纯度计算，主要成分、添加剂及玻璃材料应当符合以下要求：Fe2O3纯度大于或等于99.5wt％；NIO纯度大于或等于99.5wt％；ZnNO纯度大于或等于99.5wt％；CuO纯度大于或等于99wt％；Co2O3纯度大于或等于99wt％；Bi2O3纯度大于或等于98wt％；B2O3纯度大于或等于99wt％；SiO2纯度大于或等于99wt％。

50、实施例2制备镍锌铁氧体材料的过程与实施例1基本相同，不同之处在于将压制好的磁环样品放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为920℃。

51.示例 3

52、实施例3与实施例1、2的区别在于主成分与添加剂的重量百分比不同。

53、按重量百分比计算，主要成分包括：65.4wt％Fe2O3、10.1wt％NIO、20.5wt％ZnNO、4.0wt％CuO；添加剂包括：0.25wt％Co2O3、0.5wt％玻璃料。

54、按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：68wt％的Bi2O3、13wt％的ZnO、14wt％的B2O3、4wt％的SiO2、1wt％的CuO。

55、按纯度计算，主要成分、添加剂及玻璃材料应当符合以下要求：Fe2O3纯度大于或等于99.5wt％；NIO纯度大于或等于99.5wt％；ZnNO纯度大于或等于99.5wt％；CuO纯度大于或等于99wt％；Co2O3纯度大于或等于99wt％；Bi2O3纯度大于或等于98wt％；B2O3纯度大于或等于99wt％；SiO2纯度大于或等于99wt％。

56、实施例3中镍锌铁氧体材料的制备过程与实施例1相同，这里不再赘述。

57.示例 4

58、实施例4与实施例1-3的区别在于主要成分和添加剂的重量百分比不同。

59、按重量百分比计算，主要成分包括：65.6wt％Fe2O3、10.1wt％NIO、20.3wt％ZnNO、4.0wt％CuO；添加剂包括：0.3wt％Co2O3、0.5wt％玻璃料。

60、按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：68wt％的Bi2O3、13wt％的ZnO、14wt％的B2O3、4wt％的SiO2、1wt％的CuO。

61、按纯度计算，主要成分、添加剂及玻璃材料应当符合以下要求：Fe2O3纯度大于或等于99.5wt％；NIO纯度大于或等于99.5wt％；ZnNO纯度大于或等于99.5wt％；CuO纯度大于或等于99wt％；Co2O3纯度大于或等于99wt％；Bi2O3纯度大于或等于98wt％；B2O3纯度大于或等于99wt％；SiO2纯度大于或等于99wt％。

62、实施例4制备镍锌铁氧体材料的过程与实施例1-3基本相同，不同之处在于将压制好的磁环样品放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为910℃。

63.示例 5

64、实施例5与实施例1-4的区别在于主要成分和添加剂的重量百分比不同。

以重量百分比计算，主要成分包括：65.8wt％Fe2O3、10.3wt％NIO、19.9wt％ZnNO、4.0wt％CuO；添加剂包括：0.25wt％Co2O3、0.5wt％玻璃料。

66、按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：68wt％的Bi2O3、13wt％的ZnO、14wt％的B2O3、4wt％的SiO2、1wt％的CuO。

67、按纯度计算，主要成分、添加剂及玻璃材料应当符合以下要求：Fe2O3纯度大于或等于99.5wt％；NIO纯度大于或等于99.5wt％；ZnNO纯度大于或等于99.5wt％；CuO纯度大于或等于99wt％；Co2O3纯度大于或等于99wt％；Bi2O3纯度大于或等于98wt％；B2O3纯度大于或等于99wt％；SiO2纯度大于或等于99wt％。

68、实施例5中镍锌铁氧体材料的制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。

69、本技术实施例1-5制备的镍锌铁氧体材料与现有技术中采用传统材料制备的铁氧体材料相关参数对比如下表所示：

[0070][0071]

测试方法

[0072]

利用+RF阻抗分析仪、烤箱测试磁环的电感量l、电量q，计算铁氧体材料的磁导率μ、居里温度TC；利用SY-8218磁滞回线仪测试铁氧体材料的饱和磁感应强度BS；利用扫描电子显微镜观察铁氧体材料的微观形貌；利用显微镜对制成品的外观进行检查。

[0073]

结果表明，采用本技术实施例的镍锌铁氧体材料制成的电感产品在10khz至1mhz频率范围内，磁导率μ为300。

±

25%，饱和磁感应强度bs（4000a/m）为370

±

5%mt，居里温度tc≥170℃，无蠕镀现象发生，且材料断面组织致密，晶粒细小而均匀，适合制作小尺寸电感、磁珠等产品。

[0074]

本发明的技术实施例还提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的镍锌铁氧体材料以及由该镍锌铁氧体材料制成的电感产品。

[0075]

电子设备可以实现为各种具体形式，例如，智能手机、可穿戴设备、无人机、电动汽车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。本领域技术人员可以理解，除了专门用于移动用途的部件外，根据本技术实施例的构造还可以应用于固定类型的电子设备。

[0076]

由于该电子装置具有上述任一实施例的镍锌铁氧体材料，因此该电子装置能够发挥相应实施例的镍锌铁氧体材料的有益效果。

[0077]

本文中，虽然采用了s1、s2等步骤代号，但其目的只是为了更加清楚简洁地表达对应内容，并不构成对顺序的实质性限制。在具体实施中，也可以先执行s2，再执行s1等，这些都落在本技术的保护范围内。

[0078]

应当理解，以上所述仅为本技术的部分实施例，并不限制本技术的专利范围，对于本领域的普通技术人员而言，利用本说明书内容及附图所做的一切等效结构变化也均涵盖在本技术的专利保护范围之内。

技术特点：

1.一种镍锌铁氧体材料，其特征在于，包括主成分、添加剂和玻璃材料。按重量百分比计算，主成分包括：65wt％～66.5wt％的Fe2O3、9.5wt％～11.0wt％的NIO、19.5wt％～21.5wt％的ZnO、3.4wt％～4.6wt％的CuO；添加剂包括：0.2wt％～0.4wt％的Co2O3、0.2wt％～0.8wt％的玻璃材料；玻璃材料包括：60wt％～70wt％的Bi2O3、8wt％～15wt％的ZnO、5wt％～15wt％的B2O3、1wt％～5wt％的SIO2、1wt％～2wt％的CuO。 2.根据权利要求1所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于：主成分、添加剂和玻璃材料至少满足下列条件之一：Fe2O3的纯度大于等于99.5wt％；NIO的纯度大于等于99.5wt％；ZnO的纯度大于等于99.5wt％；CuO的纯度大于等于99.5wt％；Co2O3的纯度大于等于99.5wt％；Bi2O3的纯度大于等于99.5wt％；B2O3的纯度大于等于99.5wt％；SiO2的纯度大于等于99.5wt％。 3.根据权利要求1或2所述的镍锌铁氧体材料，其特征在于，所述镍锌铁氧体材料被压制成片状或环状。4.一种镍锌铁氧体材料的制造方法，其特征在于，包括：s1：制备权利要求1或2所述材料的玻璃料，并依次进行球磨、熔融、玻璃化、砂磨；s2：制备权利要求1或2所述材料的主剂，并依次进行砂磨、制浆、预烧、冷却；s3：将权利要求1或2所述材料的玻璃料、主剂和添加剂按照重量百分比混合，并依次进行球磨、制浆、干燥；s4：向干燥后的玻璃料和主剂中加入黏合剂，压制、烧结。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s1中，将玻璃料与球按照1:4的重量比混合并球磨，在1300℃～1500℃温度下熔融并保温2小时～4小时，砂磨后玻璃料的粒径d50为1.0μm

±

0.5μm。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s2中，按照主料、球、水的重量比1:4:1.5进行砂磨制浆，干燥温度为100℃~200℃，保温10小时~24小时，预烧温度为830℃~880℃，升温曲线为1℃/min~4℃/min，保温2小时~4小时。7.根据权利要求4至6任一项所述的方法，其特征在于，步骤s3中，球磨时间为4小时~10小时，球磨后粒径d50为0.5μm

±

0.2μm，在100℃～200℃温度下干燥，保温10小时～24小时。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，加入重量百分比为10wt％～20wt％的粘结剂。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，压制后的混合物

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，烧结的温度为850℃至950℃。

技术摘要

本申请公开了一种镍锌铁氧体材料及其制备方法，所述镍锌铁氧体材料包括主成分、添加剂和玻璃材料，按重量百分比计算，所述主成分包括：65wt％～66.5wt％的Fe2O3、9.5wt％～11.0wt％的NiO、19.5wt％～21.5wt％的ZnO、3.4wt％～4.6wt％的CuO；所述添加剂包括：0.2wt％～0.4wt％的Co2O3、0.2wt％～0.8wt％的玻璃材料； 按重量百分比计算，所述玻璃材料包括：60wt％～70wt％的Bi2O3、8wt％～15wt％的ZnO、5wt％～15wt％的B2O3、1wt％～5wt％的SiO2、1wt％～2wt％的CuO。本申请可以改善蠕镀现象，且获得的晶粒细小且均匀。且获得的晶粒细小且均匀。且获得的晶粒细小且均匀。

技术研发人员：郭海、聂敏、朱彦君

受保护的技术用户：

技术开发日：2021.11.05

技术发布日期：2022/3/3