烧结温度对Ni0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体低频低磁通损耗的影响

胡晶晶，李俊，冯双久

（1.淮南联合大学，安徽 淮南 232038；2.安徽大学 物理与材料科学学院，安徽 合肥 230039）

烧结温度对Ni0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体
低频低磁通损耗的影响

胡晶晶1，李俊1，冯双久2

（1.淮南联合大学，安徽 淮南 232038；2.安徽大学 物理与材料科学学院，安徽 合肥 230039）

NixZn1-xFe2O4铁氧体具有高频中低损耗的特点，通过提高Ni含量至0.8降低起始磁导率，增加截止频率，应用于更高频率。通过固相反应法合成了Ni0.8Zn0.2Fe2O4，并测定了铁氧体样品在低频低磁通密度下的损耗特性，讨论了烧结温度对损耗的影响。

NiZn铁氧体；磁滞损耗；涡流损耗

1 引言

NiZn铁氧体具有在高频中低损耗的特点，是高频领域应用最广泛的一种磁性材料。通常应用的NiZn铁氧体材料其起始磁导率较高，使用频率范围一般在100MHz以下，在100MHz以上损耗较大，随着高频器件频率的提高，有必要开发出截止频率fv更高的NiZn铁氧体。

NiZn铁氧体的主要研究内容是配方、添加剂及生产工艺、新设备对提高材料性能的影响。已有的研究表明不同的配方的NiZn铁氧体，其烧结温度的大小会直接影响其磁性能[1-3]。由于材料截止频率fv与材料的起始磁导率ui有密切关系，近似为uifv=C，因此要提高软磁材料的截止频率，只有降低材料的起始磁导率ui[4]。而对NixZn1-xFe2O4（x=0.3-0.7）铁氧体的研究表明，材料的起始磁导率与Ni含量x呈现出先升高后降低的趋势[7]，本文进一步增加Ni含量至0.8的NiZn铁氧体 （分子式Ni0.8Zn0.2Fe2O4），以期获得较低的起始磁导率，提高材料的截止频率，从而能在较高的频率下应用，并研究了烧结温度对此种铁氧体的损耗因子的影响。

2 实验

采用分析纯的Fe2O3、NiO、ZnO为原料，按分子式为Ni0.8Zn0.2Fe2O4的摩尔比进行准确称量，在研钵中进行长时间研磨使原料混合均匀，然后在1000℃预烧3小时。预烧料中添加2wt%的Co2O3，进行充分研磨后，加入少量的聚乙烯醇（PVA）溶液作为粘结剂，压成环状样坯，然后在高温炉中分别在1150℃和1180℃下烧结3小时得到NiZn铁氧体磁环，分别记为1#与2#样品。利用HITACHI S-4800型高分辨场发射扫描电镜表征两个样品的形貌。打磨两磁环表面，使之表面平整光滑，用两根不同长度的细漆包线在环形样品上均匀并行绕线测试。采用岩崎SY-8258BH分析仪测量了样品低频弱磁场下的损耗特性。

3 结果分析

由XRD分析可知，二样品均为标准的尖晶石结构，可以确定材料为NiZn铁氧体，无其他杂相存在。

图1 两样品u～Hm的关系

图1给出了二个样品的磁导率随外加磁化场的变化关系。从图1可以发现，材料的有效磁导率相对于纯 NiZn铁氧体（ui～80）明显偏低[5]，这是由于添加Co2O3导致的结果，因为一般NiZn铁氧体在室温的磁晶格各向异性常数是负值，而Co2O3在室温的磁晶格各向异性常数也是负值，添加Co2O3引起材料的各向异性常数增大，导致材料的磁导率减小。同时从图1中还可以发现，2#样品的有效磁导率比1#样品大，这是因为随着烧结温度的提高，材料的晶粒增大，磁导率也会随之增大。

在弱场低频的交变磁场中，磁性材料的损耗可用列格（Legg）经验公式给出：

图2 两样品的比损耗因子

图3 两样品的SEM照片

图41 #样品不同频率下的～B线性拟合m

图5 两样品的～f线性拟合

4 结论

本文研究了添加Co2O3的Ni0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体，其起始磁导率较低，截止频率高，在1000KHz下损耗仍较小，适合于超高频器件的应用。对比了1150℃和1180℃下烧结的样品的损耗，发现烧结温度对磁性能影响较大。温度较高的烧结样品磁滞损耗较低温烧结的材料小，其原因是因为较高的烧结温度形成的材料的粒径分布较均匀，磁畴在转动的过程中受到的阻尼作用较小。同时烧结温度偏高时，反应更加充分，获得的材料总损耗也更小。因此对不同配方的NiZn铁氧体其损耗特性对烧结温度较敏感。

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Sintering temperature influencing on Ni0.8Zn0.2Fe2O4ferrite’smagnetic loss in low frequency and low magnetic flux

HUJing-jing，LIJun，FENGShuang-jiu

NixZn1-xFe2O4ferrite has the characteristics of low magnetic loss in high frequency,this article increasing Ni up to 0.8 to decrease the initial permeability,and increase cutoff frequency,in order to use at higher frequencies.Ni0.8Zn0.2Fe2O4samples were prepared by solid state reaction method,the magnetic loss in low frequency and low magnetic flux was measured,and the effects of sintering temperature on the magnetic loss were discussed.

NiZn ferrite； hysteresis loss； eddy current loss

O69 < class="emphasis_bold">[文献标识码]A

A

1009-9530（2012）03-0024-03

2012-01-04

淮南联合大学重点科研项目（LZD1102）;安徽大学创新团队项目（02303402）

胡晶晶(1981-)，女，淮南联合大学讲师，硕士。