胡晶晶，李俊，馮雙久

（1.淮南聯(lián)合大學，安徽 淮南 232038；2.安徽大學 物理與材料科學學院，安徽 合肥 230039）

燒結溫度對Ni0.8Zn0.2Fe2O4鐵氧體
低頻低磁通損耗的影響

胡晶晶1，李俊1，馮雙久2

（1.淮南聯(lián)合大學，安徽 淮南 232038；2.安徽大學 物理與材料科學學院，安徽 合肥 230039）

NixZn1-xFe2O4鐵氧體具有高頻中低損耗的特點，通過提高Ni含量至0.8降低起始磁導率，增加截止頻率，應用于更高頻率。通過固相反應法合成了Ni0.8Zn0.2Fe2O4，并測定了鐵氧體樣品在低頻低磁通密度下的損耗特性，討論了燒結溫度對損耗的影響。

NiZn鐵氧體；磁滯損耗；渦流損耗

1 引言

NiZn鐵氧體具有在高頻中低損耗的特點，是高頻領域應用最廣泛的一種磁性材料。通常應用的NiZn鐵氧體材料其起始磁導率較高，使用頻率范圍一般在100MHz以下，在100MHz以上損耗較大，隨著高頻器件頻率的提高，有必要開發(fā)出截止頻率fv更高的NiZn鐵氧體。

NiZn鐵氧體的主要研究內容是配方、添加劑及生產工藝、新設備對提高材料性能的影響。已有的研究表明不同的配方的NiZn鐵氧體，其燒結溫度的大小會直接影響其磁性能[1-3]。由于材料截止頻率fv與材料的起始磁導率ui有密切關系，近似為uifv=C，因此要提高軟磁材料的截止頻率，只有降低材料的起始磁導率ui[4]。而對NixZn1-xFe2O4（x=0.3-0.7）鐵氧體的研究表明，材料的起始磁導率與Ni含量x呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢[7]，本文進一步增加Ni含量至0.8的NiZn鐵氧體 （分子式Ni0.8Zn0.2Fe2O4），以期獲得較低的起始磁導率，提高材料的截止頻率，從而能在較高的頻率下應用，并研究了燒結溫度對此種鐵氧體的損耗因子的影響。

2 實驗

采用分析純的Fe2O3、NiO、ZnO為原料，按分子式為Ni0.8Zn0.2Fe2O4的摩爾比進行準確稱量，在研缽中進行長時間研磨使原料混合均勻，然后在1000℃預燒3小時。預燒料中添加2wt%的Co2O3，進行充分研磨后，加入少量的聚乙烯醇（PVA）溶液作為粘結劑，壓成環(huán)狀樣坯，然后在高溫爐中分別在1150℃和1180℃下燒結3小時得到NiZn鐵氧體磁環(huán)，分別記為1#與2#樣品。利用HITACHI S-4800型高分辨場發(fā)射掃描電鏡表征兩個樣品的形貌。打磨兩磁環(huán)表面，使之表面平整光滑，用兩根不同長度的細漆包線在環(huán)形樣品上均勻并行繞線測試。采用巖崎SY-8258BH分析儀測量了樣品低頻弱磁場下的損耗特性。

3 結果分析

由XRD分析可知，二樣品均為標準的尖晶石結構，可以確定材料為NiZn鐵氧體，無其他雜相存在。

圖1 兩樣品u～Hm的關系

圖1給出了二個樣品的磁導率隨外加磁化場的變化關系。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，材料的有效磁導率相對于純 NiZn鐵氧體（ui～80）明顯偏低[5]，這是由于添加Co2O3導致的結果，因為一般NiZn鐵氧體在室溫的磁晶格各向異性常數(shù)是負值，而Co2O3在室溫的磁晶格各向異性常數(shù)也是負值，添加Co2O3引起材料的各向異性常數(shù)增大，導致材料的磁導率減小。同時從圖1中還可以發(fā)現(xiàn)，2#樣品的有效磁導率比1#樣品大，這是因為隨著燒結溫度的提高，材料的晶粒增大，磁導率也會隨之增大。

在弱場低頻的交變磁場中，磁性材料的損耗可用列格（Legg）經驗公式給出：

圖2 兩樣品的比損耗因子

圖3 兩樣品的SEM照片

圖41 #樣品不同頻率下的～B線性擬合m

圖5 兩樣品的～f線性擬合

4 結論

本文研究了添加Co2O3的Ni0.8Zn0.2Fe2O4鐵氧體，其起始磁導率較低，截止頻率高，在1000KHz下?lián)p耗仍較小，適合于超高頻器件的應用。對比了1150℃和1180℃下燒結的樣品的損耗，發(fā)現(xiàn)燒結溫度對磁性能影響較大。溫度較高的燒結樣品磁滯損耗較低溫燒結的材料小，其原因是因為較高的燒結溫度形成的材料的粒徑分布較均勻，磁疇在轉動的過程中受到的阻尼作用較小。同時燒結溫度偏高時，反應更加充分，獲得的材料總損耗也更小。因此對不同配方的NiZn鐵氧體其損耗特性對燒結溫度較敏感。

[1]Hu J，Yan M，Luo W.Preparation of high tpermeability NiZn ferrites at low sintering temperatures[J].Physica B ，2005，368：251

[2]Guan Xiaorong，et al.Latest progress and research on Mn-Zn Ni-Zn ferrite[J].Materials Review，2006，20（12）：110-112

[3]Luo Guangsheng，et al.Ni-Zn Preparation of Ni-Zn ferrite and its magnetic properties[J].NCU，2011，35（2）：56-58

[4]Wan Defu，Ma Xinglong.Magnetic Physics[M].UEST Publishing House，1994：462-464

[5]Yang Zhenghui.The technology on the iron and nickel were drawn fron sodium jarosite’s slag and preparation of the high frequency Ni-Zn ferrite[D].CSU PhD thesis，2007：115-117

[6]Du Wei，et al.Effect of Pre-sintering and Sintering Temperatures on the Magnetic Properties of NiZn Ferrites[J].Magn Mater Devices，2007，38 （10）：46-48

[7]Ren Li，et al.NiZn Properties and Application of NiZn Soft Ferrite Materials[J].Magn Mater Devices，2005，36（4）：38-40

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

HUJing-jing，LIJun，F(xiàn)ENGShuang-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">[文獻標識碼]A

A

1009-9530（2012）03-0024-03

2012-01-04

淮南聯(lián)合大學重點科研項目（LZD1102）;安徽大學創(chuàng)新團隊項目（02303402）

胡晶晶(1981-)，女，淮南聯(lián)合大學講師，碩士。