Bi_2O_3掺杂对NiCuZn/PZT复合材料电磁性能的影响

先采用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,再采用固相反应法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料。研究了低温烧结助剂Bi2O3掺杂对复合材料显微结构和电磁性能的影响。当w(Bi2O3)为2.5%时,NiCuZn与PZT的质量比为7:3和6:4的两种复合材料在900℃下均可实现低温烧结,其烧结体密度均大于5g/cm3。其中,7:3的μ′达到27,ε′大于34;6:4的μ′达到16,ε′大于50,均有望制作成不同性能指标的电感、电容双功能材料。     

制备工艺对PZT/NiCuZn复合材料电磁性能的影响

采用sol-gel法、固相反应法和掺杂的sol-gel法三种制备工艺,制备了PZT与NiCuZn质量比为3:7和4:6的两种铁电/铁磁复合材料。研究了不同制备工艺对低温烧结复合材料显微结构和电磁性能的影响。结果表明:三种制备工艺都能很好地实现900℃低温烧结,且所制复合材料的ρv大于5.2g·cm–3,μi大于19,Q值大于265,ε′大于45。相对而言,掺杂的sol-gel法所制材料性能最好,其次是固相反应法,再次是sol-gel法。但是,从适于批量生产以及降低成本的角度考虑,固相反应法更符合实际。     

Bi_2O_3-Nb_2O_5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。     

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。     

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。     

微量钴对NiCuZn铁氧体磁性能的影响

为了降低烧结温度,增大电阻率,掺杂了适量PbO,Bi2O3与TiO2。利用SEM、XRD、高精度LCR分析仪及振动样品磁强计等,研究了添加的微量钴对NiCuZn铁氧体微结构及磁性能的影响。结果表明:钴对铁氧体的tC、μi、Hc、ρ及Pcv均有明显的影响,当微量钴加入量为0.02时(摩尔比),μi的高频性能下降。     

复合掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能的影响

为了获得高初始磁导率(μi)、低损耗的NiCuZn铁氧体,研究了复合掺杂微量元素对其磁性能、电阻率和微观结构的影响。实验中加入了四组不同含量的微量元素,用了尼龙罐与钢罐两种球磨罐,结果表明:当掺入的Bi2O3,PbO,TiO2及Co3O4质量分数分别为0.11%,0.30%,0.01%及0.20%,在950℃烧结时,所获铁氧体的磁性能为:μi为480,电阻率为4×109Ω·m,Hc为44.5A/m。且钢罐球磨料的综合性能优于尼龙罐。     

Co_2O_3-Bi_2O_3掺杂对NiCuZn/PZT复合材料性能的影响

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Co2O3-Bi2O3复合掺杂对复合材料性能的影响。结果表明:当w(Bi2O3)=2.5%时,引入适量的Co2O3掺杂不仅可使品质因数提高到235,同时介电常数和烧结体密度分别提高到55和5.01g/cm3,介质损耗下降到0.065。其电磁性能满足电容器和电感器的制作要求,有望成为用于叠片滤波器的电感、电容复合双性材料。     

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...     

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。     

CuO掺杂量对LSMO/NiCuZn复合材料微波特性的影响

采用固相反应法制备了La0.67Sr0.33MnO3/(Zn0.6Fe0.4)[Ni0.4-xCuxFe1.6]O4(LSMO/NiCuZn)铁氧体复合材料。研究了CuO掺杂量对复合材料在1MHz～1.8GHz频段下的复磁导率频谱特性和复介电常数频谱特性的影响。结果表明:CuO掺杂量的增加(x=0.05～0.20),提高了复合材料磁谱与介电谱的虚部,增加了材料的磁损耗与介电损耗,提高了材料的吸波性能。当CuO的掺杂量x为0.20时,复合材料磁导率和介电常数的虚部分别达到27和107。     

NiCuZn铁氧体和银内电极的共烧行为

NiCuZn铁氧体正作为磁介质广泛地应用于低烧多层片式电感，因此有必要对其与银内电极的共烧行为进行研究。该文主要介绍NiCuZn铁氧体／银内电极多层复合体共烧过程中的烧结收缩、界面反应、扩散对介质性能的影响。尖晶石结构中存在相当数量的空位，这为银离子提供了一定的溶解度，因此在共烧过程中银对铁氧体的相组成影响较小。银对铁氧体性能的影响体现在两个方面。一方面是由于银具有相对低的烧结温度，从而在烧结过程中起到助烧剂的作用，促进致密化过程，提高烧结体的密度和磁导率；另一方面，银促使铁氧体中的铜在晶界处析出，导致晶界处应力，使磁导率降低，晶粒生长也被一定程度地抑制。