CoZ型高频软磁铁氧体材料的低温烧结及磁性能研究

摘要

Co2Z型软磁铁氧体材料以其在甚高频段(300MHz～1GHz)使用时起始磁导率高、品质因数高、热稳定性高、损耗低等优良的软磁性能，成为片式多层电感器向高频化方向发展的理想介质材料。但Co2Z型软磁铁氧体材料的烧结温度极高，在1250℃以上，无法与多层片式电感器中低熔点金属内电极材料共同烧结，从而限制了该材料在多层片式电感器中的应用。研究磁性能优良的可低温烧结的Co2Z型软磁铁氧体介质材料是促使多层片式电感器向高频化方向发展的关键技术。 本文分别采用单独添加低熔点氧化物B2O3、复合添加B2O3-Bi2O3、添加B2O3与Cu2+离子取代结合的方法对固相反应法制备的Co2Z进行低温烧结研究。系统地研究了低熔点氧化物添加量对Co2Z陶瓷烧结特性、显微组织结构、磁性能的影响规律，以促进Co2Z在高频多层片式电感器中的应用。 研究表明，采用单独添加低熔点氧化物B2O3可有效的将Co2Z陶瓷的烧结温度从1250℃降低至1000℃，掺杂2.5wt％B2O3在980℃烧结的Co2Z陶瓷体积密度为4.75g/cm3，相对密度为88.68％。B2O3的添加量≤5.0wt％时，烧结温度＜1000℃时，B2O3不与Co2Z基体发生化学反应，陶瓷中同时存在着Z相与M相。复合添加B2O3-Bi2O3可将Co2Z陶瓷的烧结温度从1250℃降低至1000℃，以摩尔比1：4添入总量为3.0wt％的B2O3-Bi2O3时，980℃烧结的Co2Z陶瓷的体积密度为4.81g/cm3，相对密度为90％；复合掺杂2.5wt％B2O3+xBi2O3(x=0.25～1.0wt％)时，980℃烧结的Co2Z相对密度均在90％以上，当Bi2O3的添加量为0.75wt％时，980℃烧结的Co2Z陶瓷的体积密度为4.93g/cm，相对密度为93％。以摩尔比添加总量为3.0wt％的B2O3-Bi2O3时，当两种烧结助剂的摩尔比在1：4，1：1到4：1范围内变化时，陶瓷的主晶相均为Z相，同时含有少量M相；B2O3-Bi2O3复合添加可抑制晶粒的异常长大，细化、均匀了Co2Z陶瓷的晶粒。添加B2O3与Cu2+取代结合的方法将Co2Z陶瓷的烧结温度从1250℃降低至950℃。添加B2O3为3.0wt％的Co1.4Cu0.6Z陶瓷在950℃烧结时，其体积密度为5.02g/cm3，相对密度为94％。Co1.4Cu0.6Z在B2O3≤3.5wt％的添加量范围内，B2O3并没有与基体发生反应生成新相。陶瓷中同时存在Z相与M相，在B2O3≤2.5wt％的添加量范围内，材料的主晶相为Z相。同一烧结温度下，随着B2O3含量的增大，M相的含量也增大。掺杂2.5wt％B2O3的Co1.4Cu0.6Z陶瓷具有良好磁导率频率特性，其起始磁导率μ′=2.5、μ″＜0.5，可用于高频多层片式电感器的介质材料。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:插图索引、附表索引

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第1章绪论

第2章实验方法

第3章掺杂B2O3对Co2Z型陶瓷烧结特性及显微组织结构的影响

第4章复合掺杂B2O3-Bi2O3对Co2Z型陶瓷烧结特性及显微组织结构的影响

第5章掺杂B2O3对Co1.4Cu0.6Z型陶瓷烧结特性、显微结构与磁性能的影响

全文主要结论和进一步研究工作建议

致谢

附录A攻读硕士学位期间发表的学术论文