一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片及其制备方法

摘要

本发明公开了一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片及其制备方法，铁氧体配方包括主成分和辅助成分，以摩尔百分比计，主成分包括：Fe

说明书

技术领域

本发明涉及一种软磁铁氧体磁片的制备方法，具体涉及一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片及其制备方法。

背景技术

随着智能终端的普及以及与人们的生活联系日益紧密，NFC(近场通讯)技术得到了迅速的发展并广泛的应用到手机支付、门禁、公交卡、智能汽车、WIFI连接等方面。NFC技术主要应用于13.56MHz下，是一种工作距离在0～20cm的短距离无线通讯技术。面对广泛的应用领域以及高端智能产品功能的不断增多使得NFC的应用环境更加复杂同时也对NFC技术提出了更高的要求。为了避免高度集成的复杂元件对NFC信号的干扰，通常会在NFC模组的发射线圈和接收线圈端分别加入铁氧体磁片来屏蔽周围电磁干扰，阻碍金属对电磁场的吸收，增加天线磁场强度，提高信号的传输距离，以保证其正常工作。这就要求铁氧体材料具有尽可能大的磁导率以及尽可能小的损耗。

目前的NFC用软磁铁氧体磁片的材料均以NiCuZn体系材料为主，Cu的加入降低了烧结温度，但同时也降低了磁片的磁性能以及增大了烧结收缩率。为了弥补性能的损失，往往需要同时添加多种掺杂(CN 105198396 A)，而大的收缩率带来的磁片易卷曲现象则需要额外的平板压制(CN 105644060 A)。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片及其制备方法，本发明的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片具有成分少，平整度高，损耗小的优点，其制备工艺流程较短。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片，所述NiZn软磁铁氧体磁片包括主成分和辅助成分，其中，主成分包括：Fe

所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片中以总摩尔数为100％计，Fe

优选地，所述NiZn铁氧体磁片的厚度为0.01～0.1mm，例如0.01mm、0.02mm、0.04mm、0.06mm、0.08mm或0.1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明提供的NiZn铁氧体磁片的厚度非常薄，这非常有利于NFC模组在高集成密度电子设备中的应用。

本发明还提供种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备方法，主要包括以下过程：

a)将NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的各成分原料按摩尔比进行配比、并球磨混料，得到混合料；

b)对所述混合料进行高温预烧，得到预烧料；

c)将所述预烧料加入制浆溶剂并与分散剂一起球磨，使预烧料分散均匀，之后再加入粘结剂和增塑剂继续球磨混料，混合均匀后得到流延浆料；

d)将所述流延浆料脱泡后进行流延成型，得到生片；

e)将生片裁切、进行烧结，得到所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

优选地，过程a)中球磨介质为蒸馏水，行星球磨转速为400±5r/min，球磨时间为6±0.1h。

优选地，过程b)中预烧温度为900～1000℃，升温速率为2±0.5℃/min，保温时间为2～4h。

优选地，过程c)中溶剂为无水乙醇和/或丁酮，分散剂为三油酸甘油酯，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂为聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种。

优选地，过程c)中以重量百分比计，预烧料50wt％～60wt％，溶剂24wt％～42wt％，分散剂1wt％，粘结剂3wt％～10wt％，增塑剂2wt％～5wt％。

优选地，过程c)中预烧料、溶剂和分散剂球磨时间为8±0.1h，加入粘结剂和分散剂后再次球磨8±0.1h。

优选地，过程d)中所述生片厚度为0.01～0.1mm，例如0.01mm，0.02mm，0.04mm，0.06mm，0.08mm，0.1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，过程e)中所述烧结梯度为：升温阶段，室温～500℃之间以1±0.5℃/min的速率升温，500～900℃之间以2.5±0.5℃/min的速率升温，900℃～烧结温度之间以1±0.5℃/min的速率升温；降温阶段，烧结温度～900℃之间以2.5±0.5℃/min的速率降温，900℃～烧结温度之间随炉冷却。

优选地，过程e)中所述烧结温度为1120～1140℃。

本发明如上所述一种NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在NFC中进行应用。

本发明具有如下优点及效果：

本发明NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的成分包括：Fe

附图说明

图1(a)为本发明实施例1制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz的磁导率实部和虚部谱图。

图1(b)为本发明实施例2制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz的磁导率实部和虚部谱图。

图1(c)为本发明实施例3制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz的磁导率实部和虚部谱图。

图1(d)为本发明实施例4制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz的磁导率实部和虚部谱图。

图1(e)为本发明实施例5制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz的磁导率实部和虚部谱图。

图2(a)为本发明实施例1制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片烧结后图片。

图2(b)为本发明实施例2制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片烧结后图片。

图2(c)为本发明实施例3制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片烧结后图片。

图2(d)为本发明实施例4制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片烧结后图片。

图2(e)为本发明实施例5制备的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片烧结后图片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

本发明NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的原料包括主成分和辅助成分，以摩尔百分数计，主成分以氧化物含量计算，包括：Fe

本发明NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备方法包括以下步骤：

步骤一：原材料混合：将各原料按计量比称量、混合；

步骤二：对主成分原料进行一次行星球磨：将主成分原料装入行星式球磨机球磨罐中，并按质量比装入足量的锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝(2±0.1)：1：(1±0.1)，以400±5r/min的转速球磨6±0.1h得到主成分的浆料；

步骤三：高温预烧：将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干，得到的粉料进行预烧，从室温起以2±0.5℃/min的升温速率升至900℃～1000℃，保温2～3h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按重量百分比将50wt％～60wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，24wt％～42wt％的无水乙醇和/或丁酮，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5r/min的转速球磨8±0.1h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入3wt％～10wt％的聚乙烯醇缩丁醛，2wt％～5wt％的聚乙二醇和/或邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸丁苄酯，继续球磨8±0.1h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备成厚度为0.01～0.1mm的生片；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温～500℃之间以1±0.5℃/min(偏差为±0.5℃/min)的速率升温，500～900℃之间以2.5±0.5℃/min(偏差为±0.5℃/min)的速率升温，900℃～烧结温度之间以1±0.5℃/min(偏差为±0.5℃/min)的速率升温，烧结温度保温2～4h，烧结温度～900℃之间以2.5±0.5℃/min(偏差为±0.5℃/min)的速率降温，900℃～室温之间随炉冷却；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

实施例1

本实施例NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备过程包括如下步骤：

步骤一：原材料混合，按照摩尔百分比分别取Fe

步骤二：将上述步骤一所得配料装入行星式球磨机球磨罐，并装入锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝2:1:1，以400±5r/min的转速球磨6h得到主成分的浆料；

步骤三：高温预烧，将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干后得到的粉料进行预烧，从室温起以2℃/min的升温速率升至900℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按质量百分比将60wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，33wt％的无水乙醇，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5r/min的转速球磨8h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入4wt％的聚乙烯醇缩丁醛，2wt％的聚乙二醇，继续球磨8h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备生片厚度为0.07mm；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温下以1℃/min的速率升温至500℃，以2.5℃/min的速率升温至900℃，以1℃/min的速率升温至1140℃并保温2h，以2.5℃/min的速率降温至900℃，随后随炉冷却至室温；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

本实施例制得的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片如图2(a)所示，可以看出，磁片表面平整、边缘无翘曲。

实施例2

本实施例NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备过程包括如下步骤：

步骤一：原材料混合，按照摩尔百分比分别取Fe

步骤二：将上述步骤一所得配料装入行星式球磨机球磨罐，并装入锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝2:1:1，以400±5转/min的转速球磨6h得到主成分的浆料；

步骤三：高温预烧，将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干后得到的粉料进行预烧，从室温起以2℃/min的升温速率升至900℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按质量百分比将55wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，35wt％的无水乙醇和丁酮(1:1混合)，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5r/min的转速球磨7.9h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入6wt％的聚乙烯醇缩丁醛，3wt％的聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯(1:1混合)，继续球磨8h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备生片厚度为0.05mm；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温下以1℃/min的速率升温至500℃，以2.5℃/min的速率升温至900℃，以1℃/min的速率升温至1120℃并保温4h，以2.5℃/min的速率降温至900℃，随后随炉冷却至室温；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

本实施例制得的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片如图2(b)所示，可以看出，磁片表面平整、边缘无翘曲。

实施例3

本实施例NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备过程包括如下步骤：

步骤一：原材料混合，按照摩尔百分比分别取Fe

步骤二：将上述步骤一所得配料装入行星式球磨机球磨罐，并装入锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝2:1:1，以400±5r/min的转速球磨6h得到主成分的浆料；

步骤三：高温预烧，将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干后得到的粉料进行预烧，从室温起以2℃/min的升温速率升至1000℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按质量百分比将50wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，37wt％的无水乙醇和丁酮(1:1混合)，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5r/min的转速球磨8h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入8wt％的聚乙烯醇缩丁醛，4wt％的聚乙二醇和邻苯二甲酸丁苄酯(1:1混合)，继续球磨8h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备生片厚度为0.04mm；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温下以1℃/min的速率升温至500℃，以2.5℃/min的速率升温至900℃，以1℃/min的速率升温至1130℃并保温2h，以2.5℃/min的速率降温至900℃，随后随炉冷却至室温；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

本实施例制得的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片如图2(c)所示，可以看出，磁片表面平整、边缘无翘曲。

实施例4

本实施例NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备过程包括如下步骤：

步骤一：原材料混合，按照摩尔百分比分别取Fe

步骤二：将上述步骤一所得配料装入行星式球磨机球磨罐，并装入锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝2:1:1，以400±5r/min的转速球磨6h得到主成分的浆料。

步骤三：高温预烧，将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干后得到的粉料进行预烧，从室温起以2℃/min的升温速率升至1000℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按质量百分比将50wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，41.5wt％的无水乙醇和丁酮(1:1混合)，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5转/min的转速球磨8.1h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入5wt％的聚乙烯醇缩丁醛，2.5wt％的聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯(1:1混合)，继续球磨7.9h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备生片厚度为0.03mm；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温下以1℃/min的速率升温至500℃，以2.5℃/min的速率升温至900℃，以1℃/min的速率升温至1140℃并保温2h，以2.5℃/min的速率降温至900℃，随后随炉冷却至室温；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

本实施例制得的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片如图2(d)所示，可以看出，磁片表面平整、边缘无翘曲。

实施例5

本实施例NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片的制备过程包括如下步骤：

步骤一：原材料混合，按照摩尔百分比分别取Fe

步骤二：将上述步骤一所得配料装入行星式球磨机球磨罐，并装入锆球和蒸馏水，且锆球：蒸馏水：原料＝2:1:1，以400±5r/min的转速球磨6h得到主成分的浆料；

步骤三：高温预烧，将上述步骤二中所得主成分浆料在干燥箱中烘干后得到的粉料进行预烧，从室温起以2℃/min的升温速率升至1000℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉；

步骤四：按质量百分比将60wt％上述步骤三高温预烧后的粉料，24wt％的无水乙醇和丁酮(1:1混合)，1wt％的三油酸甘油酯混合，加入2倍于预烧料的锆球，以400±5r/min的转速球磨8.1h；

步骤五：在上述步骤四所得浆料中加入10wt％的聚乙烯醇缩丁醛，5wt％的聚乙二醇和邻苯二甲酸丁苄酯(1:1混合)，继续球磨8h；

步骤六：流延成型：将上述步骤五制得的浆料脱泡后进行流延，制备生片厚度为0.1mm；

步骤七：高温烧结：对步骤六流延生片裁切并放入箱式电炉中高温烧结，烧结梯度如下：室温下以1℃/min的速率升温至500℃，以2.5℃/min的速率升温至900℃，以1℃/min的速率升温至1120℃并保温2h，以2.5℃/min的速率降温至900℃，随后随炉冷却至室温；烧结后，得到本发明所述NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片。

本实施例制得的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片如图2(e)所示，可以看出，磁片表面平整、边缘无翘曲。

将实施例1-5得到覆膜破碎后通过惠普HP 4291B阻抗分析仪测试得到在不同频率下的实部虚部(图1(a)-图1(e))，不同样品在13.56MHz下的测试数据汇总在表1中。

表1

综上可以看出，本发明的NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片可在小于1140℃下烧结得到，同时NFC用低损耗NiZn软磁铁氧体磁片在13.56MHz下具有较高的磁导率(μ′＝120～200)同时有极小的虚部(μ″小于3)而能够满足NFC天线的使用。本发明所使用NiZn软磁铁氧体的化工原料种类少，价格较为低廉，工艺过程简单高效，便于产业化推广。本发明采用NiZn软磁铁氧体，显著降低了因烧结收缩而带来的翘曲等问题，而且极大改善了软磁铁氧体磁片的电磁性能，满足了NFC、无线充电器等对软磁铁氧体性能指标的要求。

应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式的变通或改变均在本发明保护范围。