玻璃掺杂对NiCuZn铁氧体烧结特性和磁性能的影响文献综述

 2021-10-08 06:10

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文献综述

1.引言

低温烧结NiCuZn铁氧体已经被广泛应用于多层片式电感器和电磁干扰抑制器件中。比传统的绕线器件相比，这些片式器件在小型化和磁屏蔽等性能方面具有很大的竞争优势[1]。低温共烧铁氧体的开发和应用使得片式电感的发展也取得了巨大的进步。良好的高频特性和低的烧结温度使NiCuZn铁氧体已成为目前低温共烧铁氧体的首选材料。目前，国内外许多的研究工作者对其各种物理性能开展了大量的研究，并取得了很多的成果[2]。

传统的陶瓷工艺制备的NiCuZn铁氧体材料烧结温度一般都在1000℃以上，而掺入适当的低熔助烧剂，可降低材料的烧结温度。目前为止，Bi2O3，V2O5，MoO3等各种低熔氧化物以及一些低熔玻璃均作为助烧剂被引入到NiCuZn铁氧体中，也取得了一定的效果[3]。

2.NiCuZn概述

2.1NiCuZn铁氧体晶体结构

NiCuZn铁氧体属于典型的尖晶石结构。尖晶石结构属立方体晶系(氧离子作面心立方堆积)，化学分子式为MeFe2O4，其中Me2 是指离子半径与二价铁离子Fe2 相近的二价金属离子或平均化学价为二价的多种金属离子组。尖晶石型晶体结构的一个晶胞共有56个离子，相当于8个MeFe2O4，其中有24个金属离子，32个氧离子[4]。图1表示了一个尖晶石结构的单元晶胞。每个晶胞实际上可以分为8个小立方体，这8个小立方体又可分为两类，每类各有4个。每两个共边的小立方体是同类的，每两个共面的小立方体分属于不同类型的结构。在每个不同类型的小立方体内都有4个氧离子。在8个小立方体中，氧离子都位于体对角线中点至顶点的中心。由于氧离子比较大，金属离子比较小，而以氧离子作为密堆积结构，金属离子都填充在氧离子密堆积的空隙中。氧离子之间存在两种空隙，即八面体空隙和四面体空隙。在尖晶石晶胞中，氧离子密堆积后构成了64个四面体空隙和32个八面体空隙。但每个晶胞共有8个MeFe2O4分子，由于化学价平衡的结果，只有8个金属离子Me占A位，16个金属离子Fe占B位。就是说只有24个空隙被金属离子填充，而72个空隙是缺位[5]。

图1铁氧体晶体结构

在尖晶石铁氧体相结构中，金属离子占A﹑B位的趋势有一定的倾向性，其顺序为：Zn2 ，Cd2 ，Mn2 ，Fe3 ，V6 ，Co2 ，Fe2 ，Cu1 ，Mg2 ，Li1 ，Al3 ，Cu2 ，Mn3 ，Ti4 ，Ni2 ，Cr3 。愈在前面的离子占A位的倾向性愈强，如Zn2 ，Cd2 特喜占A位；愈在后面的离子占B位的倾向性愈强，如Ni2 ，Cr3 特喜占B位。中段是对A﹑B位倾向性不显著的离子，一般倾向于混合型分布。因此，有三种或三种以上的金属离子组成多元尖晶石铁氧体时，将按照它们占A﹑B位的倾向程度进行分布。此外，占A位或B位的金属离子进行离子置换，还可在极大程度上改变金属离子的原来分布。以上尖晶石铁氧体金属离子占位及替代的特点，为其掺杂改性提供了十分有利的条件。

2.2低温共烧NiCuZn铁氧体改性

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