摘要：以去離子水和無水乙醇作分散劑，用普通陶瓷燒結法制備了Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4（x =0.5、0.6）鐵氧體材料。測試和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|隨頻率的變化鐵氧體材料。測試和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|隨頻率的變化，鐵氧體材料。測試和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|隨頻率的變化，表明x =0.6、無水乙醇作分散劑的材料性能較優。
  關鍵詞：Li-Zn鐵氧體；磁性能參數；分散劑

  Measurement and Analysis of the Magnetic Parameters of Li-Zn Ferrite
LI Jin-yang, ZHANG Huai-wu, ZHONG Hui
Department of Micro-electronics and Solid-electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
  Abstract: The Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4 (x=0.5、0.6) ferrite material is prepared by usual ceramic technology, using distilled water and anhydrous alcohol as dispersion agent. Then the frequency dependence of μ'、μ"、Q、|Z| was measured and analysed. It shows that better properties can be obtained for x=0.6 and the dispersion agent of anhydrous alcohol.
Key words: Li-Zn ferrite; magnetic parameters; dispersion agent

1 引言

    Li系鐵氧體是一類應用較為廣泛的微波鐵氧體材料，居里溫度高，溫度穩定性好，磁致伸縮系數與磁晶各向異性常數比值較低，磁滯回線呈矩形特征，剩磁對應力的靈敏性也較低，所以適合用于微波鎖式移相器及高功率器件。并且此材料具有很好的高頻軟磁特性和較低的燒結溫度[1]。該材料的主要問題是，在燒結過程中Li容易揮發，由此導致Fe3+還原為Fe2+，使材料的電阻率降低，損耗增大[2]。目前，對Li-Zn鐵氧體材料的研究僅處于起步階段，所以本課題從基礎研究入手，在不摻雜的情況下，制備兩種不同配方的Li-Zn鐵氧體材料，然后對材料的μ'、μ"、Q和|Z|值進行測試與分析，為進一步研究Li-Zn鐵氧體材料提供實驗和數據基礎。

2 實驗

2.1 材料配方

    實驗所需的基本材料為Fe2O3，Li2CO3和ZnO。Li-Zn鐵氧體的配方為Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4（x=0.5、0.6）。x=0.5時，Fe2O3，Li2CO3，ZnO的質量分數分別為78.35%，4.02%，17.63%。x=0.6時，三種材料的質量分數分別為75.86%，3.19%，20.95%[3]。按以上的質量分數對材料進行稱量和混合。

2.2 樣品制備

    將混合好的材料倒入球磨罐中，分別加入去離子水和無水乙醇作分散劑，球∶料∶分散劑的體積比為2∶1∶1。一次球磨4h后倒出漿料，將其放入烘箱內，在80℃下烘干，研磨后過80目篩。然后在燒結爐內進行預燒，預燒的升溫速率為160℃/h，升溫至800℃時保溫2h。待冷卻后取出，再進行6h的二次球磨，經80℃烘干、研磨后，將粉體再過120目篩。將篩后的粉體按質量比為8∶1的比例加入聚乙烯醇做粘合劑進行造粒。造粒后，利用模具，用油壓機將粉料壓制成環形坯件。在1160℃下燒結，形成ø15×ø7×4mm待測的環形樣品。

2.3 樣品測試

    將每個磁環繞銅線10匝，用HP4284分析儀測量0~10MHz頻率下Li-Zn鐵氧體材料的μ'、μ"、Q和|Z|值。

3 結果與討論

    圖1~4示出了兩種不同配方、兩種不同分散劑的樣品，0~10MHz范圍復數磁導率的μ'、μ"、品質因數Q、阻抗的模|Z|隨頻率變化的曲線。

    圖1表明，隨著頻率的升高，四種樣品的μ'曲線都是先平緩減小，再平緩增大，然后急劇減小。因此都存在一個最佳應用頻率范圍，大約為0~4MHz。同時在相同頻率下，x=0.6、乙醇作分散劑的樣品μ'值明顯高于其它三個樣品的μ'值，也就是單位體積鐵磁體在動態磁化過程中的磁能存儲能力最強。相同頻率下x=0.5，水作分散劑樣品的μ'值最小。

    圖2 表明，在較低頻率時μ'都是先減小，再增大，μ'最小的頻率點都在0.4MHz。也就是單位體積的鐵磁體在交變磁場中每磁化一周的磁能損耗最小頻率點在0.4MHz。相同頻率下x=0.6、乙醇作分散劑樣品的μ'值最大。

    圖3 表明，在較低頻率時各樣品Q值都是先增大，再減小，Q值最大的頻率點都是約0.4MHz，也就是軟磁材料在被交流磁化時，存儲能量和損耗能量之比的最大值對應的頻率都在0.4MHz。在相同頻率下，x=0.6、乙醇作分散劑樣品的Q值最大。

    圖4 表明，隨著頻率的升高，四個樣品的|Z|值逐漸增大，也就是磁能與電能的總損耗隨頻率的增高而增大。在相同的頻率下，x=0.6、乙醇作分散劑樣品的|Z|值最大。

4 結論

    （1）x=0.6、乙醇作分散劑制備的材料的μ'、Q較大，因此材料的性能較優。
    （2）用無水乙醇作分散劑的材料性能要優于用水作分散劑的材料。
    （3）在通常的應用中，材料應用頻率范圍不是很高，不宜大于2MHz，否則材料的損耗過大。

參考文獻
[1] 宛德福，馬興隆. 磁性物理學[M]. 成都：電子科技大學出版社，1994.
[2] 胡國光. 磁性材料[M]. 合肥：安徽大學出版社，1990.
[3] 張懷武，周海濤，劉穎力. 抗電磁干擾材料及元器件工藝[M]. 成都：電子科技大學出版社，2001.(end)