高飽和磁通密度MnZn鐵氧體的製作方法

2023-10-09 05:12:09 1

本發明涉及一種軟磁鐵氧體材料，尤其是指一種高飽和磁通密度mnzn鐵氧體材料。

背景技術：

mnzn鐵氧體廣泛用於電子、通訊領域作為能量存儲和轉換用材料。電子器件的小型化、高速化、高輸出功率要求mnzn鐵氧體器件能夠在大電流下仍然正常工作。但與軟磁金屬材料相比，mnzn鐵氧體的主要缺點是其飽和磁通密度（bs）較低，使mnzn鐵氧體抗大電流工作能力比軟磁金屬材料差。

此外，由於磁性元件本身產生的熱量以及高工作溫度環境，如汽車發動機周圍的電子元器件，使得實際鐵氧體磁心的工作溫度常常很高。這就要求鐵氧體材料在這一高溫度範圍不但磁心損耗低，而且飽和磁通密度高，以實現磁性元件在上述工作溫度範圍的小型化和高效化。

為了提高mnzn鐵氧體的飽和磁通密度，研究人員進行了大量的研究工作。包括主配方設計、添加劑加入和工藝優化等。比如公開號為cn1224224a和cn1627455a的專利文獻公布了一種高bs鐵氧體材料，通過把fe2o3的含量限制在53～55mol％、zno的含量限制在6.5～9.5mol%範圍，實現了材料的高溫高bs。但材料的飽和磁通密度還不夠高，有進一步提高的必要。又如公開號為cn1662470a、cn1294099、cn1404076a和cn1649039a的專利文獻公布了一種鐵氧體，通過在主配方中加入nio的方法來提高材料的高溫飽和磁通密度。但其常溫飽和磁通密度沒有提高，且高溫飽和磁通密度有進一步提高的必要。況且nio是貴金屬氧化物，價格相當昂貴，提高了鐵氧體材料的生產成本。

由於以上原因，需要開發一種飽和磁通密度高、損耗較低、成本低的mnzn鐵氧體材料。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種在室溫和高溫下飽和磁通密度高的mnzn鐵氧體材料。本發明的材料在25℃下的飽和磁通密度在600mt以上，100℃的飽和磁通密度在480mt以上。100℃的功率損耗在1500kw/m3以下。

通過提供以下內容的本發明達到了以上目的。

一種高飽和磁通密度mnzn鐵氧體，基本組成為按fe2o3、mno、zno總量計算的含有65～69mol%的fe2o3、16～20mol％的zno和餘量為mno組成。以主要成分100wt%作為計算基礎，還含有以bi2o3換算的氧化鉍100~600ppm、以cao換算的氧化鈣100~1000ppm、以sb2o3換算的氧化銻200~700ppm、以zro2換算的氧化鋯100~500ppm。

一種高飽和磁通密度mnzn鐵氧體，並且其基本組成滿足關係式：21.6×（x+0.52×z）-1529=常數。式中x為fe2o3的摩爾百分數，z為zno的摩爾百分數。並且關係式中常數的值為100。

一種高飽和磁通密度mnzn鐵氧體，基本組成為按fe2o3、mno、zno總量計算的含有66.0～67.1mol%的fe2o3、16～18mol％的zno和餘量為mno組成。其特徵在於：以主要成分100wt%作為計算基礎，還含有以bi2o3換算的氧化鉍200~500ppm、以cao換算的氧化鈣400~800ppm、以sb2o3換算的氧化銻200~500ppm、以zro2換算的氧化鋯200~400ppm。

用以上方法得到的mnzn鐵氧體材料，得到的高飽和磁通密度mnzn鐵氧體在25℃下的飽和磁通密度在600mt以上，100℃的飽和磁通密度在480mt以上。100℃的功率損耗在1500kw/m3以下。

具體實施方式

實施例1

以表1所示的主配方含量稱取fe2o3、mno、zno原材料進行溼式混合，然後850℃下預燒2小時。根據主配方的重量，向預燒後的混合物中加入600ppm的cao、400ppm的bi2o3、300ppm的sb2o3和300ppm的zro2，溼式砂磨，得到一種鐵氧體料漿。向料漿中加入按鐵氧體粉末重量計算的1wt％的pva粘結劑，進行噴霧造粒。在一定的壓力下把造粒後的粉料成型為測試用的標準環形鐵氧體磁心。把成型體在控制氧分壓的條件下於1350℃燒結5小時。冷卻階段在平衡o2－n2的氣氛下進行，最終得到外徑為25mm、內經為15mm、高為7mm的環形燒結體。通過x螢光分析儀，檢測鐵氧體磁心的最終組成與設計組成是否一致。

用iwatsu-8219交流b-h分析儀在100khz、200mt條件下測試磁心的體積功耗（pcv）；用iwatsu-8219交流b-h分析儀在50hz、1194a/m條件下測試磁心的飽和磁通密度（bs）。

從表1看出，主配方在本發明範圍內，材料的室溫和高溫飽和磁通密度高，損耗低。主配方超出本發明範圍，或者材料的室溫和高溫飽和磁通密度低，或者損耗高。

實施例2

磁心的製備工藝與實施例1相同。只是主配方中fe2o3、mno、zno含量固定為66.05mol％的fe2o3、15.95mol％的mno和18.00mol％的zno。添加劑的加入量如表2所示。

從表2可以看出，添加劑在本發明範圍內，材料的室溫和高溫飽和磁通密度高，損耗低。主配方超出本發明範圍，材料的室溫和高溫飽和磁通密度低，損耗高。

表1

表2。