低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法
2023-10-04 04:25:19
低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法。該材料由主成分和副成分組成，主成分及含量以氧化物計算為：Fe2O353～55mol%、ZnO6～8mol％、MnO35～37mol％及NiO1～4mol%；按主成分總重量計的副成分為：SiO2100～250ppm、CaCO3150～1600ppm、Nb2O550～500ppm、ZrO2?50～300ppm、SnO2200～6000ppm和Co2O3500～2000ppm。本發明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法具有以下優點：設計合理，同時可以利用現有的生產設備就能夠實現磁芯低損耗及飽和磁通密度的提高，具有良好的直流疊加特性和儲能特性。
【專利說明】低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於軟磁鐵氧體材料領域，具體涉及一種MnZn鐵氧體材料及其製備方法，尤其涉及一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]伴隨著可攜式移動電子設備的普及，多媒體通信、數字網絡的高速發展，以及電磁兼容和抗電磁幹擾等領域的需求，目前對功率鐵氧體材料提出了更高更新的要求。隨著新興應用領域的擴充，對功率MnZn鐵氧體除了要求低的損耗之外，還要求有高的飽和磁通密度。低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體的製備，除選用合適的主配方設計外，合適的微量添加物及其組合也是十分重要的。
[0003]中國專利申請(CN200810236002.5)、(CN200810163736.5)、(CN200610051942.8)、(CN201110213879.4)、(CN201110375322.0)、(CN200610051943.2)等通過選擇主配方組成、
添加劑設計和燒結 方式來提高MnZn鐵氧體的飽和磁通密度，但沒有對NiO的添加進行詳細研究。而本發明人發現，NiO的添加對提高飽和磁通密度比較顯著。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決的技術問題是提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法，經過該方法得到的MnZn功率鐵氧體，其功耗得到較大幅度降低，飽和磁通密度得到較大幅度的提高。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是:提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，主成分及含量以氧化物計算為=Fe2O353 ~55mol%、ZnO 6 ~8mol %、MnO 35 ~37mol %及 NiO I ~4mol% ;按主成分總重量計的副成分為:Si02 1 00 ~250ppm、CaCO3 150 ~1600ppm、Nb2O5 50 ~500ppm、ZrO2 50 ~300ppm、SnO2 200 ~6000ppm 和 Co2O3 500 ~2000ppm。
[0006]在本發明一個較佳實施例中，所述的主成份中以氧化物計算NiO的含量為1.5~
3.2mol%。
[0007]在本發明一個較佳實施例中，所述的主成份中以氧化物計算NiO的含量為
2.2mol%。
[0008]本發明的另一個目的是提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的製備方法，其特徵在於，所述的製備方法依次包括下述步驟:
(1)稱取主成分原料進行溼式混合；
(2)步驟(1)得到的粉料進行預燒；
(3)步驟(2)得到的預燒料中加入副成分原料進行溼式砂磨處理，得到料漿；
(4)步驟(3)得到的料漿加入粘結劑進行噴霧造粒並成型；
(5)步驟(4)得到的成型體在1250~1350°C的範圍下進行燒結。
[0009]在本發明一個較佳實施例中，所述的步驟(4)中所述的燒結過程是在氧氣和氮氣的混合氣體的環境進行，其中在燒結過程中的保溫段氧分壓的範圍為:6~10%。
[0010]本發明的有益效果是:本發明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法，通過限制材料主成分、副成分組成特別是主成份NiO的用量，配合適當的燒結工藝，實現了所提供的鐵氧體磁芯，在100°C下的體積功耗(Pcv)在320kW/m3以下(測試條件:IOOkHz，200mT)，飽和磁通密度在470mT以上(測試條件:1200A/m，50Hz)。
[0011]與現有技術相比，本發明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其製備方法具有以下優點:設計合理，同時可以利用現有的生產設備就能夠實現磁芯低損耗及飽和磁通密度的提高。具有良好的直流疊加特性和儲能特性。
【具體實施方式】
[0012]以下為本發明的【具體實施方式】，對本發明的技術特徵做進一步的說明，但是本發明並不限於這些實施例。
[0013]實施例1
將由 54.0mo 1% 的 Fe2O3,6.0mo 1% 的 ZnO, 36.0mo 1% 的 MnO 及 4.0mo 1% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機中混合I小時，然後在850°C下預燒2小時。以預燒後的粉料質量為基準，在上述預燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:150ppm的SiO2, 1000ppm的CaCO3,400ppm的Nb2O5, 1000ppm的SnO2, 200ppm的ZrO2及800ppm的Co203。然後進行二次砂磨2小時,加入PVA後進行噴霧造粒，成型為Φ25的標準環形磁芯進行燒結。在1300°C下保溫5小時，氧分壓維持在10%。
[0014]用CH2335型 損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結果為315kW/m3，用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結果為 471mT。
[0015]比較例I
與實施例1相同，只是把保溫段的氧分壓改為3%。用CH2335型損耗測試儀在100kHz/200mT、100°C下測試樣品的損耗，結果為386kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz/1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結果為453mT。
[0016]實施例2
將由 54.5mol% 的 Fe2O3,6.5mol% 的 ZnO, 36.2mol% 的 MnO 及 2.8mol% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機中混合I小時，然後在850°C下預燒2小時。以預燒後的粉料質量為基準，在上述預燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:150ppm的Si02,800ppm的CaCO3, 300ppm的Nb2O5,800ppm的SnO2, 300ppm的ZrO2及700ppm的Co2O3。然後進行二次砂磨2小時,加入PVA後進行噴霧造粒，成型為Φ25的標準環形磁芯進行燒結。在1300°C下保溫5小時，氧分壓維持在10%。
[0017]用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結果為298kff/m3,用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結果為 475mT。
[0018]比較例2
與實施例2相同，只是把主成分改為53.0mo 1%的Fe2O3,6.0mo 1%的ZnO，36.0mo 1%的MnO及5.0mo 1%的NiO。用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100°C下測試樣品的損耗，結果為423kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結果為455mT。[0019]實施例3
將由 55mol% 的 Fe2O3,6.3mol% 的 ZnO, 36.5mol% 的 MnO 及 2.2mol% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機中混合I小時，然後在850°C下預燒2小時。以預燒後的粉料質量為基準，在上述預燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:200ppm的Si02，800ppm的CaCO3, 250ppm的Nb2O5,800ppm的SnO2, 200ppm的ZrO2及900ppm的Co2O3。然後進行二次砂磨2小時，加入PVA後進行噴霧造粒，成型為Φ25的標準環形磁芯進行燒結。在1300°C下保溫5小時，氧分壓維持在10%。
[0020]用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結果為281kff/m3,用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結果為 478mT。
[0021]比較例3
與實施例3相同，只是把主成分改為54.5mol%的Fe2O3,8.0mo 1%的ZnO, 37.0mo 1%的MnO及0.5mol%的NiO。用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100°C下測試樣品的損耗，結果為456kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結果為448mT。
[0022]本發明中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
[0023]儘管對本發明已作出了詳細的說明並引證了一些具體實例，但是對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發明的精神和範圍可作各種變化或修正是顯然的。
【權利要求】
1.一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，其特徵在於，主成分及含量以氧化物計算為:Fe203 53~55mol%、ZnO 6~8mol%、MnO 35~37mol%及NiO I~4mol% ;按主成分總重量計的副成分為:SiO2 100~250ppm、CaCO3 150~1600ppm、Nb2O5 50 ~500ppm、ZrO2 50 ~300ppm、SnO2 200 ~6000ppm 和 Co2O3 500 ~2000ppm。
2.如權利要求1所述的低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，其特徵在於，所述的主成份中以氧化物計算NiO的含量為1.5~3.2mol%。
3.如權利要求2所述的低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，其特徵在於，所述的主成份中以氧化物計算NiO的含量為2.2mol%。
4.權利要求1-3之一所述的一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的製備方法，其特徵在於，所述的製備方法依次包括下述步驟: (I)稱取主成分原料進行溼式混合； (2 )步驟(1)得到的粉料進行預燒； (3)步驟(2)得到的預燒料中加入副成分原料進行溼式砂磨處理，得到料漿； (4)步驟(3)得到的料漿加入粘結劑進行噴霧造粒並成型； (5)步驟(4)得到的成型體在1250~1350°C的範圍下進行燒結。
5.根據權利要求4所述的低 損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的製備方法，其特徵在於，所述的步驟(4)中所述的燒結過程是在氧氣和氮氣的混合氣體的環境進行，其中在燒結過程中的保溫段氧分壓的範圍為:6~10%。
【文檔編號】C04B35/622GK103964832SQ201410168745
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】高龐, 李思秋, 陶佳棟, 張建明, 王育偉, 張維 申請人:蘇州天源磁業有限公司