本發(fā)明涉及鐵氧體技術領域，尤其涉及一種寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料及其制備方法。

背景技術：

近年來，隨著鐵氧體在通信、it產業(yè)、汽車產業(yè)、航空航天領域、艦船及國防武器裝備系統(tǒng)等各行業(yè)的廣泛應用，現代通信設備的戶外設施、衛(wèi)星等設備，無論在炎熱的熱帶還是寒冷的寒帶地區(qū)，不僅要求耐高溫，還要承受嚴寒。這就要求所使用的元器件具有寬溫、高穩(wěn)定、長壽命的優(yōu)良特性。

但是，現有技術中的錳鋅鐵氧體材料存在在-55℃至125℃溫度區(qū)間、頻率在1khz和700khz電感變化大的問題，從而嚴重影響電感器在極端低溫條件下輸出穩(wěn)定性。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料及其制備方法。本發(fā)明的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料可應用于電子電路寬帶變壓器、濾波電感等中，其能夠在很大程度上解決現有軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應用范圍小的技術問題。

本發(fā)明的具體技術方案為：一種寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料，包含主成分，所述主成分由以下物質組成：占53.0-54.0mol％的fe2o3，以mno換算計占29.5-30.5mol％的mn3o4，占16.0-17.0mol％的zno。

本發(fā)明的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料，為了得到較高的磁導率值，通過增加fe2o3的含量，以及減少zno的含量來實現，由于需要保持在-55℃下的磁導率，fe2o3和zno的含量需要搭配調整來實現。本發(fā)明人通過長期研究發(fā)現：當fe2o3和zno的含量在上述特定范圍內時，可以同時滿足磁導率和寬溫的要求，當fe2o3含量低于上述特定范圍時，在-55℃下的磁導率將低于3300。當fe2o3的含量高于上述特定范圍時，在125℃下的磁導率將高于5500。

作為優(yōu)選，該寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料還包括第一副成分co2o3，以主成分為基礎，co2o3的含量為0.05-0.3wt％。

在本發(fā)明中，第一副成分co2o3的主要作用是：通過添加co2o3可以生成k1正值很大的cofe2o4，由于co²⁺的k1值很大，所以組成中cofe2o4含量的多少在很大程度上決定了材料的ii峰位置，從而可以兼顧在-55℃和125℃下的磁導率變化。由于co²⁺不僅對k1有影響，而且會使k2增加，如果fe²⁺或co²⁺過量的話，會導致高溫下k1值遠大于零，而且隨著溫度的升高，k1值增大，對應的μi～t曲線在高溫區(qū)明顯下降，出現較大的負溫度系數，綜合利用fe²⁺和co²⁺對k1的補償作用，若fe²⁺和co²⁺的比例適當，k1值可能有多個補償點，對應的μi～t曲線在較寬的溫度范圍較平坦，由此可獲得寬溫低溫度系數材料，另外磁滯系數與磁導率有一定的對應關系，磁導率高的材料磁滯系數亦小，相反磁導率低的材料磁滯系數大，而磁導率與k1的倒數呈正比，顯然，磁滯系數與k1有著內在的聯系，調節(jié)fe²⁺與co²⁺的含量，使k1值趨近于零，減小磁滯系數，提高磁導率。本發(fā)明人通常長期研究后發(fā)現：主成分及第一副成分控制在上述特定范圍以內的軟磁鐵氧體材料，在-55℃下的磁導率μi為4400±25％(3300-5500)(測試條件f＝10khz，u＝0.05v)，在125℃下的磁導率μi為4400±25％(3300-5500)(測試條件f＝10khz，u＝0.05v)，比磁導率溫度系數αμr(-55℃-125℃)(測試條件f＝10khz，u＝0.05v)小于0.86×10^-6/℃。

作為優(yōu)選，該寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料還包括第二副成分，以主成分為基礎，第二副成分的含量為：caco3占0.05-0.15wt％，nb2o5占0.01-0.04wt％，tio2占0.01-0.3wt％，zro2占0.01-0.04wt％。

作為優(yōu)選，該寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料在-55℃下的磁導率μi為3300～5500，測試條件f＝10khz，f＝800khz，u＝0.05v；在125℃下的磁導率μi為3300～5500，測試條件f＝10khz，f＝800khz，u＝0.05v；比磁導率溫度系數αμr(-55℃-125℃，測試條件f＝10khz，u＝0.05v)小于0.86×10^-6/℃。

一種寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：稱取主成分，主成分中由占53.0-54.0mol％的fe2o3，以mno換算計占29.5-30.5mol％的mn3o4，占16.0-17.0mol％的zno組成；在砂磨機中加入去離子水進行混合和破碎35-45min，再循環(huán)混合8-12min后進行噴霧造粒，得到噴霧料。

(2)預燒：將噴霧料放入回轉窯預燒爐中，在840-860℃下進行預燒，得到預燒料。

(3)二次砂磨：在預燒料中加入以下預燒料重量百分比的副成分：co2o30.05-0.3wt％，caco30.05-0.15wt％，nb2o50.01-0.04wt％，tio20.01-0.3wt％，zro20.01-0.04wt％；然后將物料放入臥式通過式研磨機中，加入去離子水進行二次砂磨，得到粒度分布為x50＝1.0-1.3μm，x99＝2.0-4.0μm的二次砂磨料。

(4)噴霧造粒和成型：在二次砂磨料中加入其質量0.04-0.12wt％的pva和0.001-0.05wt％的消泡劑，接著在噴霧塔中進行噴霧造粒成50-200μm的顆粒；然后將顆粒加工成型為密度為3.00-3.15g/cm³的毛坯。其中，pva的作為其增強物料的可塑性和粘結性，使物料易于成型。

(5)燒結：在空氣中按0.5-3℃\min的升溫速率升溫到890-910℃，然按2-5℃\min的升溫速率升溫到在1270-1290℃，此期間氧含量控制0-1％，到達目標溫度后下燒結4-7小時，燒結時的氧含量為3-8％，然后在平衡氧分壓氣氛(氧含量0-3％)中冷卻到室溫，制得成品。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，預燒時的進料量為240-260kg/h。

作為優(yōu)選，步驟(3)中，二次砂磨時，以干粉計，進料量為231-235kg/h。

作為優(yōu)選，步驟(4)中，成型后的毛坯為尺寸為h25*15*8mm的標準樣環(huán)毛坯。

與現有技術對比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料可應用于電子電路寬帶變壓器、濾波電感等中，其能夠在很大程度上解決現有軟磁鐵氧體材料在極端條件下的應用范圍小的技術問題。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

一種寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料，包括：

主成分，所述主成分由以下物質組成：占53.0-54.0mol％的fe2o3，以mno換算計占29.5-30.5mol％的mn3o4，占16.0-17.0mol％的zno。

副成分，以主成分為基礎，副成分包括：co2o3占0.05-0.3wt％；caco3占0.05-0.15wt％，nb2o5占0.01-0.04wt％，tio2占0.01-0.3wt％，zro2占0.01-0.04wt％。

該材料的特性為：在-55℃下的磁導率μi為3300～5500，測試條件f＝10khz，f＝800khz，u＝0.05v；在125℃下的磁導率μi為3300～5500，測試條件f＝10khz，f＝800khz，u＝0.05v；比磁導率溫度系數αμr(-55℃-125℃，測試條件f＝10khz，u＝0.05v)小于0.86×10^-6/℃。

實施例1-6以及對比例1-6中各原料含量為：

實施例7

實施例1的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：稱取主成分；在砂磨機中加入去離子水進行混合和破碎40min，再循環(huán)混合10min后進行噴霧造粒，得到噴霧料。

(2)預燒：將噴霧料放入回轉窯預燒爐中，在850℃下進行預燒，得到預燒料。其中預燒時的進料量為250kg/h。

(3)二次砂磨：在預燒料中加入副成分；然后將物料放入臥式通過式研磨機中，加入去離子水進行二次砂磨，得到粒度分布為x50＝1.0-1.3μm，x99＝2.0-4.0μm的二次砂磨料；其中二次砂磨時，以干粉計，進料量為233kg/h。

(4)噴霧造粒和成型：在二次砂磨料中加入其質量0.08wt％的pva和0.002wt％的消泡劑，接著在噴霧塔中進行噴霧造粒成50-200μm的顆粒；然后將顆粒加工成型為密度為3.10g/cm³的毛坯；該毛坯為尺寸為h25*15*8mm的標準樣環(huán)毛坯。

(5)燒結：在空氣中按1.5℃\min的升溫速率升溫到900℃，然按3.5℃\min的升溫速率升溫到在1280℃，此期間氧含量控制0.5％，到達目標溫度后下燒結5.5小時，燒結時的氧含量為6％，然后在平衡氧分壓氣氛(氧含量1.5％)中冷卻到室溫，制得成品。

實施例8

實施例2的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：稱取主成分；在砂磨機中加入去離子水進行混合和破碎35min，再循環(huán)混合8min后進行噴霧造粒，得到噴霧料。

(2)預燒：將噴霧料放入回轉窯預燒爐中，在840℃下進行預燒，得到預燒料。其中預燒時的進料量為240kg/h。

(3)二次砂磨：在預燒料中加入副成分；然后將物料放入臥式通過式研磨機中，加入去離子水進行二次砂磨，得到粒度分布為x50＝1.0-1.3μm，x99＝2.0-4.0μm的二次砂磨料；其中二次砂磨時，以干粉計，進料量為231kg/h。

(4)噴霧造粒和成型：在二次砂磨料中加入其質量0.04wt％的pva和0.001wt％的消泡劑，接著在噴霧塔中進行噴霧造粒成50-200μm的顆粒；然后將顆粒加工成型為密度為3.00g/cm³的毛坯；該毛坯為尺寸為h25*15*8mm的標準樣環(huán)毛坯。

(5)燒結：在空氣中按0.5℃\min的升溫速率升溫到890℃，然按2℃\min的升溫速率升溫到在1270℃，此期間氧含量控制0.1％，到達目標溫度后下燒結7小時，燒結時的氧含量為3％，然后在平衡氧分壓氣氛(氧含量0.1％)中冷卻到室溫，制得成品。

實施例9

實施例3的寬溫寬頻低比磁導率溫度系數的錳鋅高磁導率材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：稱取主成分；在砂磨機中加入去離子水進行混合和破碎45min，再循環(huán)混合12min后進行噴霧造粒，得到噴霧料。

(2)預燒：將噴霧料放入回轉窯預燒爐中，在860℃下進行預燒，得到預燒料。其中預燒時的進料量為260kg/h。

(3)二次砂磨：在預燒料中加入副成分；然后將物料放入臥式通過式研磨機中，加入去離子水進行二次砂磨，得到粒度分布為x50＝1.0-1.3μm，x99＝2.0-4.0μm的二次砂磨料；其中二次砂磨時，以干粉計，進料量為235kg/h。

(4)噴霧造粒和成型：在二次砂磨料中加入其質量0.12wt％的pva和0.05wt％的消泡劑，接著在噴霧塔中進行噴霧造粒成50-200μm的顆粒；然后將顆粒加工成型為密度為3.15g/cm³的毛坯；該毛坯為尺寸為h25*15*8mm的標準樣環(huán)毛坯。

(5)燒結：在空氣中按3℃\min的升溫速率升溫到910℃，然按5℃\min的升溫速率升溫到在1290℃，此期間氧含量控制1％，到達目標溫度后下燒結4小時，燒結時的氧含量為8％，然后在平衡氧分壓氣氛(氧含量3％)中冷卻到室溫，制得成品。

性能測試

將燒結好的樣環(huán)用惠普的hp4284alcr測試儀進行電感測試。測試條件分別為：-55℃，25℃，125℃；f＝10khz，f＝800khz；u＝0.05v，將電感換算成磁導率，各實施例與對比例的材料的性能如下表所示：

由上表中數據對比可見：在測試條件(f＝10khz，f＝800khz，u＝0.05v)下，本發(fā)明軟磁材料在-55℃下的磁導率μi為4400±25％(3300～5500)，在125℃下的磁導率μi為4400±25％(3300～5500)，在測試條件(f＝10khz，u＝0.05v)下材料比磁導率溫度系數αμr(-55℃～125℃)(小于0.86×10^-6/℃。由此可見，本發(fā)明軟磁鐵氧體材料同時具備了寬溫寬頻低比磁導率溫度系數，具有非常好的市場前景。

本發(fā)明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。