專利名稱：寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料與其制得的磁芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本明涉及一種鐵氧體材料及由該材料所制得的磁芯的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
材料的磁導(dǎo)率較高時，較少的線圈匝數(shù)就可以獲得需求的電感量，進(jìn)而有效地降 低線圈的直流電阻及由其引起的損耗；其次，使用磁導(dǎo)率高的材料能明顯減小變壓器的體 積，有利于器件和系統(tǒng)的小型化、輕量化。這些特點順應(yīng)了電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，目前其產(chǎn) 量已占全部軟磁鐵氧體總產(chǎn)量的25%以上。隨著通信、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等電子信息產(chǎn)業(yè)的高 速發(fā)展，其市場需求以年均20%以上的速度高速增長。因此，國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)對高磁導(dǎo)率 MnZn鐵氧體的研究都非常重視，研究成果不斷涌現(xiàn)。材料研究進(jìn)展早期高導(dǎo)材料的發(fā)展只 是片面追求高磁導(dǎo)率和一定的居里溫度。然而，這種材料在實際中的應(yīng)用十分有限，應(yīng)用市 場大量的需求要求材料不僅要具有高的初始磁導(dǎo)率，同時必須具有良好的溫度特性、頻率 特性、低的損耗、高的阻抗和良好的疊加性能等。這就要求在提高磁導(dǎo)率的同時，兼顧其他 性能參數(shù)，使材料性能達(dá)到一個很好的平衡。高磁導(dǎo)率領(lǐng)域的研究已經(jīng)從簡單的追求高磁導(dǎo)率方面轉(zhuǎn)移到提高綜合性能上來， 這是當(dāng)前高磁導(dǎo)率鐵氧體的發(fā)展趨勢，目前市場對許多材料性能都提出了寬溫的要求。磁 導(dǎo)率具有寬溫特性?，F(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施，如中繼器、增音機(jī)、微波接力站、海底電纜、 光纜水下設(shè)備等，不僅要求耐高溫，還要承受嚴(yán)寒，要求通信設(shè)備都能可靠穩(wěn)定地工作。因 而很多客戶都要求材料在-40°C +80°C，甚至到125°C的寬溫范圍，電感都能滿足要求，這 就要求材料從低溫到高溫都具有很高的磁導(dǎo)率。而目前一般的高磁導(dǎo)率材料在0°C以下時， 初始磁導(dǎo)率會急速下降，以致磁芯電感不能達(dá)到要求，導(dǎo)致上述設(shè)備不能正常工作。TDK公 司的H5C4和FDK公司的2H15B，是這類滿足寬溫要求的材料的典型代表。國內(nèi)還未見有相 關(guān)材料出現(xiàn)，這類材料目前主要還是要依賴進(jìn)口。
公開日為CN101404197A，
公開日為2009年4月8日，發(fā)明名稱為“一種錳鋅軟磁鐵 氧體材料及所得磁芯的制備方法”的中國發(fā)明專利申請公開了一種錳鋅軟磁鐵氧體材料， 其配方中含有按摩爾份計的氧化鐵52 54mol %，四氧化三錳27 33mol %，氧化鋅15 19mol%。由該材料制得的磁芯應(yīng)用于節(jié)能照明、高頻通訊領(lǐng)域，且在不同工作溫度下具有 一致的電感量、低損耗及高使用頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是開發(fā)一種應(yīng)用于有寬溫要求的通信設(shè)備上的軟磁鐵氧體材 料，此材料的開發(fā)符合了鐵氧體材料的技術(shù)發(fā)展方向，材料無論在高溫還是低溫都具有較 高的初始磁導(dǎo)率。為了解決上述問題，我們通過確保材料常溫具有較高的初始磁導(dǎo)率的同時，提高 了材料在低溫時的初始磁導(dǎo)率，從而達(dá)到寬溫高磁導(dǎo)率的目的。具體的實現(xiàn)方法是通過對
3基方中的氧化鐵和氧化鋅的比值的調(diào)整再輔以添加劑的配合來實現(xiàn)對磁導(dǎo)率的溫度特性 II峰值的精確控制，使其落在負(fù)溫區(qū)域，從而實現(xiàn)提高低溫時的初始磁導(dǎo)率。材料具有了寬 溫的磁導(dǎo)率的特性后，應(yīng)用在上述設(shè)備上后，使得它們不僅能耐高溫，還能承受嚴(yán)寒。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種寬溫高磁導(dǎo)率猛鋅軟磁鐵 氧體材料，其特征在于主配方包括:Fe20350. 5 52. 5mol%, MnO 24. 5 26. 5mol%, ZnO 21 25%，同時還包括以下輔料第一輔料組，其含有CaC03、Cu0、Nb2O5中的一種或兩種以上的混合， 含量為100 500ppm ；第二輔料組，其含有Mo03、Bi03、Si02中的一種或兩種以上的混合，含量為 100 2000ppm。第一輔料組及第二輔料組中的至少一種組分在高溫下形成液態(tài)，從而降低了燒 結(jié)溫度，大大加速了燒結(jié)固相反應(yīng)，增加了磁芯密度，提高了材料的初始磁導(dǎo)率。作為優(yōu)選方案，所述寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料的輔料還可以包括第三輔 料組，其含有Ti02、Co203、W02中的一種或兩種以上的混合物，總含量為100 5000ppm，該第 三輔料組中的至少一種組分與第二輔料組中的至少一種組分共同進(jìn)入晶格內(nèi)部，改良了晶 體的內(nèi)稟特性，確保材料的磁導(dǎo)率II峰位置在0°C以下，從而提高了材料在負(fù)溫的初始磁 導(dǎo)率，確保材料具有寬溫高磁導(dǎo)率。應(yīng)用上述的寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料制得磁芯。磁芯一般可制成為UU 型和EE型，但不僅限于UU型和EE型，可用于但不僅限于現(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施和普通 通信設(shè)備等一系列領(lǐng)域。一種寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟一次配料、一 次球磨、噴霧造粒、預(yù)燒、二次配料、二次球磨、噴霧造粒得到顆粒料，再經(jīng)壓制成型得到生 坯，生坯在2% 8%的氧含量的氣氛中在高溫下進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)；所述一次配料的配方為 Fe20350. 5 52. 5mol%,Mn0 24. 5 26. 5mol%,Zn0 21 25% ；所述二次配料的配方為 第一輔料組，其含有CaC03、CuO、Nb2O5中的一種或兩種以上的混合，含量為100 500ppm ； 第二輔料組，其含有Mo03、Bi03、SiO2中的一種或兩種以上的混合，含量為100 2000ppm。在上述制備過程中，所述燒結(jié)步驟的溫度為1250 1450°C，所述輔料中的第一輔 料組及第二輔料組中至少有一種組分在所述的燒結(jié)高溫下形成液態(tài)。作為優(yōu)選方案，所述輔料還包括第三輔料組，其含有Ti02、Co203、W02中的一種或兩 種以上的混合物，含量為100 5000ppm。本發(fā)明通過配方與輔助材料的合理搭配，得到的寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材 料具有以下優(yōu)異特性①初始磁導(dǎo)率μ i = 10000 士 25% (25°C )；^ 9500 (-20 "C )；^ 7000 (-40 "C )；②居里溫度Tc彡110°C。以這種材料制得的軟磁材磁芯具有優(yōu)良的溫度特性，從低溫到高溫都具有很高的 磁導(dǎo)率。磁芯一般為UU型和EE型但不僅限于UU型和EE型，可用于但不僅限于現(xiàn)代通信 設(shè)備的戶外設(shè)施和普通通信設(shè)備等一系列領(lǐng)域。


圖1為實施例1中圓環(huán)-1的磁導(dǎo)率及溫度特性圖。
圖2為實施例2中圓環(huán)-2的磁導(dǎo)率及溫度特性圖。圖3為實施例3中圓環(huán)-3的磁導(dǎo)率及溫度特性圖。
具體實施例方式實施例1按Fe2O3 MnO ZnO = 50. 5 26. 5 23. Omol % 的配方進(jìn)行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎鐵紅，純度彡99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高純Mn3O4， Mn純度彡70. 8wt%, ZnO采用浙江海門的ZnO，純度彡99. 7wt%。將三種原材料倒入攪拌 罐中，加入分散劑和去離子水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹颍M(jìn)行一次球磨，球磨4 6小時。進(jìn)行噴 霧干燥，并進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為860 960°C，預(yù)燒時間為60 90分鐘，得到了預(yù)燒料。預(yù)燒料進(jìn)行二次配料，投入球磨機(jī)進(jìn)行二次球磨，并加入A、B C三組輔助料，所述 的A組輔助料是CaC03、CuO, Nb2O5的混合，其總含量為500ppm。所述的B組輔助料組成是 Mo03、Bi03、Si02的混合，其總含量為2000ppm。所述的C組輔助料組成是TiO2、Co2O3、WO2的 混合，其總含量為5000ppm。加入去離子水，分散劑及適量的消泡劑，球磨3 5小時，得到 黑色的料漿。將料漿泵入攪拌罐中，再進(jìn)行噴霧造粒，控制出口溫度在80 120°C，得到顆 粒料。將顆粒加入有機(jī)脫模劑和適當(dāng)?shù)乃郑M(jìn)行充分混合，然后用壓機(jī)進(jìn)行壓制成圓環(huán)形 生坯。將生坯放入有氮氣保護(hù)的推板窯中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，通過控制通入氮氣的量來實現(xiàn)對 氧含量的控制，高溫?zé)Y(jié)在2% 8%的氧含量的氣氛下進(jìn)行，燒結(jié)溫度為1300 1380°C， 得到 T22X14X6. 5 圓環(huán)-1。圓環(huán)的初始磁導(dǎo)率及溫度特性曲線用Agilent4284A和愛斯佩克高低溫箱進(jìn)行測 量，測試條件為10kHz、50mV，結(jié)果如表1和圖1所示。實施例2按Fe2O3 MnO ZnO = 51. 5 25. 5 23. Omol % 的配方進(jìn)行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎鐵紅，純度彡99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4,使用湖南金瑞的高純Mn3O4, Mn純度彡70. 8wt%, ZnO采用浙江海門的ZnO，純度彡99. 7wt%。將三種原材料倒入攪拌 罐中，加入分散劑和去離子水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹?，進(jìn)行一次球磨，球磨4 6小時。進(jìn)行噴 霧干燥，并進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為860 960°C，預(yù)燒時間為60 90分鐘，得到了預(yù)燒料。預(yù)燒料進(jìn)行二次配料，投入球磨機(jī)進(jìn)行二次球磨，并加入A、B、C三組輔助料，所述 的A組輔助料是重量百分含量為300ppm的CaCO3和CuO的混合物，所述的B組輔助料組成 是重量百分含量為700ppm的MoOjP BiO3的混合物，所述的C組輔助料組成是重量百分含量 為IOOOppm的TiO2和Co2O3的混合物，加入去離子水，分散劑及適量的消泡劑，球磨3 5小 時，得到黑色的料漿。將料漿泵入攪拌罐中，再進(jìn)行噴霧造粒，控制出口溫度在80 120°C， 得到了顆粒料。將顆粒加入有機(jī)脫模劑和適當(dāng)?shù)乃?，進(jìn)行充分混合后，然后用壓機(jī)進(jìn)行壓
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制成圓環(huán)形生坯。將生坯放入有氮氣保護(hù)的推板窯中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1300 1380°C，得到了 T22X 14X6. 5圓環(huán)-2。圓環(huán)的初始磁導(dǎo)率及溫度特性曲線用Agilent4284A 和愛斯佩克高低溫箱進(jìn)行測量，測試條件為10kHz、50mV。結(jié)果如表1和圖2所示。實施例3按Fe2O3 MnO ZnO = 52. 5 24. 5 23. Omol % 的配方進(jìn)行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎鐵紅，純度≥99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高純Mn3O4， Mn純度≥70. 8wt%, ZnO采用浙江海門的ZnO，純度≥99. 7wt%。將三種原材料倒入攪拌 罐中，加入分散劑和去離子水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹?，進(jìn)行一次球磨，球磨4 6小時。進(jìn)行噴 霧干燥，并進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為860 960°C，預(yù)燒時間為60 90分鐘，得到了預(yù)燒料。預(yù)燒料進(jìn)行二次配料，投入球磨機(jī)進(jìn)行二次球磨，并加入A、B、C三組輔助料，所述 的A組輔助料是重量百分含量為IOOppm的CaCO3,所述的B組輔助料組成是重量百分含量 為IOOppm的MoO3所述的C組輔助料組成是重量百分含量為IOOppm的TiO2，加入去離子水， 分散劑及適量的消泡劑，球磨3 5小時，得到黑色的料漿。將料漿泵入攪拌罐中，再進(jìn)行 噴霧造粒，控制出口溫度在80 120°C，得到了顆粒料。將顆粒加入有機(jī)脫模劑和適當(dāng)?shù)乃?分，進(jìn)行充分混合后，然后用壓機(jī)進(jìn)行壓制成圓環(huán)形生坯。將生坯放入有氮氣保護(hù)的推板窯 中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1300 1380°C，得到了 T22X 14X6. 5圓環(huán)-3。圓環(huán)的初始磁 導(dǎo)率及溫度特性曲線用Agilent4284A和愛斯佩克高低溫箱進(jìn)行測量，測試條件為10kHz、 50mV。結(jié)果如表1和圖3所示。本材料(HT103)與TDK公司的H5C4和FDK公司的2H15B性能對比如下表2 表 2 從上表的對比中可知，本材料與國外材料相比，在低溫時具有更高的初始磁導(dǎo)率， 具有更高的居里溫度，應(yīng)用溫度范圍更廣。
權(quán)利要求
一種寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于主配方包括Fe2O350.5～52.5mol％，MnO24.5～26.5mol％，ZnO 21～25mol％，同時還包括以下輔料第一輔料組，其含有CaCO3、CuO、Nb2O5中的一種或兩種以上的混合，總含量為100～500ppm；第二輔料組，其含有MoO3、BiO3、SiO2中的一種或兩種以上的混合，總含量為100～2000ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于還包括以下 輔料第三輔料組，其含有Ti02、Co203、WO2中的一種或兩種以上的混合物，總含量為100 5000ppm。
3.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1 2所述的寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料所制得的磁-I-H心。
4.一種如權(quán)利要求1 2所述的寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特 征在于包括以下步驟一次配料、一次球磨、噴霧造粒、預(yù)燒、二次配料、二次球磨、噴霧造粒 得到顆粒料，再經(jīng)壓制成型得到生坯，生坯在2% 8%的氧含量的氣氛中在高溫下進(jìn)行保 溫?zé)Y(jié)；所述一次配料的配方為Fe20350. 5 52. 5mol%, MnO 24. 5 26. 5mol%, ZnO 21 25% ；所述二次配料的配方為第一輔料組中含有CaC03、CuCKNb2O5中的一種或兩種以上的 混合，含量為100 500ppm ；第二輔料組中含有Mo03、Bi03、SiO2中的一種或兩種以上的混 合，含量為100 2000ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于預(yù)燒步驟溫度為860 960°C，預(yù)燒 時間為60 90分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的燒結(jié)步驟的溫度是1250 1450°C，所述輔料的第一輔料組及第二輔料組中至少有一種組分在該燒結(jié)高溫下形成液 態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述輔料還包括第三輔料組，其含有 Ti02、Co2O3、WO2中的一種或兩種以上的混合物，含量為100 5000ppm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬溫高磁導(dǎo)率錳鋅軟磁鐵氧體材料，其主配方包括Fe2O350.5～52.5mol％，MnO24.5～26.5mol％，ZnO 21～25％，同時還包括以下輔料第一輔料組，其含有CaCO3、CuO、Nb2O5中的一種或兩種以上的混合，含量為100～500ppm；第二輔料組，其含有MoO3、BiO3、SiO2中的一種或兩種以上的混合，含量為100～2000ppm。第一輔料組及第二輔料組中的至少一種組分在高溫下形成液態(tài)，從而降低了燒結(jié)溫度，大大加速了燒結(jié)固相反應(yīng)，增加了磁芯密度，提高了材料的初始磁導(dǎo)率。以這種材料制得的軟磁材磁芯具有優(yōu)良的溫度特性，從低溫到高溫都具有很高的磁導(dǎo)率，可用于但不僅限于現(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施和普通通信設(shè)備等一系列領(lǐng)域。
文檔編號H01F1/34GK101913851SQ20101022454
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者劉關(guān)生, 周蕓, 王京平, 肖軍, 胡春元, 胡永清, 胥云峰, 莫偉立, 蔣勝勇, 賀娟, 鄔善億, 陳建波, 黃健泉 申請人:廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司;肇慶海特電子有限公司;廣東肇慶微碩電子有限公司