CN100400462C - 一种Mn-Zn铁氧体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的高性能锰锌铁氧体(Mn-Zn铁氧体)包括主成分和副成分，主成分包括50-60mol%的Fe2O3，16-20mol%的ZnO，其余为MnO，副成分同时含有以重量计：200-700ppm的Co2O3和200-700ppm的NiO。本发明的铁氧体具有低的剩余磁感应强度，宽的工作温度(0℃-70℃)直流迭加特性，适合网络用脉冲变压器的铁氧体磁心的铁氧体。

Description

一种Mn-Zn铁氧体材料
技术领域
本发明涉及一种Mn-Zn铁氧体材料，尤其涉及一种用于网络变压器的Mn-Zn铁氧体材料。
背景技术
脉冲变压器在激光、加速器、电力、除尘、计算技术等方面得到应用。作为脉冲变压器铁芯，过去常用的材料有硅钢，坡莫合金及铁氧体。铁氧体作为常用的脉冲变压器磁心有广泛的应用。
用于网络的脉冲变压器的铁氧体磁心要求具有良好的直流迭加特性，特别是由于工作环境的不同，使用地域的不同要求，网络变压器要在宽的工作温度使用。
为了获得满足不同领域技术的需要，本领域技术人员往往对铁氧体中掺杂的微量元素进行筛选以获得性质好的铁氧体。
在现有技术中有多次对MnZn铁氧体中掺杂微量元素的介绍报道，如中国专利申请00126316.1中所叙述的MnZn铁氧体材料，该铁氧体具有铁损小和磁通密度高的性质，其中含有氧化铌和氧化锆。中国专利申请200310108830.8公开了具有较低工作温度的MnZn铁氧体材料，其中含有氧化铌和氧化钒，虽然该文献指出通过选择特定的辅助成分能够达到较低的温度——60-140℃，但是该技术仍不能满足目前使用的需要，目前仍需要获得能够在更低的温度下正常工作的铁氧体磁芯。
发明内容
本申请申请人通过对铁氧体中掺杂的微量元素进行筛选后，意外的发现当铁氧体中的主成分在一定的比例范围内，选择常用的铁氧体辅助成分的特定选择和配合后获得了预料不到的效果。实现了具有良好宽的工作温度直流迭加的磁心，以满足网络变压器的要求，适应了不同工作环境对材料的要求。本发明的高性能锰锌铁氧体(Mn-Zn铁氧体)具有低的剩余磁感应强度，宽的工作温度直流迭加特性，适合网络用脉冲变压器的铁氧体磁心的铁氧体。
因此本发明提供了一种MnZn铁氧体，包括主成分和副成分，主成分包括50-60mol％的Fe2O3，16-20mol％的ZnO，其余为MnO，副成分同时含有以重量计200-700ppm的Co2O3和200-700ppm的NiO。优选主成分为51-53.5mol％的Fe2O3，15.8-20mol％的ZnO，26.5-33.2mol％的MnO。铁氧体中的副成分最好还含有CaCO3、V2O5、Nb2O5的至少一种，优选同时含有三种。铁氧体中的其他三种辅成分的含量应该在一定范围内，以重量计CaCO3为300-700ppm，V2O5为300-500ppm，Nb2O5为150-500ppm。
另一方面，本申请提供了以下具体的Mn-Zn铁氧体，主成分为51mol％的Fe2O3，15.8mol％的ZnO，33.2mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为300ppm，V2O5为400ppm，Nb2O5为500ppm，700ppm的Co2O3，300ppm的NiO；或一种Mn-Zn铁氧体，主成分为51.7mol％的Fe2O3，16.8mol％的ZnO，32.5mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为400ppm，V2O5为300ppm，Nb2O5为200ppm，Co2O3为200ppm的，NiO为200ppm；或一种Mn-Zn铁氧体，主成分为52.4mol％的Fe2O3，17.6mol％的ZnO，30mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为550ppm，V2O5为350ppm，Nb2O5为250ppm，Co2O3为450ppm的，NiO为700ppm；或一种Mn-Zn铁氧体，主成分为53.1mol％的Fe2O3，19.2mol％的ZnO，27.7mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为600ppm，V2O5为450ppm，Nb2O5为400ppm，Co2O3为600ppm的，NiO为400ppm；或一种Mn-Zn铁氧体，主成分为53.5mol％的Fe2O3，20mol％的ZnO，26.5mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为700ppm，V2O5为500ppm，Nb2O5为300ppm，Co2O3为200ppm的，NiO为200ppm。
本发明所提供的Mn-Zn铁氧体在0℃-70℃的温度范围内具有直流迭加后的电感在420μH以上的特性。
CaCO3的加入与原料中以及制备工艺过程中带进来的不可避免的SiO2杂质一起在晶粒的边界形成高电阻层，降低损耗。V2O5的添加，在烧结的时候在烧结体内部形成液相，提高烧结密度，降低烧结温度，改善材料的剩余磁感应强度Br，提高直流迭加。Co2O3和NiO起到改善材料电感温度特性的作用，添加量过多将使电感降低。Co2O3和NiO的添加可以使得材料的电感温度特性变化的幅度较小，从而得到较好的工作稳定性。Nb2O5的添加能够抑制材料在烧结时的异常晶粒的生长，提高结晶的均匀性，同时也提高材料的电阻率，减少涡流损耗。
具体实施方式
下面用具体的实施例来进一步说明本发明的内容。
按表1的组成分，选用高纯度的Fe2O3、MnO、ZnO，称量、混合，在空气里950℃烧结2小时。予烧后的混合料在粉碎的过程里添加副成分如表一，粉碎到粒度为1.2μm。粉碎后的混合物加入PVA作为粘结剂，通过喷雾干燥器干燥成80-200μm的颗粒。然后成型为外径2.92mm，内径1.62mm，厚2.41mm。在1340℃和控制氧分压的气氛中烧结3.5小时。
测试条件：绕线的匝数为26匝，仪表HP4284表，100KHz、100mV，0℃-70℃、直流迭加8mA的电流。
表1
Figure C20051006036200071
通过上述结果可以看出，本发明所选择的铁氧体在25℃时，仍具有和70℃时相同的较好的L特性，甚至当温度达到0℃时，铁氧体仍具有意想不到的较好的L温度特性，因此适应脉冲变压器工作环境低温的需求，使得电子设备正常工作，满足不同季节、不同地域的需求。

Claims (8)

1.一种Mn-Zn铁氧体，包括主成分和副成分，主成分包括50-60mol％的Fe2O3，16-20mol％的ZnO，其余为MnO，副成分同时含有以重量计：200-700ppm的Co2O3和200-700ppm的NiO。
2.根据权利要求1所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于：所述的副成分还含有CaCO3、V2O5、Nb2O5中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于：所述的副成分还含有CaCO3、V2O5、Nb2O5中的三种。
4.根据权利要求3所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于：所述的副成分的用量为以重量计CaCO3为300-700ppm，V2O5为300-500ppm，Nb2O5为150-500ppm。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于：主成分为52.4mol％的Fe2O3，17.6mol％的ZnO，30mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为550ppm，V2O5为350ppm，Nb2O5为250ppm，Co2O3为450ppm，NiO为700ppm。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于主成分为53.1mol％的Fe2O3，19.2mol％的ZnO，27.7mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为600ppm，V2O5为450ppm，Nb2O5为400ppm，Co2O3为600ppm，NiO为400ppm。
7.根据权利要求1～4任意一项所述的Mn-Zn铁氧体，其特征在于主成分为53.5mol％的Fe2O3，20mol％的ZnO，26.5mol％的MnO，副成分为以重量计CaCO3为700ppm，V2O5为500ppm，Nb2O5为300ppm，Co2O3为200ppm，NiO为200ppm。
8.根据权利要求1所述的一种Mn-Zn铁氧体，其特征在于所述的铁氧体在0℃-70℃的温度范围内具有直流迭加后的电感在420μH以上的特性。
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