CN101266860A - 高Bs低损耗MnZn铁氧体及其制作方法 - Google Patents

高Bs低损耗MnZn铁氧体及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种MnZn铁氧体及其制作方法，尤其是指一种用于制造磁芯的高Bs、低损耗MnZn铁氧体及其制作方法。本发明主要是针对现有技术所存在的饱和磁通密度低，损耗大等问题，通过改良成分，提供一种在高温下饱和磁通密度高、损耗低、成本低、能适应现有大生产的高Bs低损耗MnZn铁氧体及其制作方法。本发明的MnZn铁氧体其组份包括：53.5～56mol％的Fe2O3、1.5～4mol％的ZnO，41～42.5mol％的MnO，其余为副成分；所述的副成分为：0.001～0.008wt％的SiO2和0.1～0.4wt％的CaCO3。

Description

高Bs低损耗MnZn铁氧体及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种MnZn铁氧体及其制作方法，尤其是指一种用于制造磁芯的高Bs、低损耗MnZn铁氧体及其制作方法。
背景技术
随着电子元器件的小型化和高效率的发展，对MnZn功率铁氧体的要求也相应的提高了，要求在常温和高温下具有高的Bs，100kHz～500kHz的高频下具有低的损耗的特性。
目前此类材料，存在功耗大，Bs低的缺点，并且在生产方法上存在成本过高的问题。
如专利号为93114870.7的中国专利叙述了通过对烧结体进行精磨使磁导率和Bs等磁性参量有所改善，但终究不能达到理想的指标。而且还增加了生产成本，降低了生产效率。所以，以此来改善材料的性能，终究不是个很好的办法。
如专利号为00126065.0的中国专利中所叙述的材料，虽然功耗可以降到300kW/m3以下，但在制造工序中增加了脱硫工序。这样就增加了生产成本且对原材料的要求更为严格。
如专利号为02138280.8的中国专利中所叙述的铁氧体，虽然在100kHz，200mT条件下，Pcv在240～260kW/m3，100℃的Bs在410～430mT，μi在2600左右。但是用该专利生产的材料成本高，添加了纳米级的Nb2O5，Ta2O5，ZrO2中的一种或二种，还添加了纳米级的SnO2，TiO2，CaO等材料。
以上专利采用多种添加剂相组合或在生产过程中增加了脱硫和精磨等工序，这样就提高了生产成本，降低了劳动生产率。本发明只添加CaCO3和SiO2这样两种杂质，能适应大生产的工艺，生产出高Bs，低损耗的材料。所以本发明在技术思路上与以上专利不同。上专利都未加入SiO2，所以在技术思路上也不一致。
发明内容
本发明主要是针对现有技术所存在的饱和磁通密度低，损耗大等问题，通过改良成分，提供一种在高温下饱和磁通密度高、损耗低、成本低、能适应现有大生产的高Bs低损耗MnZn铁氧体及其制作方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：高Bs低损耗MnZn铁氧体，其组份包括：53.5～56mol％的Fe2O3、1.5～4mol％的ZnO，41～42.5mol％的MnO，其余为副成分；所述的副成分为：0.001～0.008wt％的SiO2和0.1～0.4wt％的CaCO3，以上副成分是相对于Fe2O3、MnO、ZnO的总量以重量百分比计算。
从表1中可以看出，由于两个比较例的主配方不在本发明的范围内，所以材料的Bs偏低。因此以53.5～56mol％的Fe2O3、1.5～4mol％的ZnO，41～42.5mol％的MnO，作为主成分的配方，使得MnZn铁氧体饱和磁通密度提高，损耗降低。
从表2中可以看出，由于比较例中的SiO2含量超标，使材料内出现巨晶，性能恶化。因此，添加SiO2必须在0.001～0.008wt％的范围内。
上述MnZn铁氧体，其在100℃下，测试条件为1194A/m，50H时，饱和磁通密度在425～440mT，在100℃下，测试条件为100kHz，200mT时，损耗在550～750kW/m3。
高Bs低损耗MnZn铁氧体的制作方法，其步骤包括：
a)将原料进行干法混合；
b)对原料进行预烧，预烧方法是以200℃/h的升温速度加温到1000℃～1050℃，然后保温1～5小时；
c)预烧料中加入添加剂，然后湿法混合和破碎，最后进行喷雾造粒。
从表3中可以看出，由于比较例中的预烧温度偏低，不能适应大生产的烧结工艺，使材料的性能恶化。
因此，本发明的MnZn铁氧体具有在高温下饱和磁通密度高、损耗低、成本低、能适应现有大生产工艺。其在100℃下的饱和磁通密度在425～440mT，损耗在550～750kW/m3。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
将Fe2O3、ZnO、MnO按照55mol％的Fe2O3，2.5mol％的ZnO和42.5mol％MnO配制生料，按传统的干法工艺进行混合，预烧阶段是以200℃/h的升温速度加温到1000℃，然后保温3小时。根据主配方的重量百分比，向预烧料中加入0.15wt％的CaCO3和0.003wt％的SiO2，湿法混合和破碎，然后加入10wt％的PVA，进行喷雾造粒。在一定的压力下将喷雾料压制成测试用的标准样环。
实施例2：
将Fe2O3、ZnO、MnO按照56mol％的Fe2O3，3mol％的ZnO和41mol％MnO按传统的干法工艺进行混合，预烧阶段是以200℃/h的升温速度加温到1000℃，然后保温3小时。根据主配方的重量百分比，向预烧料中加入0.3wt％的CaCO3和0.005wt％的SiO2，湿法混合和破碎，然后在加入10wt％的PVA，进行喷雾造粒。在一定的压力下将喷雾料压制成测试用的标准样环。
实施例3：
将Fe2O3、ZnO、MnO按照54mol％的Fe2O3，4mol％的ZnO和42mol％MnO按传统的干法工艺进行混合，预烧阶段是以200℃/h的升温速度加温到1000℃，然后保温3小时。根据主配方的重量百分比，向预烧料中加入0.3wt％的CaCO3和0.005wt％的SiO2，湿法混合和破碎，然后在加入10wt％的PVA，进行喷雾造粒。在一定的压力下将喷雾料压制成测试用的标准样环。
实施例4：
将Fe2O3、ZnO、MnO按照56mol％的Fe2O3，1.5mol％的ZnO和42.5mol％MnO配制生料，按传统的干法工艺进行混合，预烧阶段是以200℃/h的升温速度加温到1050℃，然后保温1小时。根据主配方的重量百分比，向预烧料中加入0.1wt％的CaCO3和0.008wt％的SiO2，湿法混合和破碎，然后在加入10wt％的PVA，进行喷雾造粒。在一定的压力下将喷雾料压制成测试用的标准样环。
实施例5：
将Fe2O3、ZnO、MnO按照53.5mol％的Fe2O3，4mol％的ZnO和42.5mol％MnO配制生料，按传统的干法工艺进行混合，预烧阶段是以200℃/h的升温速度加温到1050℃，然后保温5小时。根据主配方的重量百分比，向预烧料中加入0.4wt％的CaCO3和0.001wt％的SiO2，湿法混合和破碎，然后在加入10wt％的PVA，进行喷雾造粒。在一定的压力下将喷雾料压制成测试用的标准样环。
对比实施例1：
采用实施例1方法制造的样品1，其主配方成分为：Fe2O352mol％、ZnO6mol％、MnO 42mol％；添加剂配方以及比例与实施例1相同。
采用实施例1方法制造的样品2，其主配方成分为：Fe2O353mol％、ZnO8mol％、MnO 39mol％；添加剂配方以及比例与实施例1相同。
对实施例1、样品1、样品2在100kHz，200mT条件下测试磁芯的损耗，在1194A/m，50Hz条件下测试磁芯的Bs。得到以下结果：
实施例1在100℃的Bs为432，谷点损耗560kW/m3，谷点温度100℃。
样品1在100℃的Bs为415，谷点损耗530kW/m3，谷点温度100℃。
样品2在100℃的Bs为395，谷点损耗480kW/m3，谷点温度100℃。
表1为对比实施例1磁芯的损耗对比表。
表1对比实施例1磁芯的损耗对比表
Figure A20081005943200071
从表1中可以看出，由于两个比较例的主配方不在本发明的范围内，所以材料的Bs偏低。
对比实施例2：
采用实施例5方法制造的样品3，其添加剂配方为：CaCO30.4mol％、SiO20.1mol％；主配方成分以及比例与实施例2相同。
采用实施例5方法制造的样品4，其主配方成分为：CaCO30.3mol％、SiO20.012mol％；主配方成分以及比例与实施例2相同。
对实施例2、样品3、样品4用8232BH分析仪在100kHz，200mT条件下测试磁芯的损耗，在1194A/m，50Hz条件下测试磁芯的Bs。得到以下结果：
实施例2在100℃的Bs为432，谷点损耗580kW/m3，谷点温度100℃。
样品3在100℃的Bs为385，谷点损耗930kW/m3，谷点温度100℃。
样品4在100℃的Bs为375，谷点损耗980kW/m3，谷点温度100℃。
表2为对比实施例2磁芯的损耗对比表。
表2对比实施例2磁芯的损耗对比表
Figure A20081005943200081
从表2中可以看出，由于比较例中的SiO2含量超标，使材料内出现巨晶，性能恶化。
对比实施例3：
样品5采用与实施例1相同的配方，在预烧时，温度最高只达到800℃，其余步骤与实施例1相同。
样品6采用与实施例1相同的配方，在预烧时，温度最高只达到750℃，实施例1相同。
用8232BH分析仪在100kHz，200mT条件下测试磁芯的损耗，在1194A/m，50Hz条件下测试磁芯的Bs。得到以下结果：
实施例1在100℃的Bs为428，谷点损耗620kW/m3，谷点温度100℃。
样品1在100℃的Bs为415，谷点损耗860kW/m3，谷点温度100℃。
样品2在100℃的Bs为390，谷点损耗930kW/m3，谷点温度100℃。
表3为对比实施例3磁芯的损耗对比表。
表3对比实施例3磁芯的损耗对比表
Figure A20081005943200091
从表3中可以看出，由于比较例中的预烧温度偏低，不能适应大生产的烧结工艺，使材料的性能恶化。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种高Bs低损耗MnZn铁氧体，其组份包括：53.5～56mol％的Fe2O3、1.5～4mol％的ZnO，41～42.5mol％的MnO，其余为副成分；所述的副成分为：0.001～0.008wt％的SiO2和0.1～0.4wt％的CaCO3，以上副成分是相对于Fe2O3、MnO、ZnO的总量以重量百分比计算。
2.根据权利要求1所述的高Bs低损耗MnZn铁氧体，其特征在于：
其在100℃下的饱和磁通密度在425～440mT，损耗在550～750kW/m3。
3.一种高Bs低损耗MnZn铁氧体的制作方法，其步骤包括：
A、将原料进行干法混合；
B、对原料进行预烧，预烧方法是以200℃/h的升温速度加温到1000℃～1050℃，然后保温1～5小时；
C、预烧料中加入添加剂，然后湿法混合和破碎，最后进行喷雾造粒。
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