CN101429017A

CN101429017A - 一种网络通讯用铁氧体磁芯及其制备方法

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Publication number: CN101429017A
Application number: CNA2008102198384A
Authority: CN
Inventors: 王京平; 胡春元; 蒋胜勇; 段庆娃; 胥云峰; 黄健泉; 胡永清; 刘关生; 周芸; 贺娟
Original assignee: GUANGDONG MAGSOURCE ELECTRONIC CO Ltd; Zhaoqing Hete Electronics Co Ltd; Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG MAGSOURCE ELECTRONIC CO Ltd; Zhaoqing Hete Electronics Co Ltd; Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-12-06
Also published as: CN101429017B

Abstract

一种网络通讯用锰锌铁氧体磁芯及其制备方法，所述磁芯按摩尔份计Fe₂O₃ 51～58mol％、MnO 23～38mol％、ZnO 6～14mol％、NiO 0.01～5mol％、CuO0.01～3mol％。在该磁芯的制备方法中，依次包括一次配料并球磨、预烧、二次配料并球磨、喷雾造粒得到颗粒料、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结是在N₂保护气氛的推板窑炉中、经历不同的烧结温度段，最后保温3～8小时后在N₂保护气氛中冷至室温。本发明的磁芯具有高μi、高叠加、宽频、低损耗的性能。该磁芯广泛用于网络通讯、电子电力领域，尤其是ADSL技术分离器中的应用。

Description

一种网络通讯用铁氧体磁芯及其制备方法

技术领域

本发明属于软磁铁氧体材料技术领域，具体涉及一种网络通讯、电子电力领域用的铁氧体磁芯及其制备方法。

背景技术

随着软磁铁氧体应用领域的不断扩展，其技术性能日益创新和提高。在网络通讯、电子电力等领域，为满足电子设备向轻薄化、小型化、集成化方向发展，以及保证设备系统稳定、可靠、高效运行，对铁氧体材料提出了更新、更高的性能要求。在网络通讯应用领域，用于ADSL技术分离器的软磁铁氧体材料，要求其具有更好的直流叠加特性，更低的比损耗系数tanδ/μi和更宽的使用频率等。该类材料生产EP/EPO等型号产品，可进一步提高器件性能，以适应在有直流偏置场的场合下使用。然而，目前国内软磁铁氧体材料性能相对传统，性能较低，不能适应应用领域新技术的需求，需要一种新的具有高磁导率、高叠加、宽频、低损耗锰锌铁氧体材料，以满足应用市场技术发展的需求。

在类似上述技术领域，申请号为200510033613.6的中国专利申请文件公开了“高叠加性能锰锌系铁氧体及其制备方法”，该铁氧体包括主成分氧化铁、氧化锌和氧化锰和辅助成分，而主成分以各自标准物计的含量如下，Fe203：51mol％～56mol％，MnO：34mol％～40mol％，ZnO：6mol％～12mol％，辅助成分包括氧化钙、氧化钾和氧化钛，相对所述主成分总量，以其各自标准物K₂O、CaO和TiO₂计的总含量为0.01～0.92％。该材料μi为2300左右，在10～100kHz时具有低的功率损耗。该材料应用于功率损耗类器件，起始磁导率μi、使用频率、饱和磁通密度Bs，叠加性能都较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是锰锌软磁铁氧体在大电流或有直流偏场的情况下，铁氧体性能大幅降低的问题，从而提供一种网络通讯、电子电力领域用的铁氧体磁芯及其制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种锰锌铁氧体磁芯，按摩尔份计，Fe₂O₃ 51～58mol％、MnO 23～38mol％、ZnO 6～14mol％、NiO0.01～5mol％、CuO 0.01～3mol％。

进一步，在上述锰锌铁氧体磁芯中，还加入重量百分比为0.01～1wt％CaO、V₂O₅、Co₂O₃、WO₃、SnO₂、Bi₂O₃、Nb₂O₅中的一种或几种，所述成份彼此间的比例关系是本领域技术人员常用的量。

铁氧体磁芯具有高μi、高叠加、宽频、低损耗的性能，在大电流或有直流偏场的情况下，铁氧体性能稳定。具体性能指标：起始磁导率μi＝3800±25％(25±5℃)；饱和磁通密度Bs＝550mT(25℃)，430mT(100℃)；很低的磁滞损耗因子η_B<0.2*10^-6/mT；很低的相对损耗因子tanδ/μi：(10kHz)<1.0×10^-6(100kHz)<2.0×10^-6；使用频率f≥1MHz；居里温度Tc≥250℃。

上述磁芯广泛用于网络通讯、电子电力领域，尤其是ADSL技术分离器中的应用。

上述铁氧体磁芯的制备方法是通过以下技术方案实现的：一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，依次包括一次配料并球磨、预烧、二次配料并球磨、喷雾造粒得到颗粒料、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结是在N₂保护气氛的推板窑炉中、经历不同的烧结温度段，最后保温3～8小时后在N₂保护气氛中冷至室温。发明按照以上配方，使用球磨机湿法均匀混合Fe₂O₃、Mn₃O₄、ZnO、NiO、CuO五种主要原材料，喷雾造粒后进行预烧，生成部分尖晶石，达到预合成效果。掺杂以上所述氧化物进行二次球磨，喷雾造粒后成型样品，使用钟罩炉平衡气氛烧结，完成产品制造。

进一步：所述的不同的烧结温度段时指，900℃前升温速率为每小时250～300℃，900～1100℃温度段时，升温速率为每小时为50～100℃，1100～1260℃温度段时，升温速率为每小时为250～300℃。所述的N₂保护气氛是在氧的体积含量为5％的N₂气氛。

具体实施方式

以下的实施例是以举例来进一步说明本发明，通过选取不同的基础原材料，使得磁芯的起始磁导率较高，材料性能扩宽，具有良好的叠加、宽频、低损耗特性、在实际应用中，产品具有良好的叠加性能，常温下跌落不超过5％。产品配方的选择，不应该构成对本发明范围的限制。特别是辅助氧化物的选择并不导致磁芯特性的实质性差异，仅属因地因事而异的区别，故下述实施例并非对本发明内容的穷举和限定：首先，简述本发明的基本方案：一种锰锌铁氧体磁芯，按摩尔份计，Fe₂O₃ 51～58mol％、MnO 23～38mol％、ZnO 6～14mol％、NiO 0.01～5mol％、CuO 0.01～3mol％。

实施例1

精确称取Fe₂O₃(纯度≥99.3％)：53.5mol％；MnO(含锰≥71％)：33.2mol％；ZnO(纯度≥99.7％)：8.9mol％、NiO(纯度≥98.5％)：1.5mol％、CuO(纯度≥99％)：2.9mol％，使用球磨机将原料混合均匀，红浆料平均粒径要求达到0.9～1.5μm，喷雾干燥后进行预烧，预烧在950±50℃下保温2～3小时。二次球磨时，在预烧料中加入辅助成分，Co₂O₃ 0.065wt％、WO₃ 0.02wt％，SnO₂ 0.08wt％、Bi₂O₃ 0.03wt％、CaO 0.05wt％、Nb₂O₅ 0.03wt％、V₂O₅ 0.02wt％，以及适量纯水、分散剂进行球磨，制得黑浆料平均粒度1.0～1.6μm，喷雾造粒时加入PVA0.8～1.8wt％，消泡剂0.1～0.2wt‰，制得粒径分布为75μm～250μm的颗粒料。用旋转压机压制成型T25×15×10(mm)、EP09磁芯，生坯密度3.0±0.25g/cm³；烧结采用N₂保护推板窑烧结，升温阶段，900℃前每小时250～300℃，900～1100℃为50～100℃/小时，1100～1260℃为250～300℃/小时，在含氧体积量是5％的N₂中烧结并保温3～8小时，最后在N₂保护中慢冷至室温；

使用平面磨床加工EP09开口型产品。采用HP4284A、HP42841测试电感及直流叠加特性，BH回线测试仪测试功耗等其他性能如表1所示：

表1：

实施例2

精确称取Fe₂O₃(纯度≥99.3％)：51.2mol％；MnO(含锰≥71％)：37.8mol％；ZnO(纯度≥99.7％)：9.35％；NiO(纯度≥98.5％)：0.01～5mol％、、CuO(纯度≥99％)：0.01～3mol％使用球磨机将原料混合均匀，红浆料平均粒径要求达到0.9～1.5μm，喷雾干燥后进行预烧，预烧在950±50℃下保温2～3小时，控制生成尖晶石相为20％～35％。二次球磨时，在预烧料中加入辅助成分，Co₂O₃0.085wt％、WO₃ 0.03wt％，SnO₂ 0.1wt％、Bi₂O₃ 0.02wt％、CaO 0.03wt％、Nb₂O₅0.03wt％、V₂O₅ 0.025wt％，，以及适量纯水、分散剂进行球磨，制得黑浆料平均粒度1.0～1.6μm，喷雾造粒时加入PVA0.8～1.8wt％，消泡剂0.1～0.2wt‰，制得粒径分布为75μm～250μm的颗粒料。用旋转压机压制成型T25×15×10(mm)、EP07磁芯，生坯密度3.0±0.25g/cm3；烧结采用N₂保护推板窑烧结，升温阶段，900℃前每小时250～300℃，900～1100℃为50～100℃/小时，1100～1260℃为250～300℃/小时，在含氧体积量是5％的N₂中烧结并保温3～8小时，最后在N₂保护中慢冷至室温；

使用平面磨床加工EP07开口型产品。HP4284A、HP42841测试电感及直流叠加特性，BH回线测试仪测试功耗等其他性能如表面2所示。

表2

实施例3

精确称取Fe₂O₃(纯度≥99.3％)：57.2mol％；MnO(含锰≥71％)：25.8mol％；ZnO(纯度≥99.7％)：9.35％；NiO(纯度≥98.5％)：0.01～5mol％、、CuO(纯度≥99％)：0.01～3mol％使用球磨机将原料混合均匀，红浆料平均粒径要求达到0.9～1.5μm，喷雾干燥后进行预烧，预烧在950±50℃下保温2～3小时，控制生成尖晶石相为20％～35％。二次球磨时，在预烧料中加入辅助成分，Co₂O₃0.085wt％、WO₃ 0.03wt％，SnO₂ 0.1wt％、Bi₂O₃ 0.02wt％、CaO 0.03wt％、Nb₂O₅0.03wt％、V₂O₅ 0.025wt％，，以及适量纯水、分散剂进行球磨，制得黑浆料平均粒度1.0～1.6μm，喷雾造粒时加入PVA0.8～1.8wt％，消泡剂0.1～0.2wt‰，制得粒径分布为75μm～250μm的颗粒料。用旋转压机压制成型T25×15×10(mm)、EP07磁芯，生坯密度3.0±0.25g/cm3；烧结采用N₂保护推板窑烧结，升温阶段，900℃前每小时250～300℃，900～1100℃为50～100℃/小时，1100～1260℃为250～300℃/小时，在含氧体积量是5％的N₂中烧结并保温3～8小时，最后在N₂保护中慢冷至室温；

使用平面磨床加工EP07开口型产品。HP4284A、HP42841测试电感及直流叠加特性，BH回线测试仪测试功耗等其他性能如表面3所示。

表3

Claims

1、一种锰锌铁氧体磁芯，按摩尔份计，Fe₂O₃ 51～58mol％、MnO 23～38mol％、ZnO 6～14mol％、NiO 0.01～5mol％、CuO 0.01～3mol％。

2、根据权利要求1所述的锰锌铁氧体磁芯，其特征在于：还加入重量百分比为0.01～1wt％CaO、V₂O₅、Co₂O₃、WO₃，SnO₂、Bi₂O₃、Nb₂O₅中的一种或几种。

3、一种根据权利要求1或2所述锰锌铁氧体磁芯的制备方法，依次包括一次配料并球磨、预烧、二次配料并球磨、喷雾造粒得到颗粒料、压制成生坯、生坯烧结步骤，其特征在于：所述的烧结是在N₂保护气氛的推板窑炉中、经历不同的烧结温度段，最后保温3～8小时后在N₂保护气氛中冷至室温。

4、根据权利要求3所述的制备磁芯的方法，其特征在于：所述的不同的烧结温度段时指，900℃前升温速率为每小时250～300℃，900～1100℃温度段时，升温速率为每小时为50～100℃，1100～1260℃温度段时，升温速率为每小时为250～300℃。

5、根据权利要求4所述的制备磁芯的方法，其特征在于：所述的N₂保护气氛是在氧的体积含量为5％的N₂气氛。

6、一种根据权利要求1或2所述的磁芯用于网络通讯、电子电力领域的应用。