CN101964233A - 一种具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料 - Google Patents

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陈元峻
刘国平
徐辉宇
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Abstract

本发明公开了一种具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，所述材料由主成分和添加剂组成，所述主成分的配方如下：69～73wt％ Fe2O3、2.5～5.5wt％ZnO、余量为Mn3O4，所述添加剂的配方如下：0.05～0.1wt％ CaCO3、0.1～0.6wt％ Co2O3、0.001～0.005wt％ SiO2、0.02～0.07wt％ V2O5、0.02～0.07wt％ Nb2O5、0.01～0.05wt％ ZrO2及0.02～0.07wt％ Ta2O5。本发明的的锰锌软磁铁氧体材料不仅具有高居里温度、高Bs，且在25～120℃具有较低功率损耗，可应用于目前高端电子产品的电源变压器。

Description

一种具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料
技术领域
本发明是涉及一种锰锌软磁铁氧体材料，具体说，是涉及一种既具有高居里温度、高饱和磁感应强度，又具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料。
背景技术
软磁铁氧体材料是国民经济中一种非常重要的基础功能材料，广泛应用于通信设备，电源变压器等。近年来，电子产品一是向轻、薄、短、小方向的发展，二是要求能耗降低以应付能源危机和环境污染，因此，对软磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求，如：要求作为电源变压器的软磁铁氧体材料要具有低功率损耗。
由于在电源工作温度附近一般要求变压器磁芯的功率损耗最低，而且通常将变压器磁芯的功率损耗最低点设定在电源工作温度的高温侧，这样当电源工作发热，温度上升时，磁芯的功率损耗下降，可有效地阻止电源的温升。然而，当电源不是工作在工作温度时，如设备处于待机状态(室温)，磁芯就不能充分发挥其磁特性，而且在室温时磁芯的功率损耗很大，就会增加设备的能耗。这就要求作为电源变压器的软磁铁氧体材料的功率损耗随温度的变化要小，而且在各温度点都要有较小的功率损耗；另外，电源变压器磁芯都需要进行开气隙应对外部的直流干扰，当外部直流场一定的情况下，材料的饱和磁感应强度(Bs)越高，则磁芯所需的气隙深度越浅，这样可以在保证磁芯电感不变的情况下减少变压器的一次铜线绕组，而铜线在变压器中的损耗所占比例要大于磁芯损耗的比例，所以同时要求作为电源变压器的软磁铁氧体材料的饱和磁感应强度(Bs)要越高越好。
综上所述，随着目前的电子产品的发展，要求作为电源变压器的软磁铁氧体材料既要在25℃～120℃的温度范围内具有较小功率损耗，又要具有高的饱和磁感应强度(Bs)。但提高材料饱和磁感应强度(Bs)就需要增加材料的烧成密度，同时会使材料晶粒尺寸增大，从而增加材料的涡流损耗，因此，如何制备既具有高居里温度及高饱和磁感应强度，又具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，解决高饱和磁感应强度和低功率损耗之间的矛盾，是亟需本领域科技人员所要解决的一个难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种既具有高居里温度、高饱和磁感应强度，又具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料的配方，以满足目前高端电子产品的电源变压器对软磁铁氧体材料提出的高性能要求。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其特征在于，所述主成分的配方如下：69～73wt％ Fe2O3、2.5～5.5wt％ZnO、余量为Mn3O4，所述添加剂的配方如下：0.05～0.1wt％ CaCO3、0.1～0.6wt％ Co2O3、0.001～0.005wt％ SiO2、0.02～0.07wt％ V2O5、0.02～0.07wt％Nb2O5、0.01～0.05wt％ZrO2及0.02～0.07wt％Ta2O5，添加剂配方中的各组成的质量百分比是相对主成份的总质量计算而得。
所述添加剂的总加入量以占主成份总质量的0.3～0.9％较好。
本发明的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN200510027797.5中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
与现有技术相比，本发明的锰锌软磁铁氧体材料，既具有高居里温度、高饱和磁感应强度，又具有宽温低功率损耗特性，即：在25℃、1KHz、0.25mT条件下的初始磁导率(μi)达到3000～3350；居里温度(Tc)达到260～280℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)达到530～560mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)达到430～455mT；在100kHz、200mT条件下25℃的最大功率损耗为435kw/m3，100℃的最大功率损耗为380kw/m3，120℃的最大功率损耗为405kw/m3；可应用于电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车的DC-DC转换器中的主变压器磁芯、大屏幕液晶显示器背光源电源变压器及逆变器、笔记本电脑电源电路变压器，以及传统开关电源变压器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：
实施例1
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中，主成分的配方如下：69.89wt％ Fe2O3、5.25wt％ ZnO、24.86wt％Mn3O4，添加剂的配方如下：0.05wt％ CaCO3、0.4wt％Co2O3、0.004wt％ SiO2、0.07wt％ V2O5、0.05wt％ Nb2O5、0.05wt％ ZrO2及0.07wt％ Ta2O5，添加剂配方中的各组成的质量百分比是相对主成份的总质量计算而得。
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN200510027797.5中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，在25℃、1KHz、0.25mT条件下的初始磁导率(μi)为3020，居里温度(Tc)为262℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为533mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为430mT；在100kHz、200mT条件下25℃的功率损耗为434kw/m3，100℃的功率损耗为378kw/m3，120℃的功率损耗为389kw/m3。
实施例2
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中，主成分的配方如下：70.75wt％ Fe2O3、3.60wt％ ZnO、25.65wt％Mn3O4，添加剂的配方如下：0.07wt％ CaCO3、0.1wt％ Co2O3、0.001wt％ SiO2、0.05wt％ V2O5、0.02wt％ Nb2O5、0.03wt％ ZrO2及0.05wt％ Ta2O5，添加剂配方中的各组成的质量百分比是相对主成份的总质量计算而得。
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN200510027797.5中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，在25℃、1KHz、0.25mT条件下的初始磁导率(μi)为3350，居里温度(Tc)为275℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为560mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为455mT；在100kHz、200mT条件下25℃的功率损耗为380kw/m3，100℃的功率损耗为357kw/m3，120℃的功率损耗为402kw/m3。
实施例3
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中，主成分的配方如下：72.75wt％ Fe2O3、2.5wt％ ZnO、24.75wt％Mn3O4，添加剂的配方如下：0.1wt％ CaCO3、0.6wt％ Co2O3、0.005wt％ SiO2、0.02wt％ V2O5、0.07wt％ Nb2O5、0.01wt％ ZrO2及0.02wt％ Ta2O5，添加剂配方中的各组成的质量百分比是相对主成份的总质量计算而得。
本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN200510027797.5中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，在25℃、1KHz、0.25mT条件下的初始磁导率(μi)为3124，居里温度(Tc)为268℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为543mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度(Bs)为440mT；在100kHz、200mT条件下25℃的功率损耗为428kw/m3，100℃的功率损耗为364kw/m3，120℃的功率损耗为383kw/m3。

Claims (2)

1.一种具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其特征在于，所述主成分的配方如下：69～73wt％ Fe2O3、2.5～5.5wt％ZnO、余量为Mn3O4，所述添加剂的配方如下：0.05～0.1wt％ CaCO3、0.1～0.6wt％ Co2O3、0.001～0.005wt％ SiO2、0.02～0.07wt％V2O5、0.02～0.07wt％Nb2O5、0.01～0.05wt％ ZrO2及0.02～0.07wt％ Ta2O5，添加剂配方中的各组成的质量百分比是相对主成份的总质量计算而得。
2.根据权利要求1所述的具有宽温低功率损耗的锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于，所述添加剂的总加入量占主成份总质量的0.3～0.9％。
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