CN102924071A - 一种低磁芯损耗软磁铁氧体材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软磁铁氧体材料，包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：50～55mol%的Fe₂O₃、33～42mol%的MnO和8～16mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：20～80ppm的SiO₂、250～600ppm的CaO、150～500ppm的Nb₂O₅和200～700ppm的Co₂O₃。所述软磁铁氧体材料采用常规原材料，成本较低，并且具有较高的导磁率和较低的磁芯损耗。

Description

一种低磁芯损耗软磁铁氧体材料

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体地，本发明涉及一种软磁铁氧体材料。

背景技术

软磁铁氧体材料是以Fe₂O₃为主成分、具有软磁特性的铁氧体，其特征是容易磁化和退磁。软磁铁氧体材料是一种用途广、产量大、成本低的基础材料，是电子、机电工业重要的支柱产品之一，它的推广应用直接影响到电子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展，也是衡量一个国家经济发达程度的标志之一。软磁铁氧体材料的实用化，至今已半个世纪，由于它具有高磁导率、高电阻率、低损耗、良好的高频特性及陶瓷的耐磨性，因而在电视机的电子束偏转线圈、回扫变压器、收音机扼流圈、中周变压器、电感器、开关电源、通讯设备、滤波器、计算机、电子镇流器、LED等绿色照明、太阳能及风能等新能源、汽车电子、物联网等领域得到广泛应用；随着电子技术日益广泛的应用，特别是数字电路和开关电源应用的普及，电磁干扰（EMI）问题日益重要，世界各国对电子仪器及测量设备抗电磁干扰性能提出的标准越来越高。因此，以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速，产品种类繁多，如电磁干扰抑制器、电波吸收材料、倍频器、调制器等，已成为现代军事电子设备、工业和民用电子仪器不可缺少的组成部分。

但是现有软磁铁氧体材料存在的诸多缺点：低频、低饱和磁通密度和高磁损耗，限制了电子器件小型化、轻型的发展。

CN 102194561A公开了一种软磁铁氧体材料及其制备方法，组分及摩尔配比为：52~55mo1的Fe₂O₃、39~42mo1的Mn₃O₄、5~8mol的ZnO、0.1~0.6mo1的添加剂1、0.1~0.2mol的添加剂2、0.006~0.06mo1的ZrO₂。所述添加剂1为SnO₂、CaCO₃、V₂O₅中的一种或多种。所述添加剂2为Nb₂O₅、K₂CO₃、CaCO₃、Ta₂O₅、SnO₂、V₂O₅中的两种或多种。

CN 1627454A公开了一种低损耗软磁锰锌铁氧体，主成分是换算为52.7~53.6mo1%的Fe₂O₃，8.5~11.8mol%的ZnO，其余为MnO；在主成分中添加1000~8000ppm的SnO₂、500~2000ppm的CaCO₃、300～1500ppm的V₂O₅中的至少一种。主成分和添加剂混合预烧后，在细粉碎时再进行二次掺杂，掺入的添加剂为Nb₂O₅、K₂O、CaCO₃、Ta₂O₅、SnO₂、V₂O₅中的至少二种，总的加入量介于800～1200ppm之间。

但是现有软磁铁氧体材料导磁率和磁芯损耗不能满足实际需要，迫切需要进一步改善。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种软磁铁氧体材料。所述软磁铁氧体材料包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：50～55mol%的氧化铁（Fe₂O₃）、33～42mol%的氧化锰（MnO）和8～16mol%的氧化锌（ZnO）；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：20～80ppm的氧化硅（SiO₂）、250～600ppm的氧化钙（CaO）、150～500ppm的氧化铌（Nb₂O₅）和200～700ppm的氧化钴（Co₂O₃）。

所述Fe₂O₃的含量可以为50.1mol%、50.2mol%、50.9mol%、51.1mol%、52mol%、52.4mol%、52.6mol%、52.9mol%、53.1mol%、53.9mol%、54.1mol%、54.5mol%、54.7mol%、54.8mol%、54.9mol%等。

所述MnO的含量可以为33.1mol%、33.2mol%、33.9mol%、34.1mol%、35mol%、35.4mol%、35.6mol%、35.9mol%、36.1mol%、37mol%、37.5mol%、37.9mol%、38.1mol%、39mol%、40mol%、41mol%、41.5mol%、41.8mol%、41.9mol%等。

所述ZnO的含量可以为8.1mol%、8.2mol%、8.5mol%、9mol%、9.5mol%、9.9mol%、10.1mol%、10.5mol%、10.9mol%、11.1mol%、11.4mol%、11.6mol%、12mol%、12.9mol%、13.1mol%、14mol%、15mol%、15.5mol%、15.8mol%、15.9mol%等。

所述SiO₂的含量可以为20.1ppm、20.2ppm、20.5ppm、21ppm、22ppm、24ppm、26ppm、28ppm、29ppm、31ppm、35ppm、40ppm、49ppm、51ppm、60ppm、64ppm、66ppm、70ppm、75ppm、78ppm、79ppm等。

所述CaO的含量可以为251ppm、252ppm、260ppm、270ppm、279ppm、281ppm、290ppm、299ppm、301ppm、310ppm、350ppm、400ppm、450ppm、490ppm、510ppm、540ppm、560ppm、590ppm、595ppm、598ppm、599ppm等。

所述Nb₂O₅的含量可以为151ppm、152ppm、155ppm、160ppm、170ppm、175ppm、179ppm、181ppm、185ppm、190ppm、199ppm、201ppm、210ppm、250ppm、300ppm、350ppm、399ppm、401ppm、410ppm、440ppm、460ppm、490ppm、495ppm、498ppm、499ppm等。

所述Co₂O₃的含量可以为201ppm、202ppm、210ppm、240ppm、260ppm、280ppm、290ppm、299ppm、301ppm、310ppm、350ppm、400ppm、500ppm、590ppm、610ppm、640ppm、660ppm、680ppm、690ppm、698ppm、699ppm等。

优选地，所述软磁铁氧体材料包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：51～54mol%的Fe₂O₃、34～38mol%的MnO和10～13mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：25～65ppm的SiO₂、280～550ppm的CaO、180～450ppm的Nb₂O₅和250～650ppm的Co₂O₃。

优选地，所述软磁铁氧体材料包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：52.5～53mol%的Fe₂O₃、35.5～36mol%的MnO和11～11.5mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：30～50ppm的SiO₂、300～500ppm的CaO、200～400ppm的Nb₂O₅和300～600ppm的Co₂O₃。

特别优选，所述软磁铁氧体材料由主成分和添加剂组成，其中，主成分按照摩尔百分比由52.5～53mol%的Fe₂O₃、35.5～36mol%的MnO和11～11.5mol%的ZnO组成；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计由30～50ppm的SiO₂、300～500ppm的CaO、200～400ppm的Nb₂O₅和300～600ppm的Co₂O₃组成。

本发明所述软磁铁氧体材料还可以包括其它组分，例如金属氧化物、金属碳酸盐、稀土金属氧化物、稀土金属碳酸盐等，所属领域技术人员可根据需要选择。

本发明所述软磁铁氧体材料可采用常规方法制备，例如：先对从合格分供方购入的配方组成材料进行检测，合格后，按配方比例将组成材料混合后，经过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后，完成了软磁铁氧体材料的粉体制备，通过对粉体的试压、试烧和检测，完成对材料性能合格与否的判定。

本发明的目的之一还在于提供一种所述软磁铁氧体材料的用途。所述软磁铁氧体材料可用于制备铁氧体磁芯。

使用本发明所述软磁铁氧体材料制造铁氧体磁芯的方法为现有技术，例如可采用的主要工艺流程为：成型、烧结、研磨、清洁、分测、包装。所属领域技术人员也可采用其它方法使用本发明所述软磁铁氧体材料制造铁氧体磁芯。

在本发明中，所述主成分（即Fe₂O₃、MnO和ZnO）中每种组分的摩尔百分比为它们中的每种组分占主成分总摩尔量的百分比，例如Fe₂O₃的量为52mol%，指Fe₂O₃的摩尔量占主成分的各组分总摩尔量的百分比为52%。

本发明所述添加剂（即单位为ppm的SiO₂、CaO、Nb₂O₅、Co₂O₃）中每种组分的浓度为各组分占软磁铁氧体材料的总质量的质量浓度，例如SiO₂的添加量为20ppm，指SiO₂的质量占软磁铁氧体材料总质量的百分比为 $\frac{20}{1000000}\×100\%.$

本发明所述软磁铁氧体材料采用常规原材料，成本较低，并且具有较高的导磁率和较低的磁芯损耗。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例通过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后生成由以下组分组成的软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成（目前行业内通用的材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

实施例2

本实施例通过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后生成由以下组分组成的软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成

（目前行业内通用的材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

实施例3

本实施例通过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后生成由以下组分组成的软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成

（目前行业内比较通用的专用材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

实施例4

本实施例通过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后生成由以下组分组成的软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成（目前行业内比较通用的专用材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

实施例5

本实施例通过振磨、轧片、预烧、粗粉碎、二次粉碎、制浆、配方分析与调整、喷雾造粒后生成由以下组分组成的软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成

（目前行业内比较通用的专用材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

对比例1

以CN 102194561A公开的软磁铁氧体材料为对比例1。将其压制成

（目前行业内通用的材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

对比例2

以天长市中德电子有限公司生产的ZP40为对比例2。将上述颗粒粉料压制成

（目前行业内比较通用的专用材料性能测试圆环）的标准样环在功率气氛炉中烧结。对样环进行测试，测试结果见表1。

表1

由表1可知，本发明所述软磁铁氧体材料的导磁率在2300以上，而磁芯损耗在100℃时在420kW/m³以下，120℃在460kW/m³以下，与对比例相比，具有较高的导磁率和较低的磁芯损耗。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (5)

1.一种软磁铁氧体材料，包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：50～55mol%的Fe₂O₃、33～42mol%的MnO和8～16mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：20～80ppm的SiO₂、250～600ppm的CaO、150～500ppm的Nb₂O₅和200～700ppm的Co₂O₃。

2.如权利要求1所述的软磁铁氧体材料，其特征在于，所述软磁铁氧体材料包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：51～54mol%的Fe₂O₃、34～38mol%的MnO和10～13mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：25～65ppm的SiO₂、280～550ppm的CaO、180～450ppm的Nb₂O₅和250～650ppm的Co₂O₃。

3.如权利要求1或2所述的软磁铁氧体材料，其特征在于，所述软磁铁氧体材料包括主成分和添加剂，其中，主成分按照摩尔百分比包括：52.5～53mol%的Fe₂O₃、35.5～36mol%的MnO和11～11.5mol%的ZnO；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：30～50ppm的SiO₂、300～500ppm的CaO、200～400ppm的Nb₂O₅和300～600ppm的Co₂O₃。

4.如权利要求1-3任一项所述的软磁铁氧体材料，其特征在于，所述软磁铁氧体材料由主成分和添加剂组成，其中，主成分按照摩尔百分比由52.5～53mol%的Fe₂O₃、35.5～36mol%的MnO和11～11.5mol%的ZnO组成；添加剂按照占所述软磁铁氧体材料的重量百分比计由30～50ppm的SiO₂、300～500ppm的CaO、200～400ppm的Nb₂O₅和300～600ppm的Co₂O₃组成。

5.如权利要求1-4任一项所述的软磁铁氧体材料的用途，其特征在于，所述的软磁铁氧体材料用于制备铁氧体磁芯。