CN105669175A - 一种高频低损耗软磁铁氧体材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频低损耗软磁铁氧体材料，所述铁氧体材料包括主成分与添加剂，所述主成份包括氧化铁(Fe₂O₃)、氧化锰(MnO)及氧化锌(ZnO)。本发明通过调整铁氧体材料主成份的摩尔比例，并且添加一定的添加剂，适应电子行业向高频化方向发展的趋势。与市面上流行的MP4A、MP4B、MP4C主流牌号铁氧体材料相比，本发明提供的材料制备的磁芯各项性能均有了大幅度提升，高频环境下磁芯使用中的损耗更低，使用寿命也更长。

Description

一种高频低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，本发明涉及一种高频低损耗软磁铁氧体材料。

背景技术

软磁铁氧体材料是以Fe₂O₃为主成分，用来制备具有软磁特性铁氧体的材料，主要特点为容易磁化，也容易退磁。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，己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。

CN102194561A公开了一种软磁铁氧体材料及其制备方法，CN1627454A公开了一种低损耗软磁锰锌铁氧体，CN102942356B公开了一种软磁铁氧体材料，上述的三件专利均是对氧化铁(Fe₂O₃)、氧化锰(MnO)与氧化锌(ZnO)的摩尔配比及各种常规添加剂份量的限定。我公司在生产实验中得出一些能够有效提升适应高频环境，并在运行中损耗较低的的添加剂组方。

我公司之前应用中的铁氧体材料主要MP4A、MP4B及MP4C牌号的产品，也是目前市场上铁氧体材料的主流产品，其各个牌号产品的配方组成与组成含量如下：

MP4A铁氧体材料的配方组成与组成含量为：

MP4B铁氧体材料的配方组成与组成含量为：

MP4C铁氧体材料的配方组成与组成含量为：

所述MP4A、MP4B及MP4C的性能及损耗测试结果如表1所示，测试条件为500Kc/50mT环境。

表1：MP4A、MP4B及MP4C的性能及损耗测试表

随着电子行业向高频化方向发展的趋势越来越快，因而磁性材料的高频化也是将来的重要发展方向。其表征特性为在高频下实现磁芯的低损耗。一般对材料的要求为：磁芯损耗在500kc、50mT及100℃的测试条件下应小于130mW/cm³。并且初始磁导率在1600左右，而经过测试，由表1可知目前所通常使用的材料在高频的状态下无法实现高频低损耗的目标，故需研发一种新型的高频低损耗软磁铁氧体材料，以适应市场发展的需要。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种高频低损耗软磁铁氧体材料，在常规铁氧体材料配方中加入数种添加剂，以达到高频环境下低损耗运行的效果。本公司将这种高频低损耗软磁铁氧体材料命名为MP1K4材料，故本说明书下文中如果提到MP1K4材料，统一视为本发明一种高频低损耗软磁铁氧体材料。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：一种高频低损耗软磁铁氧体材料，所述铁氧体材料包括主成分与添加剂，所述主成份包括氧化铁(Fe₂O₃)、氧化锰(MnO)及氧化锌(ZnO)。

其中，主成分按照摩尔百分比包括：

52.8～54.3mol％氧化铁(Fe₂O₃)

38.9～40.8mol％氧化锰(MnO)

5.5～7.2mol％氧化锌(ZnO)；

所述添加剂为氧化硅(SiO₂)、碳酸钙(CaCO₃)、五氧化二铌(Nb₂O₅)、四氧化三钴(Co₃O₄)、五氧化二钒(V₂O₅)、氧化亚镍(NiO)、碳酸锂(Li₂CO₃)、二氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛(TiO₂)、五氧化二磷(P₂O₅)及三氧化二铋(Bi₂O₃)，各自占所述高频低损耗软磁铁氧体材料的重量百分比计包括：

其中，四氧化三钴(Co₃O₄)、氧化亚镍(NiO)、碳酸锂(Li₂CO₃)、二氧化钛(TiO₂)、五氧化二磷(P₂O₅)、三氧化二铋(Bi₂O₃)作为可选择添加剂，所以其范围值为从0至某个数值。

所述所述Fe₂O₃的含量可以为52.8mol％、52.9mol％、53mol％、53.1mol％、53.2mol％、53.3mol％、53.4mol％、53.5mol％、53.6mol％、53.7mol％、53.8mol％、53.9mol％、54mol％、54.1mol％、54.2mol％、54.3mol％。

所述MnO的含量可以为38.9mol％、39mol％、39.1mol％、39.2mol％、39.3mol％、39.4mol％、39.5mol％、39.6mol％、39.7mol％、39.8mol％、39.9mol％、40mol％、40.1mol％、40.2mol％、40.3mol％、40.4mol％、40.5mol％、40.6mol％、40.7mol％、40.8mol％、40.9mol％。

所述ZnO的含量可以为5.5mol％、5.6mol％、5.7mol％、5.8mol％、5.9mol％、6mol％、6.1mol％、6.2mol％、6.3mol％、6.4mol％、6.5mol％、6.6mol％、6.7mol％、6.8mol％、6.9mol％、7.0mol％、7.1mol％、7.2mol％。

所述氧化硅(SiO₂)的含量可以为50ppm、51ppm、60ppm、62ppm、64ppm、67ppm、73ppm、77ppm、80ppm、82ppm、85ppm、86ppm、90ppm、97ppm、100ppm等。

所述碳酸钙(CaCO₃)的含量可以为：400ppm、410ppm、442ppm、450ppm、480ppm、500ppm、523ppm、530ppm、580ppm、587ppm、600ppm、635ppm、650ppm、700ppm、760ppm、800ppm、等。

所述五氧化二铌(Nb₂O₅)的含量可以为：200ppm、210ppm、220ppm、230ppm、300ppm、350ppm、370ppm、400ppm、410ppm、450ppm、475ppm、481ppm、490ppm、500ppm等。

所述四氧化三钴(Co₃O₄)的含量可以为：0ppm、80ppm、100ppm、150ppm、200ppm、300ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm等。

所述五氧化二钒(V₂O₅)的含量可以为：100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、370ppm、390ppm、450ppm、470ppm、490ppm、500ppm、530ppm、580ppm、600ppm等。

碳酸锂(Li₂CO₃)的含量可以为：0ppm、100ppm、140ppm、210ppm、250ppm、320ppm、370ppm、390ppm、420ppm、440ppm、480ppm、500ppm、520ppm、590ppm、600ppm等。

二氧化锆(ZrO₂)的含量可以为：150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、370ppm、390ppm、450ppm、470ppm、490ppm、500ppm、530ppm、580ppm、600ppm等。

所述二氧化钛(TiO₂)的含量可以为：0ppm～4500ppm中的任意值，故不再一一列举。

所述氧化亚镍(NiO)的含量可以为：0ppm～3000ppm中的任意值，故不再一一列举。

所述五氧化二磷(P₂O₅)的含量可以为：0ppm～400ppm中的任意值，故不再一一列举。

所述三氧化二铋(Bi₂O₃)的含量可以为：0ppm～500ppm中的任意值，故不再一一列举。

本发明首先对购入的配方组成材料进行物理化学特性检测与分析，确认合格后，按相应的配方比列将组成材料混合，经过振磨、轧片、整形、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MP1K4软磁铁氧体材料的粉体制备。在粉体制备过程中需对各种原料的纯度和活性的相互匹配性及预烧工序加以重点控制，通过对粉体的试压及试烧和对烧结品进行检测分析，完成对材料的性能合格与否的判定。

本发明的目的之一还在于提供一种高频低损耗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。

制备铁氧体磁芯即使用合格的MP1K4材料进行相应铁氧体磁芯的制造，磁芯制造的主要工艺流程如下：粉体调湿、成型、烧结、研磨、清洁、分测、包装。其中在烧结工序采用非常规的致密低温烧结方法进行。所属领域技术人员也可采用其它方法使用本发明所述一种高频低损耗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52.8mol％，指Fe₂O₃的摩尔量占主成分的各组分总摩尔量的百分比为52.8％。

本发明所述添加剂的计量单位为ppm，即溶质质量占全部溶液质量的百万分比,也称百万分比浓度，其换算公式为1ppm＝0.001‰。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明通过调整铁氧体材料主成份的摩尔比例，并且添加一定的添加剂，适应电子行业向高频化方向发展的趋势。与市面上流行的MP4A、MP4B、MP4C主流牌号铁氧体材料相比，本发明提供的材料制备的磁芯各项性能均有了大幅度提升，高频环境下磁芯使用中的损耗更低，使用寿命也更长。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

本实施例通过按照材料配方将各原材料混合、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高频低损耗软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成标准样环(T25/15/10)，经过在试验炉中，采用特定的烧结气氛进行烧结后，对标准样环进行初始磁导率和磁芯损耗的测试，测试条件为初始磁导率:10kc,0.3V,25±2℃；磁芯损耗测试条件见表2所示。

实施例2

本实施例通过按照材料配方将各原材料混合、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高频低损耗软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成标准样环(T25/15/10)，经过在试验炉中，采用特定的烧结气氛进行烧结后，对标准样环进行初始磁导率和磁芯损耗的测试，测试条件为初始磁导率:10kc,0.3V,25±2℃；磁芯损耗测试条件见表2所示。

实施例3

本实施例通过按照材料配方将各原材料混合、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高频低损耗软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成标准样环(T25/15/10)，经过在试验炉中，采用特定的烧结气氛进行烧结后，对标准样环进行初始磁导率和磁芯损耗的测试，测试条件为初始磁导率:10kc,0.3V,25±2℃；磁芯损耗测试条件见表2所示。

实施例4

本实施例通过按照材料配方将各原材料混合、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高频低损耗软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成标准样环(T25/15/10)，经过在试验炉中，采用特定的烧结气氛进行烧结后，对标准样环进行初始磁导率和磁芯损耗的测试，测试条件为初始磁导率:10kc,0.3V,25±2℃；磁芯损耗测试条件见表2所示。

实施例5

本实施例通过按照材料配方将各原材料混合、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高频低损耗软磁铁氧体材料：

将上述颗粒粉料压制成标准样环(T25/15/10)，经过在试验炉中，采用特定的烧结气氛进行烧结后，对标准样环进行初始磁导率和磁芯损耗的测试，测试条件为初始磁导率:10kc,0.3V,25±2℃；磁芯损耗测试条件见表2所示。

上述实施例1-5得到的测试数值十分接近，经过加权计算均值，得到统一的MP1K4材料的性能数据，与对照例材料制成磁芯测试比较的结果见表2。

表2：实施例与对照例材料制成磁芯性能对照表

上述对照表中采用的对照例：MP4AMP4BMP4C均为我公司目前在生产的主流材料牌号，其组分配方见背景技术中相关内容。

由表2可知，本发明所述的一种高频低损耗软磁铁氧体材料与对照例相比，在25℃、80℃及100℃的温度点上都具有更低的磁芯损耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高频低损耗软磁铁氧体材料，由以下组分组成：

2.一种高频低损耗软磁铁氧体材料，由以下组分组成：

3.一种高频低损耗软磁铁氧体材料，由以下组分组成：

4.一种高频低损耗软磁铁氧体材料，由以下组分组成：

5.一种高频低损耗软磁铁氧体材料，由以下组分组成：

6.根据权利要求1-5所述任一项一种高频低损耗软磁铁氧体材料的用途，其特征在于：所述的高频低损耗软磁铁氧体材料用于制备铁氧体磁芯。