CN1058287A - 低损耗氧化物磁性材料及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低损耗氧化物磁性材料的配方 及制造方法，加入了组合添加物，按氧化物法工艺(球 磨、预烧、成型)最后在控制氧含量的气氛下进行烧结 和冷却，制成了低功耗Mn-Zn铁氧体材料，可用于 30KC/S频率下使用的开关电源变压器和U型行 输出变压器。

Description

本发明涉及一种低损耗氧化物磁性材料的配方及制造方法。

Mn-Zn系铁氧体在通信、电子计算机、电视机等电子仪器设备上得到广泛应用。电子仪器设备的高频化、小型化、高可靠性都要求磁性材料高频特性好，功耗低，尤其在工作温度60～100℃时要求功耗低，即具有负温度系数。

U.Konig（IEEE Trans On Magnetics，MAG-11 No5，1975）报导了分子式为Zn_0.3Fe²⁺ _0.07Mn_0.52Ni_0.11Fe₂O₄的低功耗Mn-Zn铁氧体材料，其磁导率μi＝2800，饱和磁感应强度Bs＝370mT，功耗100mw/cm，在75℃左右功耗最低，但功耗还是很高。

赵罗义（磁性材料与器件，17卷，3期，1986年）公开了制造负温度系数铁氧体材料的文章，添加了NiO、CaCO₃，最后烧结时采用抽真空、通氮等方法控制真空炉内的氧分压，制造了低功耗Mn-Zn铁氧体材料，磁导率μi2400，25℃时功耗Pv为6.8mw/g，100℃时Pv为9.8MW/g，其不足之处，功耗最低区间在50～70℃，工艺过程控制复杂，不适宜工业生产。

本发明的任务旨在克服上述已有技术的不足，提供一种在25～100℃区间为负温度系数低功耗Mn～Zn铁氧体材料，并适宜于大量生产。

本发明的任务可以通过以下措施来达到：

本发明采用氧化物法工艺制造磁性材料，原材料为Fe₂O₃（纯度为99.8%，内含Mg 9ppm，Ca 15ppm，Ni 16ppm，SiO）;MnCO₃（纯度94.51%，含Mg 22ppm，Ca 32ppm，Ni 3ppm，Cu 2ppm）;ZnO（纯度97.64%，Mg 2ppm，Ca 3ppm，Cu 1ppm）FeO∶MnO∶ZnO为55～56mol%∶27～29mol%∶8～16mol%;

添加物：NiO 0.2～2.0we%，CaO 0.01～0.1we%，SiO 0.004～0.08we%，K₂CO₃0.02～0.15we%

制造工艺过程如下：

原材料球磨、予烧、粉碎、加添加物、再球磨、过滤、烘干;

用2344克原材料经过上述工序共损耗了217克，损耗率为9.3%，其中由于化学反应的自然损耗和工艺损耗各占50%左右。

工艺过程的特点是：

（1）.将原材料按一定配比，加去离子水混合球磨，混磨时间6小时，转速88RPM，料∶球∶水的比例为1∶2.5∶1.1。

（2）.予烧时转速3RPM，温度950～1050℃，时间20～40分钟。

（3）.最后烧结温度为1260～1320℃，控制氧含量，升温氧含量15～20%，高温5～8%，降温氧含量＜0.01%。

以下说明控制Mn-Zn铁氧体材料成份的理由：

基本成份的选择：FeO 50～60mol%，MnO 20～40mol%，ZnO 5～20mol%，该范围的磁导率较高。Fe₂O₃太少，损耗大，不能用;Fe₂O₃较高，而ZnO较低，磁导率太小，如ZnO大于28mol%则居里点又太低。

适量添加NiO，可减小Fe²⁺，使μi（t）曲线的次峰向高温方向移动，对磁感应强度影响不大，添加0.5～2.0we%的NiO均有效，添加1.2～1.8we%有较好的效果。

添加CaO可降低损耗，Ca离子沉积在晶粒边界，使晶界电阻率提高，添加0.05we%的CaO使导磁率达到最高，添加0.5%的CaO使品质因素Q达到最高，大于0.01%就有效，以0.01～0.1we%为宜。

NiO和CaO的组合添加，使μi可提高10%左右，功耗下降35%左右。

SiO₂的添加，使电阻增加，减少涡流损耗，但大于0.007%，会使μi下降。在使μi不下降的前提下，功耗可降低6mw/g左右。

K₂CO₃，一价离子半径较大，（K为1.33A），添加一价金属离子，可减少Fe²⁺生成，提高电阻率，对μi和Q均有较佳效果的K₂CO₃添加量是10^-3数量级，以0.1%为宜。

本发明和现有技术相比具有以下突出效果：

1.已有技术在烧结时采用抽真空、通氮等方法控制真空炉内的氧分压，工艺控制复杂，不适宜大生产。本发明不需抽真空，在控制氧分压的氮气下烧结和冷却，工艺简单，适用于工业大生产，具有显著的经济效益。

2.已有技术在50～70℃温度区间具有较小功耗，高于70℃时功耗又增加，而本发明在25～100℃温度区间，具有负温度系数（见实施例）。工作温度区间比已有技术提高10-30℃。

本发明将结合下列实施例作进一步说明：

实施例

基本材料：Fe₂O₃55.75mol%，MnO 27.28mol%，ZnO 15.45mol%;添加Ni₂O₃1.52we%，CaO 0.05we%，SiO₂0.007we%，K₂CO₃0.1we%，混合球磨后，予烧温度1050℃，经粉碎、球磨、成型;制成φ25×20×7的园环，在控制氧含量（升温15～20%，高温5～8%，降温＜0.01%）的氮气下烧结和冷却，在16KC/S，1500GS的条件下测得下表性能。

表1

	K2CO3(we%)	μi	Pv(mw/g)	Bs(GS)
					25℃    80℃    100℃	25℃   100℃
			比较例	00			20562450	13.5     13.0     15.310.1    9.72     11.6	4500    32004620    3230
本发明	0.1	2340			13.1      7.9      8.2	4990     3660

Claims (2)

1、一种低损耗氧化物磁性材料，由Fe₂O₃，MnO，ZnO等组成，其特征是：基本材料

(1).Fe₂O₃50～60mol%

(2).MnO20～40mol%

(3).ZnO5～20mol%

组合添加物是：

(1).NiO0.6～1.8we%

(2).CaO0.02～0.06we%

(3).SiO₂0.005～0.008we%

(4).K₂CO₃0.08～0.15we%。

2、一种制造低损耗氧化物磁性料的方法，经过球磨、予烧、粉碎、再球磨、烘干、最后烧结等过程，其特征是：

（1）.予烧温度950～1050℃，时间20-40分;

（2）.最后烧结温度1260～1320℃，升温区的氧含量15～20%，高温区5～8%，降温区＜0.01%。