CN112851328B - 一种锰锌铁氧体、其制备方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锰锌铁氧体、其制备方法及用途，所述的锰锌铁氧体包括主成分和辅助成分，所述的主成分包括氧化铁、氧化锌和一氧化锰；以主成分的总量为100mol％计，其中，氧化铁的含量为52.75～53.15mol％，氧化锌的含量为9.1～10.7mol％，其余为一氧化锰。本发明通过对配方组分含量进行改进，使得锰锌铁氧体获得宽温低损耗特性，并提高了锰锌铁氧体的饱和磁通密度。

Description

一种锰锌铁氧体、其制备方法及用途
技术领域
本发明属于铁氧体制备技术领域，涉及一种锰锌铁氧体、其制备方法及用途。
背景技术
在MnZn功率铁氧体领域，虽然随着电子元件的一些新的要求，出现了一些新的改善，比如降低了损耗，提高了材料Bs，实现了宽温低损耗等。但是这些改善的特性还不理想，特别是损耗偏高，100℃的Bs只有410mT～420mT，有些制造成本还比较高，加入NiO等。比如专利号为CN110436911A、CN110540431A、CN110078488A和CN103964831B等。
现有技术实现宽温低损耗主要是依靠加Co2O3和SnO2或TiO2来实现宽温的目的，至于降低损耗，主要是通过添加高电阻率的物质如CaCO3、SiO2和Nb2O5等来实现，在烧结工艺上，主要是靠降温段平衡氧分压来实现。
CN110436911A公开了一种软磁材料，包含如下含量的主成分：Fe2O3为54～58mol％、MnO为30～35mol％、余量为ZnO；相对主成分的总重量还包含如下含量的副成分：CaCO3为0.02～0.04wt％，TiO2为0.02～0.1wt％，Nb2O5为0.02～0.05wt％，ZrO20～0.02wt％，V2O5为0.01～0.1wt％，SnO2为0.01～0.04wt％，Co2O3为0.3～0.4wt％，NiO为0～0.1wt％。
CN110078488A公开了一种高Bs宽温低损耗软磁铁氧体材料及其制备方法，铁氧体材料，包括主成分、第一辅助成分、第二辅助成本，其中，主成分包括含量为53.4～54.5mol％的Fe2O3、含量为7.5～9.4mol％为ZnO、含量为0.3～0.8mol％的NiO，其余为MnO；第一辅助成份包括CaCO3、SiO2、Co2O3，第二辅助成份包括Nb2O5、ZrO2、Ta2O5、V2O5、CeO2、HfO2中的一种以上，或者采用TiO2和SnO2中的一种或者两种。
CN103964831A公开了一种宽温低损耗MnZn铁氧体材料及其制备方法。该材料由主成分和副成分组成，所述主成分及含量以氧化物计算为：Fe2O352.4～54.3mol％、ZnO2～13mol％和MnO余量；按主成分总重量计的副成分为:SiO2100～250ppm、CaCO3150～1500ppm、Nb2O550～500ppm、TiO2200～1500ppm、SnO2200～5000ppm和Co2O33000～5000ppm。
对于现有的手机充电器或笔记本电脑电源来说，为了满足快充的要求，要求磁芯在25℃～100℃下有更低的损耗，100℃下有更高的饱和磁通密度，为了满足这一要求，需要对现有的铁氧体的配方及制备工艺进行改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锰锌铁氧体、其制备方法及用途，通过对配方组分含量进行改进，使得锰锌铁氧体获得宽温低损耗特性，并提高了锰锌铁氧体的饱和磁通密度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种锰锌铁氧体，所述的锰锌铁氧体包括主成分和辅助成分，所述的主成分包括氧化铁、氧化锌和一氧化锰；以主成分的总量为100mol％计，其中，氧化铁的含量为52.75～53.15mol％，例如可以是52.75mol％、52.8mol％、52.85mol％、52.9mol％、52.95mol％、53mol％、53.05mol％、53.1mol％或53.15mol％，氧化锌的含量为9.1～10.7mol％，例如可以是9.1mol％、9.2mol％、9.3mol％、9.4mol％、9.5mol％、9.6mol％、9.7mol％、9.8mol％、9.9mol％、10.0mol％、10.1mol％、10.2mol％、10.3mol％、10.4mol％、10.5mol％、10.6mol％或10.7mol％，其余为一氧化锰。
本发明提供了一种锰锌铁氧体，通过对配方组分含量进行改进，使得锰锌铁氧体获得宽温低损耗特性，并提高了锰锌铁氧体的饱和磁通密度(以下简称Bs)。具体而言，本发明限定了主成分中氧化铁的含量为52.75～53.15mol％，主配方中Fe2O3含量直接影响着材料的磁晶各向异性常数K1和电阻率。当Fe2O3的含量超过53.15mol％时，会降低锰锌铁氧体的电阻率，提高材料的涡流损耗，同时使得谷点向负温方向移动，不利于降低锰锌铁氧体在25℃～80℃的损耗；当Fe2O3的含量低于52.75mol％时，不能有效抵消负值的磁晶各向异性常数K1，不利于降低磁滞损耗，因此需要将Fe2O3的含量严格控制在52.75～53.15mol％这一范围内。
另外需要特别强调的是，传统理论认为，ZnO生成的锌铁氧体没有磁性，没有磁晶各向异性常数K1，对宽温特性没有影响。但本发明认为虽然ZnO生成的锌铁氧体没有磁性，也即没有磁晶各向异性常数K1，但ZnO对Fe2O3和MnO的含量有影响，从而影响了主相锰铁氧体的生成量，间接影响着材料的磁晶各向异性常数K1，因此本发明认为ZnO对宽温特性有影响，对氧化锌的含量也进行了特殊限定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的辅助成分中包括氧化钴。
优选地，所述的辅助成分中还包括碳酸钙和氧化锆。
在本发明中，通过向主成分中加入辅助成分使得锰锌铁氧体获得宽温低损耗特性，因为仅通过Fe2O3的含量来控制材料的磁晶各向异性常数K1是远远不够的，不能进一步降低负值的K1(Fe2O3生成的铁铁氧体的K1是正值)。因此需要加入辅助成分，进一步抵消负值的K1值。本发明优选添加的辅助成分为氧化钴，在主成分确定的情况下，适当添加氧化钴生成钴铁氧体来实现宽温特性，同时添加一些高电阻率的材料来降低锰锌铁氧体的涡流损耗。
需要说明的是，传统的实现宽温特性的方式是采用Co2O3和SnO2或TiO2来实现的。而本发明则是采用Fe2O3、ZnO和Co2O3的联合作用，同时配合适当氧化的烧结工艺来实现材料宽温低损耗特性的。
作为本发明一种优选的技术方案，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在25℃环境中的损耗＜230kW/m3。
优选地，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在60℃环境中的损耗＜230kW/m3。
优选地，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在80℃环境中的损耗＜250kW/m3。
优选地，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在100℃损耗＜290kW/m3。
优选地，在测试频率为50Hz，磁场强度为1194A/m的测试条件下，所述铁氧体在100℃环境中的饱和磁通密度＞430mT。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法包括：
氧化铁、氧化锌和一氧化锰按比例混合后进行一次湿法磨料，得到的湿料经预烧得到预烧料，预烧料中加入辅助成分后进行二次湿法磨料，压制成型后烧结得到所述的锰锌铁氧体。
本发明的发明点在于通过成分配比与烧结工艺的联合，提高了锰锌铁氧体的宽温低损耗特性，同时提高了材料的Bs。在烧结工艺上，本发明没有采用传统的平衡氧分压降温模式，而是采用适当氧化的降温方式，达到控制材料中铁铁氧体的量目的，抵消掉负的K1值，一定程度上也提高了材料的电阻率，同时也限定一定量的钴铁氧体形成，降低钴铁氧体K2值偏大的影响，生成的铁铁氧体和钴铁氧体共同作用，使损耗随温度的变化更为平缓。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)氧化铁、氧化锌和一氧化锰按比例混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料，得到的主成分湿料中加入胶水后依次经造粒和预烧后得到预烧料；
(Ⅱ)预烧料与辅助成分混合得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料，得到的烧结湿料中加入胶水后依次经造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)中，以主成分的总量为100mol％计，氧化铁的含量为52.75～53.15mol％，例如可以是52.75mol％、52.8mol％、52.85mol％、52.9mol％、52.95mol％、53mol％、53.05mol％、53.1mol％或53.15mol％，氧化锌的含量为9.1～10.7mol％，例如可以是9.1mol％、9.2mol％、9.3mol％、9.4mol％、9.5mol％、9.6mol％、9.7mol％、9.8mol％、9.9mol％、10.0mol％、10.1mol％、10.2mol％、10.3mol％、10.4mol％、10.5mol％、10.6mol％或10.7mol％，其余为一氧化锰。
优选地，所述的一次湿法磨料采用球磨。
优选地，在一次湿法磨料过程中，所述的主成分、小球和水的质量比为1:(5～8):(0.4～0.6)，例如可以是1:5:0.4、1:5:0.5、1:5:0.6、1:6:0.4、1:6:0.5、1:6:0.6、1:7:0.4、1:7:0.5、1:7:0.6、1:8:0.4、1:8:0.5或1:8:0.6，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，向主成分湿料中加入的胶水质量占主成分湿料总质量的8～10wt％，例如可以是8.0wt％、8.2wt％、8.4wt％、8.6wt％、8.8wt％、9.0wt％、9.2wt％、9.4wt％、9.6wt％、9.8wt％或10.0wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述胶水的质量分数为7.5～10wt％，例如可以是7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％或10wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述的造粒过程采用喷雾造粒；
优选地，所述喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃～350℃，例如可以是320℃、322℃、324℃、326℃、328℃、330℃、332℃、334℃、336℃、338℃、340℃、342℃、344℃、346℃、348℃或350℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的喷雾造粒过程中，物料的出口温度为85～100℃，例如可以是85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的预烧过程在回转窑中进行。
优选地，所述的预烧温度为850～950℃，例如可以是850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃或950℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的预烧时间为3～6h，例如可以是3.0h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4.0h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5.0h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h或6.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅱ)中，所述的辅助成分包括氧化钴。
优选地，所述的辅助成分为碳酸钙、氧化锆和氧化钴。
优选地，向预烧料中加入的碳酸钙的含量占预烧料总质量的0.06～0.08wt％，例如可以是0.06wt％、0.062wt％、0.064wt％、0.068wt％、0.07wt％、0.072wt％、0.074wt％、0.076wt％、0.078wt％或0.08wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，向预烧料中加入的氧化锆的质量占预烧料总质量的0.02～0.04wt％，例如可以是0.02wt％、0.022wt％、0.024wt％、0.026wt％、0.028wt％、0.03wt％、0.032wt％、0.034wt％、0.036wt％、0.038wt％或0.04wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，向预烧料中加入的氧化钴的质量占预烧料总质量的0.35～0.39wt％，例如可以是0.35wt％、0.355wt％、0.36wt％、0.365wt％、0.37wt％、0.375wt％、0.38wt％、0.385wt％或0.39wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的二次湿法磨料采用球磨。
优选地，在二次湿法磨料过程中，所述的烧结料、小球和水的质量比为1:(5～8):(0.4～0.6)，例如可以是1:5:0.4、1:5:0.5、1:5:0.6、1:6:0.4、1:6:0.5、1:6:0.6、1:7:0.4、1:7:0.5、1:7:0.6、1:8:0.4、1:8:0.5或1:8:0.6，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，向烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的8～10wt％，例如可以是8.0wt％、8.2wt％、8.4wt％、8.6wt％、8.8wt％、9.0wt％、9.2wt％、9.4wt％、9.6wt％、9.8wt％或10.0wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述胶水的质量分数为7.5～10wt％，例如可以是7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％或10wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅱ)中，所述的造粒过程采用喷雾造粒。
优选地，所述喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃～350℃，例如可以是320℃、322℃、324℃、326℃、328℃、330℃、332℃、334℃、336℃、338℃、340℃、342℃、344℃、346℃、348℃或350℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的喷雾造粒过程中，物料的出口温度为85～100℃，例如可以是85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的成型过程包括：在5～10MPa的压力下压制成标环，例如可以是5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或10.0MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烧结过程在钟罩炉内进行。
优选地，所述的烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段。
优选地，所述的烧结段的烧结温度为1290～1320℃，例如可以是1290℃、1292℃、1294℃、1296℃、1298℃、1300℃、1302℃、1304℃、1306℃、1308℃、1310℃、1312℃、1314℃、1316℃、1318℃或1320℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烧结段的保温时间为3～6h，例如可以是3.0h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4.0h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5.0h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h或6.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烧结段的氧含量为3～6％，例如可以是3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5.0％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％或6.0％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，所述的降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段。
优选地，所述的降温前段包括由烧结段的终点温度降温至第一降温段的起点温度。
优选地，所述的第一降温段由450℃降温至280℃。
优选地，所述的第二降温段由280℃降温至50℃。
优选地，所述的第一降温段的氧含量为0.02％～0.15％，例如可以是0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％或0.15％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第二降温段的氧含量为0％。
优选地，所述的降温后段的降温速率为0.05～0.3℃/分钟，例如可以是0.05℃/分钟、0.1℃/分钟、0.15℃/分钟、0.2℃/分钟、0.25℃/分钟或0.3℃/分钟，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明采用在降温段进行适当氧化的方式完成烧结，一方面是基于提高材料电阻率的需要，另一方面，是控制材料中铁氧体的量，抵消掉负的K1值，同时限定一定量的钴铁氧体形成，降低钴铁氧体K2值偏大的影响，生成的铁铁氧体和钴铁氧体共同作用，使损耗随温度的变化更为平缓。采用0.05～0.3℃/分钟的降温速度，也有利于降低材料的内应力，进一步降低磁滞损耗。
第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的锰锌铁氧体的用途，所述的锰锌铁氧体用于电源适配器。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种锰锌铁氧体，通过对配方组分含量进行改进，使得锰锌铁氧体获得宽温低损耗特性，并提高了锰锌铁氧体的饱和磁通密度。在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在25℃环境中的损耗＜230kW/m3；在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在60℃环境中的损耗＜230kW/m3；在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在80℃环境中的损耗＜250kW/m3；在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在100℃损耗＜290kW/m3；在测试频率为50Hz，磁场强度为1194A/m的测试条件下，所述铁氧体在100℃环境中的饱和磁通密度＞430mT。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将52.75mol％的Fe2O3、38.15mol％的MnO和9.1mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:5:0.4；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为7.5wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的8wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃，物料的出口温度为85℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为850℃，预烧时间为3h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.06wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.02wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.35wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:5:0.4；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为7.5wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的8wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃，物料的出口温度为85℃；在5MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1290℃，烧结段的保温时间为3h，烧结段的氧含量为3％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1290℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.08％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.05℃/分钟。
实施例2
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将52.8mol％的Fe2O3、37.9mol％的MnO和9.3mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:5:0.5；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为8wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的8.4wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为326℃，物料的出口温度为88℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为870℃，预烧时间为3.6h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.065wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.024wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.358wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:5:0.5；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为8wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的8.4wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为326℃，物料的出口温度为88℃；在6MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1296℃，烧结段的保温时间为3.6h，烧结段的氧含量为3.6％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1296℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.1％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.1℃/分钟。
实施例3
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将52.9mol％的Fe2O3、37.6mol％的MnO和9.5mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:6:0.5；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为8.5wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的8.8wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为332℃，物料的出口温度为91℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为890℃，预烧时间为4.2h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.07wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.028wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.366wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:6:0.5；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为8.5wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的8.8wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为332℃，物料的出口温度为91℃；在7MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1300℃，烧结段的保温时间为4.2h，烧结段的氧含量为4.2％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1300℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.15％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.15℃/分钟。
实施例4
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将53mol％的Fe2O3、37mol％的MnO和10mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:7:0.5；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为9wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的9.2wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为338℃，物料的出口温度为94℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为910℃，预烧时间为4.8h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.073wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.032wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.374wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:7:0.5；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为9wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的9.2wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为338℃，物料的出口温度为94℃；在8MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1308℃，烧结段的保温时间为4.8h，烧结段的氧含量为5％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1308℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.15％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.2℃/分钟。
实施例5
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将53.1mol％的Fe2O3、36.6mol％的MnO和10.3mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:7:0.6；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为9.5wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的9.6wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为344℃，物料的出口温度为97℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为930℃，预烧时间为5.4h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.076wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.036wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.382wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:7:0.6；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为9.5wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的9.6wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为344℃，物料的出口温度为97℃；在9MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1314℃，烧结段的保温时间为5.4℃，烧结段的氧含量为5.5％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1314℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.12％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.25℃/分钟。
实施例6
本实施例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将53.15mol％的Fe2O3、36.15mol％的MnO和10.7mol％的ZnO混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料0.5h，主成分、小球和水的质量比为1:8:0.6；
(2)得到的主成分湿料中加入胶水(胶水的质量分数为10wt％)后依次经喷雾造粒和预烧后得到预烧料，加入的胶水质量占主成分湿料总质量的10wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为350℃，物料的出口温度为100℃；预烧过程在回转窑中进行，预烧温度为950℃，预烧时间为6h；
(3)在预烧料中加入碳酸钙、氧化锆和氧化钴，碳酸钙的加入量占预烧料总质量的0.08wt％，氧化锆的加入量占预烧料总质量的0.04wt％，氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.39wt％，混合均匀后得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料1.5h得到烧结湿料，烧结料、小球和水的质量比为1:8:0.6；
(4)烧结湿料中加入胶水(胶水的质量分数为10wt％)后依次经喷雾造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体，烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的10wt％；喷雾造粒过程中，物料的进口温度为350℃，物料的出口温度为100℃；在10MPa的压力下压制成标环；烧结过程在钟罩炉内进行，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1320℃，烧结段的保温时间为6℃，烧结段的氧含量为6％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1320℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.11％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.3℃/分钟。
对比例1
本对比例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中主成分采用如下配比：53.3mol％的Fe2O3、37.6mol％的MnO和9.1mol％的ZnO。其他操作步骤和工艺参数与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中主成分采用如下配比：52.8mol％的Fe2O3、36.2mol％的MnO和11mol％的ZnO。其他操作步骤和工艺参数与实施例1完全相同。
对比例3
本对比例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中氧化钴的加入量占预烧料总质量的0.5wt％。其他操作步骤和工艺参数与实施例1完全相同。
对比例4
本对比例提供了一种锰锌铁氧体的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(4)中采用如下烧结方式：
在钟罩炉内进行烧结，烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段，烧结段的烧结温度为1290℃，烧结段的保温时间为3h，烧结段的氧含量为3％；降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，降温前段由1290℃降温至450℃，降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段，第一降温段由450℃降温至280℃，第一降温段的氧含量为0.001％，第二降温段由280℃降温至50℃，第二降温段的氧含量为0％，第一降温段和第二降温段的降温速率都为0.05℃/分钟。
除上述烧结过程不同外，本对比例提供的制备方法与实施例1完全相同。
对实施例1-6以及对比例1-4制备得到的锰锌铁氧体的宽温损耗特性和100℃下的Bs进行测试。其中，宽温损耗特性的测试条件为：测试功率100kHz，磁通量密度200mT。分别在25℃、60℃、80℃和100℃下，对锰锌铁氧体的功率损耗进行测试，功率损耗值越高表面该锰锌铁氧体的宽温损耗性能越差。Bs测试的测试条件为：测试功率为50Hz，磁场强度为1194m/A。测试结果见表1。
表1
Figure BDA0003000139080000181
由表1中的测试数据可以看出，对比例1与实施例1相比，对比例1的Fe2O3含量过高，导致锰锌铁氧体的功率损耗偏高，宽温损耗特性较差。对比例2与实施例1相比，对比例2中ZnO含量过高，导致锰锌铁氧体的功率损耗偏高，同时锰锌铁氧体的Bs较低。对比例3与实施例1相比，对比例3中Co2O3含量过高，导致锰锌铁氧体的功率损耗偏高，同时锰锌铁氧体的Bs较低。对比例4与实施例1相比，对比例4在降温段内的含氧量较低，导致锰锌铁氧体的功率损耗偏高，宽温损耗特性较差。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (28)

1.一种锰锌铁氧体，其特征在于，所述的锰锌铁氧体包括主成分和辅助成分，所述的主成分包括氧化铁、氧化锌和一氧化锰；以主成分的总量为100mol%计，其中，氧化铁的含量为52.75~53.15mol%，氧化锌的含量为9.1~10.7mol%，其余为一氧化锰；
所述锰锌铁氧体的制备方法包括：
氧化铁、氧化锌和一氧化锰按比例混合后进行一次湿法磨料，得到的湿料经预烧得到预烧料，预烧料中加入辅助成分后进行二次湿法磨料，压制成型后烧结得到所述的锰锌铁氧体；
所述的辅助成分为碳酸钙、氧化锆和氧化钴；
向预烧料中加入的碳酸钙的含量占预烧料总质量的0.06~0.08wt%；
向预烧料中加入的氧化锆的质量占预烧料总质量的0.02~0.04wt%；
向预烧料中加入的氧化钴的质量占预烧料总质量的0.35~0.39wt%；
所述的烧结过程包括依次进行的烧结段和降温段；
所述的降温段分为依次进行的降温前段和降温后段，所述的降温后段包括依次进行的第一降温段和第二降温段；
所述的第一降温段的氧含量为0.02%~0.15%；
所述的烧结段的烧结温度为1290~1320℃；所述的烧结段的保温时间为3~6h；所述的烧结段的氧含量为3%~6%；
所述的降温前段包括由烧结段的终点温度降温至第一降温段的起点温度；所述的第一降温段由450℃降温至280℃；所述的第二降温段由280℃降温至50℃；所述的第二降温段的氧含量为0%。
2.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在25℃环境中的损耗＜230kW/m3。
3.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在60℃环境中的损耗＜230kW/m3。
4.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在80℃环境中的损耗＜250kW/m3。
5.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，在测试频率为100kHz，磁通量密度为200mT的测试条件下，所述锰锌铁氧体在100℃损耗＜290kW/m3。
6.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，在测试频率为50Hz，磁场强度为1194A/m的测试条件下，所述铁氧体在100℃环境中的饱和磁通密度＞430mT。
7.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述的制备方法具体包括如下步骤：
（Ⅰ）氧化铁、氧化锌和一氧化锰按比例混合得到主成分，主成分与水混合后进行一次湿法磨料，得到的主成分湿料中加入胶水后依次经造粒和预烧后得到预烧料；
（Ⅱ）预烧料与辅助成分混合得到烧结料，烧结料与水混合进行二次湿法磨料，得到的烧结湿料中加入胶水后依次经造粒、成型和烧结后得到所述的锰锌铁氧体。
8.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的一次湿法磨料采用球磨。
9.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，在一次湿法磨料过程中，所述的主成分、小球和水的质量比为1:(5~8):(0.4~0.6)。
10.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，向主成分湿料中加入的胶水质量占主成分湿料总质量的8~10wt%。
11.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述胶水的质量分数为7.5~10wt%。
12.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的造粒过程采用喷雾造粒。
13.根据权利要求12所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃~350℃。
14.根据权利要求12所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述的喷雾造粒过程中，物料的出口温度为85~100℃。
15.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的预烧过程在回转窑中进行。
16.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的预烧温度为850~950℃。
17.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的预烧时间为3~6h。
18.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述的二次湿法磨料采用球磨。
19.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，在二次湿法磨料过程中，所述的烧结料、小球和水的质量比为1:(5~8):(0.4~0.6)。
20.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，向烧结湿料中加入的胶水质量占烧结湿料总质量的8~10wt%。
21.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述胶水的质量分数为7.5~10wt%。
22.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述的造粒过程采用喷雾造粒。
23.根据权利要求22所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述喷雾造粒过程中，物料的进口温度为320℃~350℃。
24.根据权利要求22所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述的喷雾造粒过程中，物料的出口温度为85~100℃。
25.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述的成型过程包括：在5~10MPa的压力下压制成标环。
26.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述的烧结过程在钟罩炉内进行。
27.根据权利要求7所述的锰锌铁氧体，其特征在于，所述的降温后段的降温速率为0.05~0.3℃/分钟。
28.一种权利要求1-27任一项所述的锰锌铁氧体的用途，其特征在于，所述的锰锌铁氧体用于电源适配器。
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