CN1156413C

CN1156413C - 锰锌铁氧体磁芯的制造方法和锰锌基铁氧体磁芯

Info

Publication number: CN1156413C
Application number: CNB998022772A
Authority: CN
Inventors: ��ľ��; 木下幸治; ̩; 高桥弘泰; 泽井淳
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE69928381T2; EP1065191A4; US6309558B1; KR100383394B1; WO2000031000A1; DE69928381D1; JP2000340419A; KR20010034349A; CN1288451A; EP1065191B1; EP1065191A1

Abstract

本发明的目的是提供锰锌铁氧体磁芯的制造方法，所述制造方法可以制造一种具有高表面电阻和低磁芯损耗的锰锌铁氧体磁芯，而不必从外部引入氮气并在短时间内烧成，此外还提供这种锰锌铁氧体磁芯。为了达到这个目的，把锰锌铁氧体磁芯成形成一定的磁芯形状。在具有用碳酸气和水蒸气控制的氧浓度的烧成气氛中烧成所述磁芯成形体。然后，把所述成形体以350-850℃/小时的冷却速度快速冷却。用这样的方法，获得了一种锰锌铁氧体磁芯。

Description

锰锌铁氧体磁芯的制造方法和锰锌基铁氧体磁芯

本发明涉及制造用于偏转磁轭或变压器和线圈的锰锌铁氧体磁芯的方法，并涉及这种锰锌铁氧体磁芯。

对于近来市场上的CRT显示监视器和电视，有一种明显的发展趋势是屏幕更大、频率更高。因此，对偏转磁轭用的铁氧体材料的开发有一种强烈的需求，其电磁性能比传统铁氧体材料的电磁性能更高，例如，更高导磁率和饱和磁通密度以及更低的磁芯损耗。到目前为止，镁锌铁氧体已经用作这样的偏转磁轭用铁氧体。然而，镁锌铁氧体在其电磁性能方面存在某些固有的局限性，因此在以磁芯的形式使用时，由于磁芯损耗产生很大热量。因此，通常很难用这样的铁氧体作为大屏幕、宽角偏转和高频用的偏转磁轭磁芯。

在具有高导磁率、高饱和磁通密度以及低磁芯损耗的铁氧体磁芯中，有一种含有50mol％或更多的Fe₂O₃的锰锌铁氧体。然而，这种磁芯的缺点在于其表面电阻低，不能保证绕组间的绝缘。因此，对于高表面电阻和低磁芯损耗的铁氧体磁芯有稳定的需求。

随着低外形尺寸的电子设备的进展，目前也要求变压器和线圈越来越薄。在这样的用途中，到目前为止已经使用了低磁芯损耗的含有50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体磁芯。然而，对于所述含有50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体磁芯，难以使厚度减小许多，因为其表面电阻低，必须使用绝缘线圈架来绕线。

为此，到目前为止已经开发了通过直接在高表面电阻的镍锌铁氧体磁芯上绕线而不必缠绕在任何绝缘线圈架上所获得的变压器或线圈，从而使厚度减小了很多。但是，在这种情况下，也存在问题，因为使用镍锌铁氧体磁芯必须牺牲磁芯损失。

在这种情况下，也需要具有高表面电阻和低磁芯损耗的铁氧体磁芯。

虽然已经解释了含有50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体存在的问题，但是，应该理解对于Fe₂O₃含量低于50mol％的锰锌铁氧体，所述问题或多或少地仍然存在。然而，值得注意的是随着Fe₂O₃含量降低，所述问题逐渐变得不明显了。

为了增大上述含有50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体的表面电阻，例如，JP-A 6-295812已经提出一种使含50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体经过氧化处理，从而在其表面形成一种电绝缘层的方法。根据这种方法，有可能获得一种具有低磁芯损耗和高表面电阻的锰锌铁氧体磁芯。用这种磁芯，由于可以直接在所述磁芯上绕线，所以可以使厚度减小很多。

然而，现在发现上述制备含50mol％或更多Fe₂O₃的锰锌铁氧体的传统方法存在下列问题：

(A) 上述电绝缘层的形成需要较长时间，导致制造成本增大。

例如，在上述公开中的“解决所述问题的方法”描述了在烧成

完成后(在1，250℃的烧成温度)以约每小时75℃的速度冷

却到900℃。因此，冷却到900℃，即降温350℃需要约4.7

小时，在900℃或更低的温度，以每小时300℃的速度进行冷

却，在700℃和400℃之间引入空气来形成电绝缘层。假设炉

子的出口温度为100℃，需要约7.5小时冷却时间。当在这样

的氧化条件下形成所述电绝缘层时，它有可能开裂。

(B) 在上述公开中所述的方法中，使用利用氮气的低氧浓度气

氛被用作烧成气氛。然而，相对于目前用作偏转磁轭的通过不

依赖于从外部引入氮气烧成获得的锰锌铁氧体磁芯来说，从外

部引入氮气增加了一些成本。

因此，本发明的目的是提供锰锌铁氧体磁芯的制造方法，所述方法可以制备一种具有高表面电阻和低磁芯损耗的锰锌铁氧体磁芯，但不从外部引入氮气并可在短时间内烧成，并提供这样的磁芯。

这样的目的通过下面(1)-(9)所述的本发明的实施方案来达到。

(1)一种制造锰锌铁氧体磁芯的方法，即把锰锌铁氧体成形成

一定的磁芯形状，在具有通过碳酸气和水蒸汽控制的氧浓

度的烧成气氛中烧成磁芯成形体，以250℃/小时到850℃/

小时的冷却速度冷却所述磁芯成形体。

(2)根据上述(1)的锰锌铁氧体磁芯的制造方法，其中，所述

的冷却速度在300℃/小时和850℃/小时之间。

(3)根据上述(1)或(2)的锰锌铁氧体磁芯的制造方法，其

中，所述锰锌铁氧体含有作为主要成分的氧化铁，含量以

Fe₂O₃为基准计算为50mol％或更大。

(4)根据上面的(1)-(3)中的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制

造方法，其中，所述锰锌铁氧体含有作为辅助成分的氧化

钙，含量以CaO为基准计算为0.04-0.6wt％。

(5)根据上面的(1)-(4)的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制造

方法，其中，所述锰锌铁氧体还含有作为辅助成分的氧化

钒，含量以V₂O₅为基准计算为0-0.2wt％。

(6)根据上面的(1)-(5)的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制造

方法，其中，通过向所述的烧成气氛中引入空气进行所述

快速冷却。

(7)根据上面的(1)-(6)中的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制

造方法，其中，通过所述碳酸气和水蒸汽控制的所述烧成

气氛的氧浓度在5％-21％之间。

(8)根据上面的(1)-(7)中的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制

备方法，其中，一种来自热源的燃烧废气被用作所述碳酸

气。

(9)一种通过上面的(1)-(8)中任一项所述的锰锌铁氧体磁

芯的制造方法制造的锰锌铁氧体磁芯，所述锰锌铁氧体磁

芯在500V下的表面电阻不低于1×10⁶Ω，在100℃和

100KHz-20mT下的磁芯损耗为12kW/m³或更小。根据本发明的锰锌铁氧体磁芯中的锰锌铁氧体可以具有任何要求的主成分组成。然而，所述锰锌铁氧体优选应该含有含量为50mol％或更多的主成分氧化铁，特别是在50.5mol％-54mol％之间，更特别在51.5mol％-53.5mol％之间，以Fe₂O₃为基准计算。

根据本发明的锰锌铁氧体含有作为辅助主成分的氧化锰(MnO)和氧化锌(ZnO)。希望氧化锌的含量以ZnO为基准计算在7mol％-21mol％之间，优选在12mol％-17mol％之间，其余为氧化锰(MnO)。

根据本发明的锰锌铁氧体含有作为辅助成分的氧化钙，含量为0.04-0.7wt％，优选0.10-0.60wt％，以CaO为基准计算。CaO的量对这个范围的任何偏离都不可能获得低磁芯损耗和高表面电阻。

根据本发明的锰锌铁氧体含有作为另一种辅助成分的氧化钒，含量为0-0.2wt％，优选0.025-0.15wt％，以V₂O₅为基准计算。通过引入氧化钒(V₂O₅)，即使在低氧浓度下，也可以获得低磁芯损耗和高饱和磁通密度，并具有足够高的表面电阻，保证绕线间的绝缘，使得所述铁氧体磁芯的表面不容易开裂。然而，太多的氧化钒(V₂O₅)使其难以获得低磁芯损耗。

大概上述的辅助成分氧化钙和氧化钒主要存在在晶界上。

根据本发明的锰锌铁氧体可以含有Si、Nb、W、Co、Ti、Mg、Ta、Cu等作为其它可能的辅助成分。这样的辅助成分优选占所述锰锌铁氧体重量的约0.01-2wt％，特别优选占约0.02-1.8wt％。

然后解释如何制备根据本发明的锰锌铁氧体磁芯。

首先，向通过JP-B 47-11550中所提出的雾化焙烧法或类似的方法制备的铁和锰的粉末状氧化物加入ZnO，然后通过球磨或类似的方法把所述物料混合并在一起粉碎。或者，把Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO根据普通的粉末冶金法在球磨机或类似的设备中混合在一起、焙烧并粉碎。粉碎后的平均一次颗粒尺寸优选应该在0.8-1.7μm的数量级上。

注意，如果在所述铁氧体中混入上述的包括CaO和V₂O₅的辅助成分，它们优选应该在粉碎之前加入到所述主成分中。

粉碎后，干燥所述粉末，然后成形成预定的磁芯形状。

烧结所成形的磁芯成形体。所述烧结温度或者成形体保温的高温应该在1,270-1,350℃之间，虽然还取决于所用的烧成气氛。对于烧成或烧结气氛，希望使用含氧气氛，氧浓度为5-21％，优选5-15％，更优选为5-10％。在低于5％的氧浓度下，不可能获得足够高的表面电阻以保证绕线间的绝缘。另一方面，在高于空气氧浓度的21％的氧浓度下，会产生一些增加的成本。在本发明中，用空气、碳酸气和水蒸汽进行烧成气氛的氧浓度控制，即不使用除空气中的氮气以外的任何气体，从而在形成所述烧成气氛方面获得成本的一些明显的降低。如果把LPG用作烧成的热源并把从中得到的废气用作在上述烧成气氛中氧浓度控制的碳酸气，则有可能进一步降低成本。

烧结时间或者把所述磁芯成形体在高温下的保温时间优选应该在1-3小时之间。把所述磁芯加热到所述烧结温度的速度优选应该在100-700℃/小时，特别是在400-700℃之间。

所述磁芯成形体从所述烧结温度的快速降温或快速冷却-即本发明的一个特征-在向其中加入氧化钙和氧化钒时应该以250-850℃/小时的速度进行，优选为250-800℃/小时，并且更优选为300-800℃/小时，在向其中加入氧化钙时应该以300-850℃/小时的速度进行，优选为350-800℃/小时，并且更优选为400-800℃/小时。冷却速度太慢，所述锰锌铁氧体磁芯表面容易开裂，冷却速度太快，不能获得足够的表面电阻。

通过向所述的燃烧气氛中引入空气进行上述冷却。通过在所述燃烧气氛中引入空气，气氛中的氧浓度在所述冷却过程中在400℃到200℃下通常变为约21％。

用这种方法，可以制备本发明的锰锌铁氧体磁芯。所制备的锰锌铁氧体磁芯可以具有在500V下为1×10⁶Ω或更大的高表面电阻以及在100℃和100kHz-20mT下为12kw/m³的低磁芯损耗，并且可以很好地用作无表面裂纹的磁芯。这使得能够在所述磁芯上直接绕线，导致尺寸进一步减小。

此外，这种锰锌铁氧体磁芯在100℃和1kHz下可以具有270mT或更大的高饱和磁通密度。

根据本发明到此为止所获得的锰锌铁氧体磁芯的表面电阻的上限是1×10¹⁰Ω，并且特别为5×10⁷Ω，所述磁芯损耗的下限是1.0kW/m³，特别是2.0kW/m³，饱和磁通密度的上限约为400mT。

根据本发明的锰锌铁氧体磁芯优选应该有15μm或更小的平均晶粒尺寸。平均晶粒尺寸超过15μm，所述磁芯损耗变大。

这里，所述平均晶粒尺寸定义如下。

首先，找出在烧结铁氧体的截面上的晶粒的截面积的平均值，即一个晶粒的截面积。

然后，找出与该截面积相同面积的最大圆的球形的直径。本文把该值定义为平均晶粒尺寸。

对于这样的测量，例如，把烧结的铁氧体晶面抛光，然后用盐酸等进行腐蚀。在约500-1000倍的金属电子显微镜下对这种腐蚀的铁氧体进行拍照。在至少10,000μm²的面积范围内数晶粒个数。在把上述结构的本发明的锰锌铁氧体磁芯在产品中作为偏转磁轭使用时，与传统磁轭相比，有可能减少发热量约3℃或更少，特别是约4-5℃。

实施例

现在参考特定的实施例进一步详细地解释本发明。

实施例1(添加CaO的影响)

所提供的是一种含有53mol％Fe₂O₃、33mol％MnO和14mol％ZnO作为主成分，以及0.02-0.7wt％CaO作为辅助成分的材料。

该材料制备如下。首先，按上述组成称量主成分并混合在一起。在950℃把这样混合的粉末煅烧一定的时间。把所煅烧的粉末在向其中加入CaO后粉碎。向其中加入聚乙烯醇把所得的粉末造粒，把所造粒的材料在压力下成型获得圆环成形体。然后把所述成形体烧成。

通过以500℃/小时的加热速度加热所述成形体并且在1,320℃的烧结温度或成形体高温保温温度下保温1.5小时。在烧成后，以600℃/小时的冷却速度冷却所述成形体。用来自热源或LPG废气的碳酸气和水蒸汽控制氧浓度。在所述成形体高温保温温度下的氧浓度确定为7％。在成形体保温完成时，通过向所述烧成气氛中引入空气进行冷却。通过空气的引入，烧成气氛的氧浓度在300℃或更低的温度下变成21％。

通过荧光X射线分析分析所获得的烧结铁氧体试样的组成。因此，发现所述试样基本具有与所制备材料的组成相同的组成。每个试样具有外径30mm、内径20mm、高8mm的圆环形状。

测量每个所获得的圆环烧结试样在100℃和100kHz-20mT的磁芯损耗、在100℃的饱和磁通密度及其在500V下的表面电阻。所述结果表示于表1。

表1

磁芯损耗(kW/m³) 饱和磁通密度表面电阻

试样编号 CaO(wt％) 100kHz-20mT (mT) (Ω)

100℃ 100℃ 500V

1(比较例) 0.02 21.1 317 ≤10⁶

2(实施例) 0.04 10.5 310 3×10⁶

3(实施例) 0.10 3.4 306 6×10⁶

4(实施例) 0.15 2.9 301 9×10⁶

5(实施例) 0.25 3.1 285 5×10⁶

6(实施例) 0.40 3.7 280 7×10⁶

7(实施例) 0.50 4.1 276 3×10⁶

8(实施例) 0.60 6.0 274 2×10⁶

9(比较例) 0.70 13.5 268 ≤10⁶

Ca0对于在所述铁氧体磁芯的晶界处形成高电阻层是有效的，从而获得低的磁芯损耗和高表面电阻。从表1可以预测，在对使用以600℃/小时的冷却速度进行快速冷却的制备方法中加入少于0.04wt％的CaO时，在所述晶界处形成的电阻层不够，导致磁芯损耗以及表面电阻性能的恶化。还发现当CaO含量超过0.70wt％时，由于晶体的异常长大，所述磁芯损耗性能恶化，所述表面电阻降低。换言之，当CaO含量在根据本发明的0.04-0.70wt％范围内时，即使用以600℃的冷却速度进行快速冷却的低成本方法也可以在所述晶界均匀地形成高电阻层，增大表面电阻。所述晶界的电阻增大也可以减小涡流损耗并对所述低磁芯损耗有某些贡献。

把烧结铁氧体试样No.1、4和9镜面抛光，然后用盐酸腐蚀。在500倍的金相显微镜对每个试样的抛光表面进行拍照并测量其平均晶粒尺寸d。

所述平均晶粒尺寸和晶粒尺寸分布计算如下。

在所拍照的照片上画一个100μm×100μm的方形区域，数出其中有多少晶粒。然而，在所述区域的边界处的晶粒计为n＝1/2。然后，从下列方程得出所述平均晶粒尺寸：

d = \sqrt{(4 / π) \times (2500 {μm}^{2} / n)}

结果发现试样Nos.1和9(对比例)的平均晶粒尺寸分别为d＝5.88μm和d＝16.34μm。另一方面，发现试样No.4(本发明的)平均晶粒尺寸为d＝6.25μm。

实施例2(加入V₂O₅的影响)

把与实施例1具有类似主成分组成并含有0.10wt％CaO和0-0.225wt％V₂O₅作为辅助成分的物料与实施例1一样称量、混合、煅烧、粉碎并成形。另外，与实施例1一样获得圆环成形体。然后，烧成所述成形体。

通过荧光x射线分析分析每一个所获得的烧结铁氧体试样的组成。因此，发现所述试样具有与所制备材料的组成大致相同的组成。每个试样都具有与实施例1一样的外径30mm、内径20mm、高8mm的圆环形状。

测量每个所获得的圆环烧结试样在100℃和100kHz-20mT的磁芯损耗、在100℃的饱和磁通密度及其在500V下的表面电阻。所述结果表示于表2。

表2

磁芯损耗(kW/m³) 饱和磁通密度表面电阻

试样编号 V₂O₅(wt％) 100kHz-20mT (mT) (Ω)

100℃ 100℃ 500V

11(实施例) 0.000 3.4 306 6×10⁶

12(实施例) 0.025 3.0 312 6×10⁶

13(实施例) 0.050 2.7 320 4×10⁶

14(实施例) 0.075 2.5 324 4×10⁶

15(实施例) 0.100 2.1 332 4×10⁶

16(实施例) 0.125 3.2 335 3×10⁶

17(实施例) 0.150 4.8 342 3×10⁶

18(实施例) 0.175 7.3 335 3×10⁶

19(实施例) 0.200 10.4 324 2×10⁶

20(比较例) 0.225 13.6 317 2×10⁶

从表2可以预测，V₂O₅有效促进所述铁氧体磁芯的烧结性并在晶界形成高电阻层，从而获得低磁芯损耗、高饱和磁通密度和高表面电阻。从表2还可以预测，在V₂O₅用在这样的制备方法中时，所述方法用碳酸气和水蒸汽控制氧浓度并以600℃/小时的冷却速度快速冷却，所述磁芯损耗减小而饱和磁通密度增大。当V₂O₅含量超过0.20wt％时，由于结晶化加速过快，所述低磁芯损耗性能恶化。当V₂O₅含量在根据本发明的0-0.20wt％范围内时，即使使用以碳酸气和水蒸汽控制氧浓度并以600℃/小时的冷却速度快速冷却这样的低成本制备方法也可以获得高饱和磁通密度和低磁芯损耗。此外，裂纹不容易在所述铁氧体磁芯表面产生，导致高的表面电阻。

实施例3(冷却速度的影响：1)

把与实施例1具有类似主成分组成并含有0.10wt％CaO作为辅助成分的物料与实施例1一样称量、混合、煅烧、粉碎并成形。

与实施例1一样进行烧成，但是冷却速度改变为900℃/小时、800℃/小时、600℃/小时、400℃/小时、300℃/小时和200℃/小时。

如同实施例1测量每个所获得的圆环烧结试样的磁芯损耗、饱和磁通密度及其表面电阻以及表面裂纹的存在。所述结果表示于表3。

表3

冷却速度磁芯损耗(kW/m³) 饱和磁通密度表面电阻

试样编号 (℃/小时) 100kHz-20mT (mT) (Ω) 表面开裂

100℃ 100℃ 500V

21 200* 12.6 288 1×10⁷ 有

22 300 5.8 296 8×10⁶ 无

23 400 3.1 302 5×10⁶ 无

24 600 3.4 306 6×10⁶ 无

25 800 2.9 306 6×10⁶ 无

26 900* 2.5 312 ≤10⁶ 无

*在本发明优选范围之外

从表3中可以发现，用较慢冷却速度获得的试样No.21因为表面氧化处理时间更长，所以具有更多的电绝缘层，因而具有更高的表面电阻。然而，由于太多非铁氧体成分的形成，所述磁芯损耗性能恶化并且铁氧体的表面开裂。另一方面，以太快的冷却速度获得的试样No.26，由于形成了较少的电绝缘层，具有较低的磁芯损耗而没有表面开裂。然而，所述表面电阻变得较低。相反，在根据本发明的合适的冷却速度范围内获得的试样Nos.22-25由于形成了合适的电绝缘层，提供了具有低磁芯损耗的高表面电阻的无表面裂纹的锰锌铁氧体磁芯。

实施例4(冷却速度的影响：2)

把与实施例1具有类似主成分组成并含有0.10wt％CaO和0.10wt％V₂O₅作为辅助成分的物料与实施例1一样称量、混合、煅烧、粉碎并成形。

与实施例1一样进行烧成，但是冷却速度改变为700℃/小时、600℃/小时、400℃/小时、300℃/小时、250℃/小时和200℃/小时。

如同实施例1测量每个所获得的圆环烧结试样的磁芯损耗、饱和磁通密度及其表面电阻以及表面裂纹的存在。所述结果表示于表4。

表4

冷却速度磁芯损耗(kW/m³) 饱和磁通密度表面电阻

试样编号 100kHz-20mT (mT) (Ω) 表面开裂

(℃/小时) 100℃ 100℃ 500V

31 200* 12.6 311 1×10⁷ 有

32 250 8.7 315 1×10⁷ 无

33 300 4.5 320 6×10⁶ 无

34 400 3.1 326 5×10⁶ 无

35 600 2.1 332 4×10⁶ 无

36 800 1.8 340 2×10⁶ 无

37 900* 1.6 345 ≤10⁶ 无

*在本发明优选范围之外

从表4中可以明白，用250℃/小时以下的较慢冷却速度获得的试样No.31因为表面氧化处理时间更长，所以具有更多的电绝缘层，因而具有更高的表面电阻。然而，由于太多非铁氧体成分的形成，所述磁芯损耗性能恶化并且铁氧体的表面开裂。另一方面，以至少900℃/小时的太快的冷却速度获得的试样No.37，由于形成了较少的电绝缘层，具有较低的磁芯损耗而没有表面开裂。然而，表面电阻变得较低。相反，在根据本发明的合适的冷却速度范围内获得的试样Nos.32-36由于形成了合适的电绝缘层，提供了具有低磁芯损耗的高表面电阻的无表面裂纹的锰锌铁氧体磁芯。

实施例5(氧浓度的影响)

与实施例1一样进行烧成，但是在高温保温阶段的氧浓度确定为3％、5％、7％、10％、15％和21％。正如已经解释的那样，通过在冷却阶段引入空气，使所述氧浓度在300℃或更低的温度变为21％。为了获得超过21％的氧浓度，需要专门的氧供给，因此，由于成本增大，没有在这样的氧浓度下进行实验。为此，把这样高的氧浓度排除在本发明的范围之外。

与实施例2一样，测量每个所获得的圆环烧结试样的磁芯损耗、饱和磁通密度及其表面电阻以及表面裂纹的存在。所述结果表示于表5。与前面的实施例中一样，所述烧成气氛的氧浓度用碳酸气和水蒸汽来控制。

表5

磁芯损耗(kW/m³) 饱和磁通密度表面电阻

试样编号氧浓度(％) 100kHz-20mT (mT) (Ω)

100℃ 100℃ 500V

41(比较例) 3 2.8 310 ≤10⁶

42(实施例) 5 3.3 306 3×10⁶

43(实施例) 7 3.4 306 6×10⁶

44(实施例) 10 4.8 300 5×10⁶

45(实施例) 15 7.5 296 8×10⁶

46(实施例) 21 9.8 292 1×10⁷

从表5中可以发现，在使用冷却速度为600℃的快速冷却这样的制备方法中使用小于5％的氧浓度时，由于氧含量降低，因此形成较少的电绝缘层，可以获得低磁芯损耗，然而，表面电阻降低。

因此，根据本发明，有可能获得一种含有50mol％或更多的Fe₂O₃的锰锌铁氧体磁芯，所述磁芯可以以低成本快速制造，并具有高饱和磁通密度、低磁芯损耗和足以防止表面开裂的高表面电阻。

根据本发明，其中，可以在快速冷却过程中在磁芯表面形成电绝缘层，冷却速度为250-850℃/小时，优选为300-850℃/小时，有可能大幅度减小所述磁芯制造时间。例如，在最多1小时多一点的时间内可以获得250℃/小时的温度降，优选为300℃/小时。这意味着以250℃/小时的冷却速度，所述处理时间变为约4.7小时的传统时间的约1/3，而冷却时间变为约3/5，以300℃/小时，所述处理时间变为约1/4，而所述冷却时间变为约1/2。因此，有可能明显降低磁芯制造成本。在所述冷却步骤中的冷却速度越快并且氧浓度越低，所述的氧化的量越小。在根据本发明的条件下，所述冷却速度变高并且所述氧浓度降低。在这样的条件下形成的电绝缘层很少有或者根本没有开裂的危险。由于氧化量小，所述绝缘层还可以保持低的磁芯损耗。

在上述的非常短的时间内形成的电绝缘层在电绝缘方面可能不足或者可能不会具有足够高的电阻。然而，在本发明中，由于向所述铁氧体中加入了上述含量的CaO作为辅助成分，可以获得足够的绝缘来保证绕线间的绝缘。

因此，根据本发明的制造方法获得的锰锌铁氧体磁芯可以具有在500V下为1×10⁶Ω或更大的高表面电阻，优选为1×10⁶Ω-1×10¹⁰Ω，在100℃和100kHz-20mT下为12kw/m³或更小的低磁芯损耗，优选为1-10kw/m³，以及在100℃为270mT或更高的高饱和磁通密度，优选为300-400mT。

尤其是在本发明的方法中，所述燃烧气氛的氧浓度可以用用作热源的燃烧废气的碳酸气和水蒸汽来控制，即没有引入氮气，从而获得成本的降低。

Claims

1.一种锰锌铁氧体磁芯的制造方法，包括把锰锌铁氧体成形成一定的磁芯形状，在具有通过碳酸气和水蒸汽控制的氧浓度为5％～21％的烧成气氛中、在温度为1270～1350℃的条件下烧成磁芯成形体，并通过向烧成气氛中引入空气，以250-850℃/小时的冷却速度冷却所述磁芯成形体，所述锰锌铁氧体含有作为主成分的氧化铁，其含量以Fe₂O₃为基准计算为50mol％或更大，并且还含有氧化钙作为辅助成分，其含量以CaO为基准计算为0.04-0.6wt％。

2.根据权利要求1的锰锌铁氧体磁芯的制造方法，其中，所述冷却速度在300-850℃/小时之间。

3.根据权利要求1的锰锌铁氧体磁芯的制造方法，其中，所述锰锌铁氧体还含有氧化钒作为辅助成分，其含量以V₂O₅为基准计算为0.025wt％-0.2wt％。

4.根据权利要求1的锰锌铁氧体磁芯的制造方法，其中，一种来自热源的燃烧废气被用作所述碳酸气。

5.一种通过根据权利要求1-4中的任一项的锰锌铁氧体磁芯的制造方法制造的锰锌铁氧体磁芯，所述磁芯在500V下具有1×10⁶Ω或更大的表面电阻，在100℃和100kHz-20mT下具有12kw/m³或更小的磁芯损耗。