DE112019005488T5

DE112019005488T5 - Leistungsferrite mit geringem Verlust und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE112019005488T5
Application number: DE112019005488.0T
Authority: DE
Inventors: Yajie Chen; Yiying Yao
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-08-19
Also published as: KR20210089152A; CN112912354A; GB2592496A; JP2022506448A; US11945753B2; US20210380486A1; WO2020092004A1; GB202104402D0

Abstract

Mehrphasige Ferritzusammensetzung, umfassend eine Primärphase, bestehend aus einer MnZn-Ferritmatrix; und 0,01 bis 10 Gew.-% mikroskalierte Einschlußteilchen, umfassend einen Orthoferrit RFeO3, worin R ein Seltenerdion, Yttrium-Eisen-Granat (YIG) oder eine Kombination davon ist, worin die mikroskalierten Einschlußteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0.1 Mikrometer bis 5 Mikrometer aufweisen, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; und wahlweise 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv; wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung bezogen ist. Ein Verfahren zur Herstellung der mehrphasigen Ferritzusammensetzung wird ebenfalls offenbart.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verfahren zur Herstellung von verlustarmen Verbundwerkstoffen für Leistungsanwendungen, die durch die Verfahren hergestellten verlustarmen Verbundwerkstoffe und Gegenstände, die die verlustarmen Verbundwerkstoffe enthalten.
Verlustarme und kleinformatige Ferrit-Bauelemente für Leistungsanwendungen werden schon seit Jahrzehnten gewünscht. Mit der aktuellen rasanten Entwicklung der Leistungselektronik, insbesondere der Anwendung von Wide-Bandgap-Bauteilen, werden verlustarme Ferritmaterialien für Hochfrequenzanwendungen dringend benötigt.
Es gibt zahlreiche Versuche, die Verlustleistungsdichte von Leistungsferritmaterialien zu reduzieren. Die meisten dieser Versuche beinhalten die Erhöhung des elektrischen Widerstandes durch Hinzufügen von nichtmagnetischem (z. B. paramagnetischem, diamagnetischem oder antiferromagnetischem) Isoliermaterial in die Ferritmatrix. Der Nachteil der Verwendung eines nichtmagnetischen Materials ist jedoch eine deutliche Verringerung der Permeabilität und der Sättigungsmagnetflussdichte des Materials.
Es besteht ein Bedarf an Ferritmaterialien, die einen geringen Verlust, eine hohe Permeabilität und eine hohe Sättigung bei hoher Betriebsfrequenz (50 kHz bis 10 MHz) für Leistungsanwendungen aufweisen, sowie an kostengünstigen und flexiblen Verfahren zur Herstellung solcher Ferritmaterialien.
ZUSAMMENFASSUNG
Hiermit offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrphasigen Ferritzusammensetzung, umfassend das Kombinieren von MnZn-Ferritteilchen, 0,01 bis 10 Gew.-% mikroskalierten Einschlußteilchen, umfassend einen Orthoferrit RFeO₃, wobei R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu; Yttrium-Eisen-Granat (YIG); oder eine Kombination davon, und wahlweise 0.01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv, um eine Ferritmischung zu bilden, wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der Ferritmischung bezogen ist, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0.1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer haben, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; das Granulieren einer Aufschlämmung, die die Ferritmischung und eine Bindemittellösung umfaßt, um Körnchen von 50 bis 750 Mikrometer, vorzugsweise 100 bis 500 Mikrometer, zu erhalten; das Komprimieren der Körnchen, um einen Grünkörper zu bilden; und Sintern des Grünkörpers in 0,01 bis 20 % Sauerstoff, um eine mehrphasige Ferritzusammensetzung C zu bilden.
Ebenfalls offenbart ist eine mehrphasige Ferritzusammensetzung, umfassend: eine Primärphase, bestehend aus einer MnZn-Ferritmatrix; und 0,01 bis 10 Gew.-% mikroskalierte Einschlußteilchen, umfassend einen Orthoferrit RFeO₃, worin R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu; Yttrium-Eisen-Granat (YIG); oder eine Kombination davon, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0.1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; und wahlweise 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv; wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung bezogen ist.
Die oben beschriebenen und weitere Merkmale werden in der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhaft dargestellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfinder haben mehrphasige Ferrit-Zusammensetzungen entwickelt, die mikroskalige Einschlüsse von ferrimagnetischen oder schwach-ferromagnetischen Dielektrika umfassen, die in eine MnZn-Ferrit-Matrix eingeführt werden, sowie Verfahren zur Herstellung der mehrphasigen Ferrit-Zusammensetzungen. Die mehrphasigen Ferrit-Zusammensetzungen haben einen erhöhten spezifischen Widerstand, während sie eine hohe Permeabilität und Sättigungsmagnetisierung beibehalten. Die Einschlüsse reduzieren die Verlustleistungsdichte unter Beibehaltung oder sogar Erhöhung der Permeabilität der mehrphasigen Ferritzusammensetzung. Die mehrphasigen Ferrit-Zusammensetzungen sind besonders geeignet für den Einsatz in Leistungsanwendungen bei hoher Betriebsfrequenz, z. B. 50 Kilohertz (KHz) bis 10 Megahertz (MHz).
Wie oben erwähnt, umfasst die mehrphasige Ferritzusammensetzung eine Primärphase, die aus einer MnZn-Ferritmatrix besteht, in die mikroskalierte Einschlusspartikel eines dielektrischen Materials, das bei Raumtemperatur ferrimagnetisch oder schwach ferromagnetisch ist, eingebracht wurden. Die mikroskalierten Einschlusspartikel können sich an den Korngrenzen des MnZn-Ferrits oder innerhalb der Körner befinden. Optional umfasst die mehrphasige Ferritzusammensetzung weiterhin eine Additivzusammensetzung. Die mehrphasige Ferrit-Zusammensetzung weist eine extrem niedrige Verlustleistung auf, während sie eine hohe Permeabilität und eine hohe magnetische Flussdichte bei einer Betriebsfrequenz von 50 kHz bis 10 MHz beibehält. Beispielsweise kann die mehrphasige Ferritzusammensetzung eine Verlustleistung (Pv) von 50 bis 150 mW/cm³ bei 200 kHz, 100 mT; eine Permeabilität von 1000 bis 3500; und/oder eine magnetische Flussdichte von mindestens 450-500 mT aufweisen.
Die MnZn-Ferrit-Matrix ist ein MnZn-Ferrit der Formel Mn_1-x Zn_xFe_2+yO₄, wobei x = 0,1 bis 0,9 und y = 0 bis 0,4 ist und optional einen Dotierstoff enthält. Der MnZn-Ferrit-Dotierstoff kann Co, Ni, Ti, Zr, Sn, Si, V, Ta, Nb, Ca oder eine Kombination davon sein. Der MnZn-Ferrit wird sorgfältig ausgewählt, um die Matrix mit den gewünschten Eigenschaften, wie z. B. Permeabilität, bei der Betriebsfrequenz der beabsichtigten Verwendung zu versehen.
Der optional dotierte MnZn-Ferrit kann kommerziell in Pulver- oder Granulatform bezogen werden. Alternativ kann der optional dotierte MnZn-Ferrit durch jede geeignete Methode synthetisiert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Synthese des MnZn-Ferrits umfasst das Mischen geeigneter Mengen von MnO, ZnO, Fe₂O₃ und gegebenenfalls einer Dotierstoffquelle; das Kalzinieren der Mischung von Oxiden; und das Reduzieren des kalzinierten Produkts auf eine gewünschte Teilchengröße. Die Dotierungsquelle kann CoO, NiO, CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅ oder eine Kombination davon sein. Eine geeignete Menge der Dotierungsquelle ist eine Menge, um den gewünschten Grad der Dotierung im MnZn-Ferrit bereitzustellen, beispielsweise ein Dotierungsniveau von 0,005 bis 15 Gewichtsprozent, 0,005 bis 8 Gewichtsprozent, 0,005 bis 5 Gewichtsprozent, 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, 0,05 bis 5 Gewichtsprozent oder 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht aller Quellverbindungen bezogen ist. Die Kalzinierung der Oxidmischung kann in Luft oder einer anderen geeigneten Atmosphäre durchgeführt werden. Die Temperatur kann 600°C bis 1500°C betragen, vorzugsweise 800°C bis 1300°C. Die Kalzinierung des Oxidgemisches wird für einen Zeitraum durchgeführt, der geeignet ist, um den optional dotierten MnZn-Ferrit aus dem Gemisch zu erzeugen, z. B. für einen Zeitraum von 1 bis 12 Stunden oder 2 bis 10 Stunden. Die Verringerung der Partikelgröße des kalzinierten Produkts kann mit jeder geeigneten Methode durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das kalzinierte Produkt zerkleinert und/oder einer Mahlung unterzogen und optional gesiebt werden. Zur Herstellung der mehrphasigen Ferritzusammensetzung sollte die endgültige durchschnittliche Teilchengröße des optional dotierten MnZn-Ferrits größer sein als die durchschnittliche Teilchengröße der mikroskalierten Einschlusspartikel und kann beispielsweise 0,5 Mikrometer bis 10 Mikrometer oder 0,5 Mikrometer bis 2 Mikrometer oder 1 Mikrometer bis 5 Mikrometer oder 5 Mikrometer bis 10 Mikrometer betragen.
Hierin bedeutet „Partikelgröße“ eine Volumenverteilungspartikelgröße. Der Begriff „durchschnittliche Partikelgröße“ oder „D50“ bezieht sich auf den Wert der Volumenverteilungspartikelgröße, bei dem 50 % der Partikel eine Volumenverteilungspartikelgröße haben, die kleiner als dieser Wert ist. Die Partikelgröße kann durch Sedigraphiemethoden, Laserbeugung oder gleichwertige Methoden bestimmt werden. In bestimmten Ausführungsformen wird die Partikelgröße durch Laserbeugung bestimmt, zum Beispiel mit einem Horiba LA-960 Laser -Partikelgrößenanalysator.
Die mikroskalierten Einschlusspartikel werden sorgfältig ausgewählt, um die mehrphasige Ferritzusammensetzung mit den gewünschten Eigenschaften zu versehen, wie z. B. der Permeabilität bei der Betriebsfrequenz der beabsichtigten Verwendung der mehrphasigen Ferritzusammensetzung. Die mikroskalierten Einschlusspartikel können ein Orthoferrit RFeO₃ sein, wobei R ein Seltenerdion ist; Y₃Fe₅O₁₂ (Yttrium-Eisen-Granat, „YIG“); oder eine Kombination davon. Vorzugsweise ist R im Orthoferrit Y, Ho, Er, Gd oder Lu, besonders bevorzugt ist R Y, Ho oder Er.
Ein charakteristisches Merkmal von Seltene-Erden-Orthoferriten ist das Vorhandensein von zwei magnetischen Subsystemen, R³⁺ und Fe³⁺. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, geht man davon aus, dass die Konkurrenz von Fe-Fe-, R-Fe- und R-R-Wechselwirkungen zu mehreren interessanten Phänomenen in diesen Materialien führt. Die entsprechende Spinanordnung ist eine gekippte antiferromagnetische Struktur mit einem kleinen ferromagnetischen Gesamtmoment, das entlang der c(c//z)-Kristallachse gerichtet ist, und einem antiferromagnetischen Vektor, der entlang der a(a//x)-Kristallachse gerichtet ist. Die Seltenerd-Ionen bleiben paramagnetisch, entwickeln aber ein magnetisches Moment im molekularen Feld des Eisen-Ionen-Subsystems.
Yttrium-Eisen-Granat ist ein Ferritmaterial mit magnetischen und magnetoelektrischen Eigenschaften, die sich für verschiedene Anwendungen in optischen Geräten und Mikrowellen-Kommunikationskomponenten eignen, insbesondere für Hochfrequenzanwendungen. Die kubische Kristallstruktur von YIG umfasst drei Untergitter: das Dodekaeder (c)-Gebiet, das Oktaeder (a)-Gebiet und das Tetraeder (d)-Gebiet, die von drei Yttrium-Ionen, zwei Eisen-Ionen bzw. drei Eisen-Ionen besetzt sind. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass das magnetische Verhalten der YIG-Struktur aus der Superaustausch-Wechselwirkung zwischen den Eisen-Ionen in den a- und d-Feldern resultiert, die antiparallel ausgerichtet sind, was ein magnetisches Moment aufgrund des überschüssigen Eisen-Ions im d-Feld erzeugt.
Die mikroskalierten Einschlusspartikel können außerdem ein Dotiermittel enthalten. Beispiele für das Dotierungsmittel in einem dotierten RFeO3 umfassen Zr, Ti und eine Kombination davon. Beispiele für das Dotierungsmittel in einem dotierten YIG umfassen Ce, Ca, V, Mn, Gd, Al, In und eine Kombination davon. Die mikroskalierten Einschlusspartikel können in der mehrphasigen Ferritzusammensetzung in einer Menge von 0,005 bis 15 Gewichtsprozent, oder 0,01 bis 10 Gewichtsprozent, oder 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung, vorhanden sein. Hierin bedeutet „mikroskaliert“, dass das Teilchen eine volumenbasierte durchschnittliche Teilchengröße (D50) von mindestens 0,1 Mikrometer oder mindestens 0,15 Mikrometer oder mindestens 0,25 oder mindestens 0,5 Mikrometer, aber nicht mehr als 10 Mikrometer oder nicht mehr als 5 Mikrometer oder nicht mehr als 2 Mikrometer aufweist. Die mikroskalierten Einschlusspartikel sollten eine D50 kleiner als die D50 der MnZn-Ferritpartikel haben.
Die mikroskalierten Einschlusspartikel können kommerziell in Pulver- oder Granulatform bezogen werden. Alternativ können die mikroskalierten Einschlusspartikel durch jede geeignete Methode synthetisiert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Synthese von optional dotierten mikroskalierten Einschlusspartikeln umfasst das Mischen geeigneter Mengen einer Quellverbindung für das Seltenerd-Ion, wie z.B. ein Seltenerd-Oxid, und Fe₂O₃ und optional eine Dotierungsquelle; das Kalzinieren der Mischung von Oxiden; und das Reduzieren des kalzinierten Produkts auf eine gewünschte Partikelgröße. Beispiele für die Dotierstoffquelle umfassen TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Gd₂O₃, In₂O₃, Al₂O₃ und eine Kombination davon. Eine geeignete Menge der Dotierstoffquelle ist eine Menge, um den gewünschten Grad der Dotierung im Orthoferrit oder YIG bereitzustellen, z.B. ein Dotierungsniveau von 0,005 bis 8 Gewichtsprozent, 0,005 bis 5 Gewichtsprozent, 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, 0,05 bis 5 Gewichtsprozent oder 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht aller Quellverbindungen bezogen ist. Die Kalzinierung der Oxidmischung kann in Luft oder einer anderen geeigneten Atmosphäre, wie 20 bis 100 % Sauerstoff, durchgeführt werden. Die Temperatur kann 600°C bis 2000°C, 700°C bis 1700°C, oder 800°C bis 1500°C betragen. Die Kalzinierung der Oxidmischung wird für einen Zeitraum durchgeführt, der geeignet ist, die optional dotierten Einschlusspartikel aus der Mischung zu erzeugen, zum Beispiel für einen Zeitraum von 1 bis 12 Stunden oder 2 bis 10 Stunden oder 3 bis 8 Stunden. Die Reduktion der Partikelgröße des kalzinierten Produkts kann mit jeder geeigneten Methode durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das kalzinierte Produkt zerkleinert und/oder einer Mahlung unterzogen werden. Das Reduzieren der Partikelgröße des kalzinierten Produkts kann in einem Attritor, einem Walzwerk, einem Schrägwalzwerk oder ähnlichem durchgeführt werden. Zur Herstellung der mehrphasigen Ferritzusammensetzung kann die endgültige durchschnittliche Teilchengröße der optional dotierten mikroskalierten Einschlusspartikel 0,1 Mikrometer bis 10 Mikrometer oder 0,1 Mikrometer bis 5 Mikrometer oder 0,15 Mikrometer bis 2 Mikrometer oder 1 Mikrometer bis 5 Mikrometer betragen, mit der Maßgabe, dass die durchschnittliche Teilchengröße der optional dotierten mikroskalierten Einschlusspartikel kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der MnZn-Ferritpartikel ist,
Um beispielsweise einen dotierten Orthoferrit YFeO₃ zu synthetisieren, können stöchiometrische Mengen von Y₂O₃ und Fe₂O₃ sowie eine Dotierstoffquelle, wie TiO₂ und/oder ZrO₂, gemischt werden. Die Mischung der Oxide wird dann bei einer Temperatur von 1000 bis 1200 °C kalziniert. Die Partikelgröße des kalzinierten Produkts wird auf eine gewünschte Partikelgröße reduziert.
Um beispielsweise ein dotiertes YIG zu synthetisieren, können stöchiometrische Mengen von Y₂O₃ und Fe₂O₃ und eine Dotierungsquelle, wie Ce₂O₃, CaO, V₂O₅, MnO, Gd₂O₃, In₂O₃ und/oder Al₂O₃, gemischt werden. Die Mischung der Oxide kann kalziniert werden; und dann kann die Teilchengröße des kalzinierten Produkts bei einer Temperatur von 1200 bis 1500 °C auf eine gewünschte Teilchengröße reduziert werden.
Das Additiv, das optional in dem mehrphasigen Ferrit vorhanden ist, kann CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, CoO, Bi₂O₃, MoO₃ oder eine Kombination davon sein. Das Additiv kann in dem mehrphasigen Ferrit zu 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung, vorhanden sein. Das Additiv wird sorgfältig ausgewählt, um die Mehrphasen-Ferrit-Zusammensetzung mit den gewünschten Eigenschaften zu versehen, wie z. B. Mikrostruktur oder verbesserte Verlustleistungseigenschaften bei der Betriebsfrequenz der beabsichtigten Verwendung der Mehrphasen-Ferrit-Zusammensetzung.
Ein Verfahren zur Herstellung der mehrphasigen Ferritzusammensetzung, umfasst das Kombinieren von MnZn-Ferritteilchen, mikroskalierten Einschlußteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (D50), die kleiner ist als die D50 der MnZn-Ferritteilchen, und gegebenenfalls einem Additiv, um eine Ferritmischung zu bilden; das Granulieren einer Aufschlämmung, die die Ferritmischung und eine Bindemittellösung umfaßt, um Körnchen von 50 bis 750 Mikrometer, vorzugsweise 100 bis 500 Mikrometer, zu erhalten; das Komprimieren der Körnchen, um einen Grünkörper zu bilden; und Sintern des Grünkörpers. Das Sintern kann zum Beispiel bei einer Temperatur von 1000 bis 1500 °C in 0,01 bis 20 % Sauerstoff durchgeführt werden, um eine mehrphasige Ferritzusammensetzung zu bilden, vorzugsweise beträgt die Temperatur 1100 bis 1350 °C. In einigen Ausführungsformen werden die Einschlusspartikel und optional ein Additiv mit den MnZn-Ferritpartikeln vor dem Mahlen der Mischung gemischt, um MnZn-Ferritpartikel der ausgewählten Partikelgröße zu erhalten.
Die Bindemittellösung kann der Ferritmischung in einer Menge von 3 bis 20 Gewichtsprozent oder 5 bis 15 Gewichtsprozent zugegeben werden, um eine Aufschlämmung zu bilden, wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der Aufschlämmung beziehen. Die Bindemittellösung kann eine wässrige Lösung von 4 bis 6 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol oder Polyvinylbutyral oder dergleichen sein.
Das Granulieren der Aufschlämmung kann mit jeder geeigneten Methode durchgeführt werden, z. B. unter Verwendung eines thermischen Sprühtrocknersystems, um Granulat einer geeigneten Größe zu erhalten. In bestimmten Ausführungsformen haben die Granulate eine Größe von 50 bis 750 Mikrometern oder 100 bis 500 Mikrometern.
Die Komprimierung des Granulats zu einem Grünkörper erfolgt bei 0,3 bis 4 Tonnen/cm², vorzugsweise 0,5 bis 3 Tonnen/cm².
Der Grünkörper kann in viele verschiedene Geometrien geformt werden. In einigen Ausführungsformen wird der Grünkörper zu einer Kernkomponente geformt. Beispiele für Kernkomponenten sind ein Toroid, eine Platte, eine Scheibe, ein E-Kern und ein EI-Kern.
Das Sintern des Grünlings kann in Luft oder einer Stickstoffatmosphäre mit 0,01 bis 20 % Sauerstoff erfolgen. Die Sintertemperatur kann 1000 bis 1500 °C betragen, vorzugsweise liegt die Temperatur bei 1100 bis 1350 °C. Die Verweilzeit kann 1 bis 12 Stunden, oder 2 bis 10 Stunden, oder 3 bis 8 Stunden betragen. Die Abkühlung des Sinterprodukts auf Raumtemperatur (25 °C) kann in einer kontrollierten Atmosphäre erfolgen. Zum Beispiel kann der Sauerstoffpartialdruck während der Abkühlung so gesteuert werden, dass er in einem Bereich von 0,005 bis 8 % oder 0,01 bis 5 % liegt. Der niedrige Sauerstoffpartialdruck in der gewünschten Atmosphärenbedingung während der Aufheiz- und Abkühlphasen kann über die Durchflussrate des Stickstoffgases in der Atmosphäre gesteuert werden, z. B. eine Durchflussrate von 0,5 bis 5 Liter/min Stickstoffgas oder 1 bis 3 Liter/min Stickstoffgas. Geeignete Heiz- und Kühlraten können gewählt werden, um ein Produkt mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Der Sinterkörper kann je nach Bedarf weiterbearbeitet werden, um verschiedene Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
Ein Gegenstand kann die mehrphasige Ferritzusammensetzung umfassen. Beispiele für den Gegenstand sind ein Transformator, ein elektronisches Gerät, ein Induktor, ein leistungselektronisches Gerät, ein Leistungswandler, ein Induktorgerät, eine Antenne, ein Sende- und Empfangsmodul (TRM), ein Electronically Scanned Phased Arrays (ESPA)-System, ein Electronic Warfare (EW)-System, ein Material gegen elektromagnetische Störungen, ein Kommunikationsgerät mit einer Schaltnetzteil-Konditionierungskomponente, eine magnetische Stromschiene, zum Beispiel für drahtloses Laden, ein NFC-Abschirmungsmaterial oder ein elektronisches Bandlücken-Metamaterial. In einigen Ausführungsformen ist der Artikel ein Mikrowellengerät, wie z. B. eine Antenne oder ein Induktor. Der Artikel kann in Mikrowellenabsorptions- oder Mikrowellenabschirmungsanwendungen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist der Artikel eine Antenne, wie z. B. eine Patch-Antenne, eine Inverted-F-Antenne oder eine planare Inverted-F-Antenne.
Die chemische Zusammensetzung und die Phasenreinheit der hergestellten Materialien können mit Techniken wie der Röntgenbeugung (XRD) bestimmt werden. Die energiedispersive Röntgenspektroskopie kann zur Bestätigung der Stöchiometrie der Sinterprodukte eingesetzt werden. Die Bestimmung der Morphologie kann mit der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) durchgeführt werden. Magnetische und elektrische Eigenschaften wie Verlustleistung, komplexe Permeabilität, elektrische Impedanz und elektrischer Widerstand können mit geeigneten Methoden und Geräten bestimmt werden. Beispielsweise kann die Verlustleistung mit einem B-H-Analysator, einem Leistungsmesser oder einem anderen gleichwertigen Messsystem bestimmt werden; die komplexe Permeabilität und die elektrische Impedanz können mit einem Impedanzanalysator oder einem gleichwertigen Gerät bestimmt werden; und der elektrische Widerstand kann mit einem Megaohmmeter oder einem gleichwertigen Gerät bestimmt werden.
Das folgende Beispiel dient lediglich zur Veranschaulichung der hier offengelegten mehrphasigen Ferritzusammensetzung und des Herstellungsverfahrens und soll den Anwendungsbereich nicht einschränken.
PROPHETISCHES BEISPIEL
Herstellung von MnZn-Ferrit
(Mn_0,69Zn_0,20)Fe_2,11O₄ Spinellferrit wird durch konventionelle keramische Verarbeitungsmethoden hergestellt. Hochreine Rohoxide von Fe₂O₃ (Reinheit 99,95 %), Mn₃O₄ (Reinheit 97 %, Rest MnO) und ZnO (Reinheit 99,99 %) werden in nominalen Verhältnissen kombiniert, gemahlen, getrocknet und bei 900°C für 4 h an Luft kalziniert. Kalziniertes MnZn-Ferrit wird zerkleinert und auf eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 Mikrometern gemahlen. Die Partikelgröße wird als Volumenverteilungspartikelgröße mit einem LA-960 Laser Particle Size Analyzer (Horiba) bestimmt.
Mehrphasige Ferrit-Vorbereitung
Eine Reihe von mehrphasigen Ferritproben wird durch Mischen von mikroskalierten YIG-Einschlusspartikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,75 Mikron mit dem MnZn-Ferrit hergestellt. Polyvinylalkohol wird der Mischung bis zu einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent zugesetzt, wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen, granuliert und dann unter Druck zu einem torusförmigen Grünkörper gepresst. Der Grünkörper wird bei 1200°C für 4 h unter einem Sauerstoffpartialdruck (PO₂) von 5% gesintert und im N2-Gasstrom von 2 L/min auf Raumtemperatur abgekühlt.
Messung der magnetischen und elektrischen Eigenschaften
Alle Prüflinge werden auf magnetische und elektrische Eigenschaften einschließlich Verlustleistung, komplexe Permeabilität und elektrische Impedanz gemessen.
Die mehrphasigen Ferrit-Zusammensetzungen haben den Vorteil, dass sie eine extrem niedrige Verlustleistung aufweisen und gleichzeitig eine hohe Permeabilität und eine hohe magnetische Flussdichte bei einer Betriebsfrequenz von 50 kHz bis 10 MHz beibehalten. Sie eignen sich besonders für den Einsatz in Leistungsanwendungen bei hoher Betriebsfrequenz, z. B. 50 Kilohertz (KHz) bis 10 Megahertz (MHz). Die mehrphasigen Ferritzusammensetzungen haben einen Pv von 50 bis 100 MilliWatt/Zentimeter³ (mW/cm³) bei 200 kHz, 100 MilliTesla (mT), eine Permeabilität von 1000 bis 3500 und eine Sättigungsmagnetflussdichte > 500 mT.
Die hier offengelegte mehrphasige Ferrit-Zusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung der mehrphasigen Ferrit-Zusammensetzung werden durch die folgenden Aspekte, die nicht einschränkend sind, weiter veranschaulicht.
Aspekt 1. Ein Verfahren zur Herstellung einer mehrphasigen Ferritzusammensetzung, umfassend das Kombinieren von MnZn-Ferritteilchen, 0,01 bis 10 Gewichtsprozent mikroskalierten Einschlußteilchen, umfassend einen Orthoferrit RFeO₃, worin R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu, noch bevorzugter ist R Y, Ho oder Er; Yttrium-Eisen-Granat (YIG); oder eine Kombination davon, und wahlweise 0.01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv, um eine Ferritmischung zu bilden, wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der Ferritmischung bezogen ist, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0.1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; Granulieren einer Aufschlämmung, die die Ferritmischung und eine Bindemittellösung umfaßt, um Körnchen von 50 bis 750 Mikrometer, vorzugsweise 100 bis 500 Mikrometer, zu erhalten; Komprimieren der Körnchen, um einen Grünkörper zu bilden; Sintern des Grünkörpers in 0,01 bis 20 % Sauerstoff, um eine mehrphasige Ferritzusammensetzung zu bilden.
Aspekt 2. Das Verfahren nach Aspekt 1, wobei die MnZn-Ferritteilchen Mn_1-x Zn_xFe_2+yO₄, wobei x = 0,1 bis 0,9 und y = 0 bis 0,4 ist, und gegebenenfalls einen Dotierstoff umfassen.
Aspekt 3. Das Verfahren nach Aspekt 2, wobei der Dotierstoff Co, Ni, Ti, Zr, Sn, Si, V, Ta, Nb, Ca oder eine Kombination davon umfasst.
Aspekt 4. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel ferner ein Dotiermittel umfassen.
Aspekt 5. Das Verfahren nach Aspekt 4, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel Orthoferrit umfassen und das Dotiermittel Zr, Ti oder eine Kombination davon umfasst; oder wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YIG umfassen und das Dotiermittel Ce, Ca, V, Mn, Gd, Al, In oder eine Kombination davon umfasst.
Aspekt 6. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YFeO3, YIG oder eine Kombination davon umfassen.
Aspekt 7. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei das optionale Additiv CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, CoO oder eine Kombination davon ist.
Aspekt 8. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei die MnZn-Ferritteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0,5 Mikrometer bis 10 Mikrometer, vorzugsweise 0,5 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer oder 5 bis 10 Mikrometer aufweisen.
Aspekt 9. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 8, ferner umfassend das Mahlen der Ferritmischung, um MnZn-Ferritteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (D50) von 0,5 Mikrometer bis 10 Mikrometer, vorzugsweise 0,5 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer oder 5 bis 10 Mikrometer, zu erhalten; das Synthetisieren der MnZn-Ferritteilchen; das Synthetisieren der mikroskaligen Einschlußteilchen; oder das Abkühlen des gesinterten Grünkörpers, um die mehrphasige Ferritzusammensetzung zu erhalten.
Aspekt 10. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9, wobei die Bindemittellösung Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyvinylbutyral (PVB) umfasst, vorzugsweise umfasst die Bindemittellösung PVA oder PVB in einer Konzentration von 4 bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittellösung.
Aspekt 11. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 10, wobei das Granulieren durch Sprühtrocknung der Aufschlämmung erfolgt.
Aspekt 12. Das Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 11, wobei das Komprimieren des Granulats zur Bildung eines Grünkörpers bei 0,3 bis 4 Tonnen/cm², vorzugsweise 0,5 bis 3 Tonnen/cm², durchgeführt wird.
Aspekt 13. Eine Mehrphasige Ferrit-Zusammensetzung, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 12.
Aspekt 14. Eine Mehrphasige Ferritzusammensetzung, umfassend: eine Primärphase, bestehend aus einer MnZn-Ferritmatrix; und 0,01 bis 10 Gew.-% mikroskalierte Einschlußteilchen, umfassend einen Orthoferrit RFeO₃, worin R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu, besonders bevorzugt ist R Y, Ho oder Er; Yttrium-Eisen-Granat (YIG); oder eine Kombination davon, worin die mikroskalierten Einschlußteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0.1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; und wahlweise 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv; wobei Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung bezogen ist.
Aspekt 15. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Aspekt 14, wobei die MnZn-Ferritmatrix Mn_1-x Zn_xFe_2+yO₄, wobei x = 0,1 bis 0,9 und y = 0 bis 0,4 ist, und gegebenenfalls einen Dotierstoff umfaßt.
Aspekt 16. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Aspekt 15, wobei der Dotierstoff Co, Ni, Ti, Zr, Sn, Si, V, Ta, Nb, Ca oder eine Kombination davon umfasst.
Aspekt 17. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Aspekte 14 bis 16, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel weiterhin einen Dotierstoff umfassen.
Aspekt 18. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Aspekt 17, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen Orthoferrit umfassen und das Dotiermittel Zr, Ti oder eine Kombination davon ist; oder wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen YIG umfassen und das Dotiermittel Ce, Ca, V, Mn, Gd, Al, In oder eine Kombination davon ist.
Aspekt 19. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Aspekte 14 bis 18, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YFeO₃, YIG oder eine Kombination davon umfassen.
Aspekt 20. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Aspekte 14 bis 19, wobei das optionale Additiv CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, CoO oder eine Kombination davon ist.
Aspekt 21. Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Aspekte 13 bis 20 mit einer Verlustleistung (Pv) von 50 bis 150 mW/cm³ bei 200 kHz, 100 mT; einer Permeabilität von 1000 bis 3500; einer magnetischen Flußdichte von mindestens 450-500 mT oder einer Kombination davon.
Aspekt 22. Ein Gegenstand, umfassend die mehrphasige Ferrit-Zusammensetzung nach einem der Aspekte 13 bis 21 oder hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 12.
Aspekt 23. Der Gegenstand von Aspekt 22, der ein Transformator, ein elektronisches Gerät, eine Induktivität, ein leistungselektronisches Gerät, ein Leistungssystem, eine Stromversorgung oder ein Leistungswandler ist.
Im Allgemeinen können die hier beschriebenen Zusammensetzungen, Artikel und Verfahren alternativ alle hier offengelegten Komponenten oder Schritte umfassen, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Artikel und Verfahren können zusätzlich oder alternativ so hergestellt oder durchgeführt werden, dass sie frei oder im Wesentlichen frei von jeglichen Bestandteilen, Schritten oder Komponenten sind, die zum Erreichen der Funktion oder der Ziele der vorliegenden Ansprüche nicht erforderlich sind.
Die Singularformen „ein“, „ein“ und „die“ schließen Pluralreferenzen ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. „Oder“ bedeutet „und/oder“. Sofern nicht anders definiert, haben die hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ansprüche gehören, gemeinhin verstanden wird. Eine „Kombination“ schließt Verschnitte, Mischungen, Legierungen, Reaktionsprodukte und dergleichen ein. Die hier beschriebenen Werte schließen einen akzeptablen Fehlerbereich für den jeweiligen Wert ein, wie er von einem Fachmann bestimmt wird, der zum Teil davon abhängt, wie der Wert gemessen oder bestimmt wird, d. h. von den Grenzen des Messsystems. Die Endpunkte aller Bereiche, die sich auf dieselbe Komponente oder Eigenschaft beziehen, sind einschließlich der Endpunkte und Zwischenwerte und unabhängig voneinander kombinierbar. In einer Liste von alternativ verwendbaren Arten bedeutet „eine Kombination davon“, dass die Kombination eine Kombination von mindestens einem Element der Liste mit einem oder mehreren gleichartigen, nicht genannten Elementen umfassen kann. Außerdem bedeutet „mindestens eines davon“, dass die Liste jedes Element einzeln, sowie Kombinationen von zwei oder mehr Elementen der Liste und Kombinationen von mindestens einem Element der Liste mit gleichartigen, nicht genannten Elementen umfasst.
Sofern hier nicht anders angegeben, sind alle Prüfnormen die neueste Norm, die zum Anmeldetag dieser Anmeldung in Kraft ist, oder, wenn eine Priorität beansprucht wird, der Anmeldetag der frühesten Prioritätsanmeldung, in der die Prüfnorm erscheint. Sofern nicht anders definiert, haben die hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, gemeinhin verstanden wird.
Alle zitierten Patente, Patentanmeldungen und anderen Referenzen sind hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit enthalten. Wenn jedoch ein Begriff in der vorliegenden Anwendung einem Begriff in der einbezogenen Referenz widerspricht oder widerspricht, hat der Begriff aus der vorliegenden Anwendung Vorrang vor dem widersprechenden Begriff aus der einbezogenen Referenz.
Während der offengelegte Gegenstand hier in Form von einigen Ausführungsformen und repräsentativen Beispielen beschrieben wird, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Verbesserungen an dem offengelegten Gegenstand vorgenommen werden können, ohne dass vom Anwendungsbereich abgewichen wird. Zusätzliche, auf dem Gebiet der Technik bekannte Merkmale können ebenfalls eingebaut werden. Darüber hinaus, obwohl einzelne Merkmale einiger Ausführungsformen des offengelegten Gegenstandes hier und nicht in anderen Ausführungsformen diskutiert werden können, sollte es offensichtlich sein, dass einzelne Merkmale einiger Ausführungsformen mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausführungsform oder Merkmalen aus einer Vielzahl von Ausführungsformen kombiniert werden können.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer mehrphasigen Ferritzusammensetzung, umfassend Kombinieren von MnZn-Ferritteilchen, 0,01 bis 10 Gewichtsprozent mikroskalierter Einschlußteilchen, umfassend ein Orthoferrit RFeO₃, worin R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu; Yttrium-Eisen-Granat (YIG); oder einer Kombination davon und optional 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv, um ein Ferritgemisch zu bilden, wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der Ferritmischung beziehen, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel eine durchschnittliche Partikelgröße (D50) von 0,1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer aufweisen, und wobei der D50 der mikroskalierten Einschlusspartikel kleiner ist als der D50 der MnZn-Ferritpartikel; Granulieren einer Aufschlämmung, die die Ferritmischung und eine Bindemittellösung enthält, um Körnchen von 50 bis 750 Mikrometer, vorzugsweise 100 bis 500 Mikrometer, zu erhalten; Komprimieren des Granulats zur Bildung eines Grünkörpers; und Sintern des Grünlings in 0,01 bis 20 % Sauerstoff zur Bildung einer mehrphasigen Ferritzusammensetzung.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die MnZn-Ferritteilchen Mn_1-x Zn_xFe_2+yO₄, wobei x = 0,1 bis 0,9 und y = 0 bis 0,4 ist, und gegebenenfalls einen Dotierstoff umfassen.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Dotierstoff Co, Ni, Ti, Zr, Sn, Si, V, Ta, Nb, Ca oder eine Kombination davon umfasst.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel ferner ein Dotiermittel umfassen.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen Orthoferrit umfassen und der Dotierstoff Zr, Ti oder eine Kombination davon umfaßt; oder wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YIG umfassen und der Dotierstoff Ce, Ca, V, Mn, Gd, Al, In oder eine Kombination davon umfasst.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YFeO₃, YIG oder eine Kombination davon umfassen.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optionale Additiv CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, CoO oder eine Kombination davon ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die MnZn-Ferritteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße (D50) von 0,5 Mikrometer bis 10 Mikrometer, vorzugsweise 0,5 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer oder 5 bis 10 Mikrometer aufweisen.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend Mahlen der Ferritmischung, um MnZn-Ferritteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (D50) von 0,5 Mikrometer bis 10 Mikrometer, vorzugsweise 0,5 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer oder 5 bis 10 Mikrometer zu erhalten; Synthese der MnZn-Ferritpartikel; Synthetisieren der mikroskalierten Einschlusspartikel; oder Abkühlung des gesinterten Grünkörpers, um die mehrphasige Ferritzusammensetzung zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bindemittellösung Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyvinylbutyral (PVB) umfasst, vorzugsweise umfasst die Bindemittellösung PVA oder PVB in einer Konzentration von 4 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittellösung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Granulieren durch Sprühtrocknung der Aufschlämmung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Komprimieren des Granulats zur Bildung eines Grünkörpers bei 0,3 bis 4 Tonne/cm², vorzugsweise 0,5 bis 3 Tonne/cm², durchgeführt wird.
Eine mehrphasige Ferritzusammensetzung, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Eine mehrphasige Ferritzusammensetzung, umfassend: einer Primärphase, die aus einer MnZn-Ferrit-Matrix besteht; und 0,01 bis 10 Gewichtsprozent mikroskalierte Einschlußteilchen, umfassend ein Orthoferrit RFeO₃, worin R ein Seltenerdion ist, vorzugsweise ist R Y, Ho, Er, Gd oder Lu; Yttrium-Eisen-Granat (YIG), oder eine Kombination davon, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel eine durchschnittliche Partikelgröße (D50) von 0,1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, vorzugsweise 0,15 bis 2 Mikrometer oder 1 bis 5 Mikrometer, aufweisen, und wobei die D50 der mikroskalierten Einschlußteilchen kleiner ist als die durchschnittliche Teilchengröße (D50) der MnZn-Ferritteilchen; und optional 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Additiv; wobei sich die Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der mehrphasigen Ferritzusammensetzung beziehen.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Anspruch 14, wobei die MnZn-Ferritmatrix Mn_1-x Zn_xFe_2+yO₄, wobei x = 0,1 bis 0,9 und y = 0 bis 0,4 ist, und gegebenenfalls einen Dotierstoff umfasst.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Anspruch 15, wobei der Dotierstoff Co, Ni, Ti, Zr, Sn, Si, V, Ta, Nb, Ca oder eine Kombination davon umfasst.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel weiterhin ein Dotiermittel umfassen.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach Anspruch 17, wobei die mikroskalierten Einschlußteilchen Orthoferrit umfassen und der Dotierstoff Zr, Ti oder eine Kombination davon ist; oder wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YIG umfassen und der Dotierstoff Ce, Ca, V, Mn, Gd, Al, In oder eine Kombination davon ist.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die mikroskalierten Einschlusspartikel YFeO3, YIG oder eine Kombination davon umfassen.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das optionale Additiv CaO, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, CoO oder eine Kombination davon ist.
Die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Ansprüche 13 bis 20 mit einer Verlustleistung (Pv) von 50 bis 150 mW/cm3 bei 200 kHz, 100 mT; einer Permeabilität von 1000 bis 3500; einer magnetischen Flußdichte von mindestens 450-500 mT oder einer Kombination davon.
Ein Gegenstand, umfassend die mehrphasige Ferritzusammensetzung nach einem der Ansprüche 13 bis 21 oder hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Der Gegenstand nach Anspruch 22, der ein Transformator, ein elektronisches Gerät, eine Induktivität, ein leistungselektronisches Gerät, ein Leistungssystem, eine Stromversorgung oder ein Leistungswandler ist.