[发明专利]一种烧结高截止频率超高磁导率锰锌铁氧体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锰锌铁氧体及其制造方法，它尤其适合于用作宽频带传输变压器和共模滤波器的具有高截止频率超高磁导率锰锌铁氧体的制造。

背景技术

为了使脉冲变压器的尺寸减小、通讯速度提高，要求铁氧体磁芯在10KHz的低频亦表出超高磁导率。这样，即使在线圈匝数降低时也使输出脉冲的上沿锐化并且降低工作衰减，确保准确的数字通讯。对于共模滤波器而言，为了实现高于工作频率(80KHz以下)波形成份的全部吸收，也需要有高截止频率、超高磁导率的锰锌铁氧体。这两类电子器件的市场需求量极大。国际上均用高纯原料制成，成本高。因此，急需一种新的高截止频率超高磁导率锰锌铁氧体制造工艺，利用国内普通原料即可实现工业化批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的锰锌铁氧体制造工艺，立足于国内普通原料(如纯度99.0～99.3％的氧化铁)配制、烧结，并能提供在宽频带、特别在10KHz的低频区表现出高磁导率，且在80～100KHz表现吸波状态(截止频率点)的锰锌铁氧体。

本发明是这样实现的：

在烧结升温过程或保温过程中，用氧含量≥21％的空气与氧气混合气体置换炉内氧含量＜17％并含有Cl₂、SO₃等有害气体的气氛。其具体方法如下：

作为置换用空气或高氧含量混合气体被负压吸入或用空气压缩机压入烧结炉内，均匀置换含有有害气体的气氛，直至炉内正压范围+0.00～0.07Mpa；

控制炉内空间内单位质量磁芯所对应的氧含量体积百分数为18～40％之间的定值，氧含量越高，磁导率将越高。对不同的原料有不同的氧含量特定值。

上述气体置换和单位质量磁芯氧含量控制操作在1050～1400℃升温烧结过程中和保温过程结束前2小时内的任意一段时间或全部时间进行。

按本发明工艺用普通原料制成的锰锌铁氧体在1～30KHz范围内具有至少18000的初始磁导率；而且优选的本发明制造的锰锌铁氧体在10KHz处具有至少20000的初始磁导率。

本发明的锰锌铁氧体烧结方法，还可用于锰锌功率铁氧体烧结，以提高其电磁性能。

由于普通铁氧体原料中的有害杂质对晶体生长产生不良影响，造成晶粒尺寸大而不均匀，导致铁氧体磁芯的截止频率低而影响宽频带，降低了共模滤波器的有效率工作频率范围。本发明的工艺方法无需改变原料质量和配方，也不使用额外的添加剂，即可控制不纯原料烧成中晶粒尺寸疯长，有效控制晶粒尺寸均匀性，排除异常大结晶，最终制成宽频带的脉冲变压器和共模滤波器用磁芯。

本发明对不同原料纯度制成铁氧体磁芯生胚有约定值，即磁芯质量与炉子空间体积为定值V/100，控制氧含量为18～40％之间的定值，压力在+0.00～0.07MPa，最高保温温度1355～1400℃。具体操作时可参考如下工艺规律：

(1)纯度与操作区氧含量成反比；

(2)操作区温度取决于有害杂质的挥发温度(例如SO₃在980℃挥发)；

(3)操作区与晶粒尺寸均匀性有关；

(4)压力与成品磁芯的减落有关。

国内用共沉淀法制成并烧结的锰锌铁氧体在25℃10KHz/1KHz下达到15000的初始磁导率，但截止频率(μ_f＝1/2μ_i)仅有20KHz。本发明的锰锌铁氧体在25℃ 10KHz/1KHz下已达到15000、18000的初始磁导率，但截止频率(μ_f＝1/2μ_i)可达到80～100KHz、50KHz。

本发明的方法对氮气保护隧道炉、真空炉以及罩式炉均可适用，即本发明在周期式烧结和连续式烧结过程中均有效。

与已有技术相比，本发明降低了铁氧体原料成本，制造的铁氧体同样可以用于通信宽频带脉冲变压器和共模滤波器中，可降低高于工作频率的高次谐波。

具体实施方式

本发明实施的锰锌铁氧体生坯是按高磁导率材料配方范围配比的。原料是氧化铁50-56mol％、氧化锰22-39mol％、氧化锌20-25mol％，其余为掺杂。

工艺为：配料-振磨-预烧-振磨-砂磨-造粒-成型-烧结制成，在烧结过程中实施本发明方法。