[发明专利]一种高饱和磁通密度MnZn铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于软磁MnZn铁氧体材料领域，具体涉及一种高饱和磁通密度MnZn铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

MnZn铁氧体广泛用于电子、通讯领域作为能量存储和转换用材料。电子器件的小型化、高速化、高输出功率要求MnZn铁氧体器件能够在大电流下仍然正常工作。但与软磁金属材料相比，MnZn铁氧体的主要缺点是其饱和磁通密度（Bs）较低，使MnZn铁氧体抗大电流工作能力比软磁金属材料差。

此外，由于磁性元件本身产生的热量以及高工作温度环境，如汽车发动机周围的电子元器件，使得实际铁氧体磁心的工作温度常常很高。这就要求铁氧体材料在这一高温度范围不但磁心损耗低，而且饱和磁通密度高，以实现磁性元件在上述工作温度范围的小型化和高效化。

为了提高MnZn铁氧体的饱和磁通密度，研究人员进行了大量的研究工作。包括主配方设计、添加剂加入和工艺优化等。比如公开号为CN1224224A和CN1627455A的专利文献公布了一种高Bs铁氧体材料，通过把Fe₂O₃的含量限制在53～55mol％、ZnO的含量限制在6.5～9.5mol%范围，实现了材料的高温高Bs。但材料的饱和磁通密度还不够高，有进一步提高的必要。又如公开号为CN1662470A、CN1294099、CN1404076A和CN 1649039A的专利文献公布了一种铁氧体，通过在主配方中加入NiO的方法来提高材料的高温饱和磁通密度。但其常温饱和磁通密度没有提高，且高温饱和磁通密度有进一步提高的必要。况且NiO是贵金属，价格相当昂贵，提高了铁氧体材料的生产成本。

由于以上原因，需要开发一种饱和磁通密度高、损耗较低、成本低的MnZn铁氧体材料。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的首先是提供一种高饱和磁通密度MnZn铁氧体材料，第二个目的是提供所述铁氧体材料的制备方法。

为实现本发明的目的，发明人提供下述技术方案：

一种高饱和磁通密度MnZn铁氧体材料，由主成分和副成分组成，其中，主成分及含量以氧化物计算为：Fe₂O₃ 60～68mol%、ZnO 10～20mol％和MnO余量；按主成分总重量计的副成分为：SiO₂ 50～200ppm、CaCO₃ 200～1500ppm、ZrO₂ 50～500ppm、Nb₂O₅ 50～500ppm和V₂O₅ 50～500ppm。

发明人经过大量实验研究，发现，通过合理控制铁氧体主成分配比，并配以适当的副成分，可以获得一种同时具备高饱和磁通密度和低损耗特性的铁氧体材料。经检测，所述的铁氧体材料在100℃下的饱和磁通密度在460mT以上（测试条件：1194A/m），100℃下的损耗在1600kW/m³以下（测试条件：100kHz/200mT），得到的材料能够适用于80-120℃的工作环境。

上述主成分范围中，若Fe₂O₃含量小于60mol%，则得不到所希望的高饱和磁通密度；若Fe₂O₃含量大于68mol%，则磁心损耗有增大的趋势，得不到所希望的磁心低损耗特性。若ZnO含量小于10mol%，则磁心损耗有恶化的趋势；若ZnO含量大于20mol%，则材料居里温度降低，不能实现高温高饱和磁通密度。

上述副成分主要是在铁氧体晶界形成高电阻层，细化晶粒，促进晶粒均匀生长，以降低材料损耗。当它们的含量低于下限值时，起不到降低磁心损耗的作用；而当它们的含量高于上述上限值时，则容易引起晶粒异常生长，使磁心损耗恶化。

作为优选，根据本发明所述的一种高饱和磁通密度MnZn铁氧体材料，其中，所述的主成分及含量以氧化物计算为：Fe₂O₃ 63～66mol％、ZnO 14～18mol％、MnO余量。发明人研究发现，进一步优化主成分配方，可以使获得的铁氧体材料在具备高饱和磁通密度的基础上，使损耗进一步降低。