[发明专利]宽温宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及宽温、宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料技术领域。

背景技术

电子整机系统向小型化、表面贴装化、大功率化及高温度稳定性方向发展，对应用于其中的低损耗铁氧体材料提出了更高的要求。特别是新型节能电光源和环保节能汽车市场的兴起，如：无极灯、电磁感应灯、混合动力汽车、电动汽车和燃料电池车等，它们需要DC-DC转换器工作在温度波动较宽的条件下。这就迫切需要研制出一种宽温、宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料，且其必须同时具有较高磁导率(μ_i)和高饱和磁感应强度(B_s)等特性。为了提高变压器的传输功率，实现电子器件的小型化，需要磁芯工作在较高的磁感应强度下。为了降低MnZn铁氧体在宽温、宽频范围内的总损耗，则需要对宽温、宽频下具有低损耗特性的材料的总损耗进行分离，分析其损耗组成、比例及其与温度和频率的关系，进而采取相应的措施来降低特定的损耗，从而更有效的降低材料的总损耗。

发明的内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种宽温、宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，一种宽温、宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料。其特征在于，由主成分和添加剂组成。其中，主成分按摩尔百分比，以氧化物计算：51~54mol%Fe₂O₃，9~13mol%ZnO，0.02~0.10mol%CoO，0.05~0.20mol%SnO₂，余量为MnO；

以预烧反应后的主成分的质量为参照，添加剂按重量百分比，以氧化物计算：0.05~0.1wt%CaO，0.01~0.08wt%Bi₂O₃，0.03~0.08wt%TiO₂，0.02~0.05wt%Nb₂O₅，0.01~0.08wt%Ta₂O₅。

进一步的说，主成分按摩尔百分比，以氧化物计算：52.0mol%Fe₂O₃，10.5mol%ZnO，0.06mol%CoO，0.12mol%SnO₂，37.32mol%MnO；添加剂按重量百分比，以氧化物计算：0.05wt%CaO，0.04wt%Bi₂O₃，0.06wt%TiO₂，0.03wt%Nb₂O₅，0.05wt%Ta₂O₅。

本发明还提供一种宽温、宽频低损耗MnZn功率铁氧体材料制备方法，包括以下步骤：

1）主成分的混合；

将由51~54mol%Fe₂O₃，9~13mol%ZnO，0.02~0.10mol%CoO，0.05~0.20mol%SnO₂，余量为MnO组成的主成分放入球磨机中，加入等重量的去离子水，球磨1~2小时。

2）预烧；

将步骤1）混合均匀的粉料在900~1050℃于空气气氛中预烧，保温2~4小时。

3）掺入添加剂；

将步骤2）所得粉料按重量百分比加入以下添加剂0.05~0.1wt%CaO，0.01~0.08wt%Bi₂O₃，0.03~0.08wt%TiO₂，0.02~0.05wt%Nb₂O₅，0.01~0.08wt%Ta₂O₅。

4）二次球磨；

将步骤3）所得粉料放入球磨机中，加入等重量的去离子水，再次球磨2~4小时，使球磨后的粉料粒径达到亚微米级（﹤1μm）。

5）成型、烧结；

将步骤4）所得粉料按重量百分比加入10~15wt%浓度为10%的聚乙烯醇溶液，混合均匀后造粒，在压机上将粒状粉料压制成型，放入钟罩炉内烧结，在900~1100℃缓慢升温，其中该升温段的氧分压为0.01~0.2%，在1280~1350℃保温4~6小时，其中保温段氧分压为2~6%，降温过程的平衡氧分压按Morineau方程控制，进行平衡气氛烧结。