[发明专利]较高磁导率宽温低损耗MnZn铁氧体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及较高磁导率、宽温低损耗MnZn功率铁氧体材料技术领域。

背景技术

开关电源是现代电子信息技术特别是电子计算机中最重要的组成部分之一，因其小、轻、高效与节能而在电子信息、电力电子技术等行业获得了广泛的应用。随着电力电子技术和功率电子学的不断发展，电子整机系统向多功能化、集成智能化、小型轻量化及平面贴装化方向发展，电子设备的高密度装配要求提高开关电源的工作频率，减小其体积和重量，降低功耗，这就要求作为整机系统组成部分的开关电源用功率铁氧体材料向高磁导率、高饱和磁感应强度和宽温低损耗方向发展。特别是新型节能电光源和环保节能汽车市场的兴起，使得研制出具有较高磁导率(μ_i)、高饱和磁感应强度(B_s)、高居里温度(T_c)、高电阻率(ρ)和宽温低损耗(P_L)的MnZn功率铁氧体具有重要意义。

对于具有温度依赖特性的MnZn功率铁氧体，如何在宽温范围内保持高磁导率、低损耗是应用领域亟待解决的难题。而影响MnZn功率铁氧体材料性能的因素很多,但大体上可以分为两个方面：一是材料主配方和添加剂；二是制备工艺条件。材料的主配方在一定程度上决定了材料的本征性能，而通过添加剂以及对工艺条件的有效调整，可在一定程度上控制铁氧体材料的显微结构及密度、收缩率等宏观性能，从而对铁氧体材料的电磁性能产生显著的影响。就目前而言，大多数制备宽温低损耗MnZn功率铁氧体材料的方法都采用富铁配方，使得烧结时Fe²⁺增多，或者添加Co₂O₃，利用Fe²⁺和Co²⁺正的磁晶各向异性常数对MnZn功率铁氧体负的磁晶各向异性常数（K₁）进行补偿，使铁氧体材料的磁晶各向异性常数在某一温度点为零，起始磁导率达到最大值，同时改善磁导率的温度特性。但是这些方法具有局限性，由于采用富铁配方，平衡气氛烧结时Fe²⁺增多，铁氧体中间电子迁移几率增大，使得电阻率（ρ）下降，从而导致损耗增加。为此，本发明提出一种具有较高起始磁导率，同时在宽温（25~120℃）范围内具有较低损耗的MnZn功率铁氧体材料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较高磁导率、宽温低损耗的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，较高磁导率宽温低损耗MnZn铁氧体材料，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，0.1~0.7mol%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%Bi₂O₃，0.01~0.05wt%V₂O₅，0.02~0.05wt%Nb₂O₅，0.03~0.09wt%ZrO₂。

进一步的说，主成分按摩尔百分比，以氧化物计算：51.7mol%Fe₂O₃，10.4mol%ZnO，0.3mol%SnO₂和37.6mol%MnO；添加剂按重量百分比，以氧化物计算：0.08wt%CaO，0.04wt%Bi₂O₃，0.02wt%V₂O₅，0.03wt%Nb₂O₅，0.07wt%ZrO₂。

本发明还提供一种较高磁导率宽温低损耗MnZn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，0.1~0.7mol%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2~4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；