[发明专利]一种超高频高磁导率低损耗锰锌软磁铁氧体及制备方法

说明书

本发明属于磁性材料技术领域，公开了一种超高频高磁导率低损耗锰锌软磁铁氧体及制备方法。本发明材料包含主成分和辅助成分，主成分包括Fe₂O₃、ZnO、MoO₃、Mn₃O₄，辅助成分包括CaCO₃、ZrO₂、TiO₂、Co₂O₃、CuO。本发明通过合适的主成分与掺杂，采用低Zn主配方，ZnO含量为0～3.0 wt%，提高截至频率；在主配方中掺杂低熔点物质MoO₃，降低烧结温度；将其在600～900℃进行退火处理，提高磁导率。通过以上方式，成功制作出在6MHz、30mT和8MHz、10mT，及25℃和40℃条件下具有超高频高磁导率低损耗的锰锌软磁铁氧体材料。

技术领域

本发明涉及超高频高磁导率低损耗锰锌软磁铁氧体及制备方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

随着微电子技术的发展，传统Si和GaAs半导体器件性能已经接近其材料本身决定的理论极限。而以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体即宽禁带半导体材料，由于具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点，成为制作大功率、高频及抗辐照电子器件的理想替代材料。当前高频变压器的工作频率已高于1MHz，随着科技的发展，未来发展趋势为5MHz之上。目前常见的使用频率在5MHz以上的材料是NiZn铁氧体，但是其成本较MnZn铁氧体高很多。因此为了满足磁性器件对高频的要求，并进一步节省成本，拟开发6MHz～8MHz频段的超高频低损耗、高磁导率、高直流偏置能力的新一代高性能软磁材料。

授权公告号为CN106830913B的中国专利公开了一种高频高饱和磁通密度低损耗MnZn铁氧体的制作方法，其配方和工艺与本发明相差大，且没有涉及磁导率且适用频率没有突破6MHz。公布号为CN112759379A的中国专利公开了一种降低高频MnZn铁氧体烧结磁芯损耗的回火工艺，该工艺在氮气的氛围中将磁芯在Tc±150℃的温度下处理后，虽然损耗得到改善，但没有说明其他磁性能的变化情况。与本发明退火的方式有很大差别，本发明不仅可以改善损耗还可以提高磁导率，使磁芯在超高频下磁导率没有发生恶化。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种超高频高磁导率锰锌软磁铁氧体及制备方法。本发明通过合适的主成分与掺杂，采用低Zn主配方，提高材料截止频率，使其在6～8MHz频率特性下具有较低损耗。在主配方中掺杂低熔点物质MoO₃，起到助溶、降低烧结温度和加快反应速度等作用，减小晶粒尺寸，降低高频损耗。由于低Zn配方和助溶剂的掺杂，使材料的磁导率减小，为了进一步降低损耗和提高磁导率，将其在600～900℃进行退火处理。通过退火，不仅可以消除磁芯内应力，提高磁导率，还可以使液相分布更加均匀，提高电阻率，降低损耗。最终获得一种超高频高磁导率锰锌软磁铁氧体。

为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

步骤1：配料：按照比例称重Fe₂O₃：73.5～76.5wt%，ZnO：0～3.0 wt%，MoO₃：0.01～0.04 wt%，其余为Mn₃O₄，然后进行湿法砂磨混合，混合时间为10～20min；

步骤2：预烧：对步骤1中所得混合料烘干后进行预烧，在空气中进行预烧，预烧温度为800～1000℃，升温速率为3～5℃/min；

步骤3：砂磨：对步骤2所得预烧料振磨，然后按照比例加入辅助成分：CaCO₃：400～600ppm、ZrO₂：100～300ppm、TiO₂：500～800ppm、Co₂O₃：1500～4000ppm、CuO:50～200ppm ，砂磨且砂磨时间是30～90min；