專利名稱：一種高磁導率MnZn鐵氧體材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MnZn鐵氧體材料及其制造方法，尤其涉及一種高磁導率MnZn鐵 氧體材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對電器設(shè)備、電訊設(shè)施的要求也越來 越高。不僅要求產(chǎn)品性能越來越高，同時還要求產(chǎn)品體積越來越小，產(chǎn)品的適用范圍越來越廣。高居里溫度、高飽和磁感應(yīng)強度(Bs)、高磁導率的MnZn軟磁鐵氧體材料具有高磁 導率的特性，因為磁導率愈高，元件體積可愈小，所以由其制成的產(chǎn)品體積也會愈?。煌瑫r 還因為具有高居里溫度和常溫高Bs的特性，使得這種材料具有更高的應(yīng)用溫度和較好的 抗飽和性能。正是因為具有上述優(yōu)良的特性，所以高磁導率MnZn鐵氧體材料的應(yīng)用范圍 越來越廣，在迅猛發(fā)展的通信領(lǐng)域里，尤其需要這種高磁導率MnZn鐵氧體材料制作的濾波 器、寬帶變壓器和脈沖變壓器等電子器件。通常情況下，對起始磁導率達到15000的高磁導率MnZn鐵氧體材料而言，由于其 磁導率很高，所以要求主成分中Zn的含量高，這相應(yīng)地就會造成材料的居里溫度和Bs都不 高。如日本TDK公司的材料牌號為H5C3的高磁導材料，其標準是居里溫度大于等于105°C， 常溫飽和磁感應(yīng)強度Bs為360mT。這樣就限制了這種高磁導率材料的使用溫度范圍和抗飽 和性能。因此，需要一種MnZn鐵氧體材料，其不僅具有高磁導率的特性，同時還具有高居里 溫度、高Bs的特性。此外，還需要一種制造這種MnZn鐵氧體材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高磁導率MnZn鐵氧體材料。本發(fā)明提供的高磁導率MnZn鐵氧體材料包括主成分和輔助成分，所述主成份是 50mol % -54mol % 的 Fe203、以 MnO 計，22mol % _30mol % 的 Mn304 和 20mol % _24mol % 的 ZnO ； 以及所述輔助成分選自Ti02、Co203、V205、Bi203、Mo03、Si02、CaC03中的至少四種，所述輔助成 分的總重量是所述主成分總重量的0. 02wt% -0. 4wt%。優(yōu)選地，基于所述主成分的總重量，Ti02是0. 02wt % -0. 15wt %、Co203是 0. 002wt% -0. 05wt%, V205 是 0. 01wt% -0. 05wt%, Bi203 是 0. 01wt% -0. 18wt%, Mo03 是 0. 01wt% -0. 18界1%、5土02是0. 001wt% -0. 01wt%、CaC03 是 0. 01wt% -0. 08wt%。本發(fā)明還提供了 一種高磁導率MnZn鐵氧體材料的制造方法，其包括以下步 驟1)將Fe203、Mn304和ZnO按所述比例混合均勻并烘干；2)將步驟1)所得的粉料 在800°C -1000°C下預燒1-3小時；3)向步驟2)所得的粉料中按所述比例添加四種以 上的所述輔助成分，再加入以占所述主成分總重量計的60wt% -120wt%的去離子水、 0. 5wt% 的分散劑、0. 5wt%的消泡劑一起進行球磨，使球磨后的粉料粒徑達 到1-2微米；4)基于所述步驟3)所得的粉料的總重量，向所述步驟3)所得的粉料中添加5wt% _12wt%的有機粘合劑的水溶液，混合均勻造粒得顆粒料；5)采用50Mpa-200MPa的 壓力，將顆粒料壓制成生坯樣品；6)將步驟5)所得的生坯樣品在1310°C -1420°C的燒結(jié) 溫度下燒結(jié)，并在燒結(jié)溫度下保溫4-10小時，然后冷卻至180°C出爐，其中保溫段氧分壓為 1% -15%。本發(fā)明提供的方法中，步驟4)中壓制成的生坯密度為3.0士0.2g/cm3。所述有機粘合劑為聚乙烯醇。本發(fā)明中使用的分散劑和消泡劑可以是本領(lǐng)域中常用的分散劑和消泡劑，如消泡 劑可以選用正辛酸、硬脂酸等，分散劑可以選用聚丙酸、葡糖酸、檸檬酸等。本發(fā)明方法中的平衡氧分壓根據(jù)公式lg(P(02)) = a _b/T計算，其中a取值5 10，b取值10000 15000，T為絕對溫度。通過添加合適的輔助成分，并控制合適的燒結(jié)條件，使得由本發(fā)明的方法制造的 MnZn鐵氧體材料不僅具有高磁導率的特性，同時還具有高居里溫度和高Bs的特性，從而克 服了現(xiàn)有的MnZn鐵氧體材料不能兼具高磁導率特性與高居里溫度和高Bs特性的缺陷。例 如，本發(fā)明的MnZn鐵氧體材料不僅具有15000以上的起始磁導率，同時還具有大于120°C的 居里溫度和大于410mT的Bs。因此，本發(fā)明的MnZn鐵氧體材料可以使用在較高的溫度環(huán)境 中，或者對抗飽和性能要求較高的環(huán)境中，從而更好地滿足了市場需求。本發(fā)明的方法具有 工藝簡單、成本低的優(yōu)勢。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制造的高磁導率MnZn鐵氧體材料的SEM照片。
具體實施例方式實例1 采用市售的Fe203、Mn304、ZnO 作為主成分，將 52. Omol % 的 Fe203、25. Omol % 的 Mn0(原料為Mn304)和23. Omol %的ZnO置于砂磨機中混合1小時后取出置于干燥箱中烘 干。用箱式電阻爐，在800°C-900°C的條件下預燒2h。然后將預燒后的粉料放入球磨機中， 同時加入輔助成分，輔助成分包括Bi203、Mo03、CaC03> Si02，添加量分別為所述主成分總重 量的0. 04wt%,0. 04wt%,0. 05wt%,0. Olwt%，再加入以占所述主成分總重量計的60wt% 的去離子水、的分散劑、的消泡劑一起進行球磨。將此粉料球磨至平均粒度為 1.0士0.2 ym左右，烘干后，基于球磨后的粉料的總重量，向該粉料中添加8襯％的聚乙烯 醇的水溶液，混合均勻后造粒，壓制成OR 25X8-15mm的環(huán)形樣品，最后在用計算機程序控 制的鐘罩爐內(nèi)，在1310°C-1420°C的溫度下燒結(jié)，并在燒結(jié)溫度下保溫4-10小時，在平衡氣 氛下冷卻至180°C出爐，保溫氧分壓-15%，降溫過程采用平衡氧分壓。采用SY-8258型B_H測試儀在50Hz、1194A/m、室溫下測量樣品的Bs。用HP4294 阻抗分析儀(Agilent Technology 4294)和專用夾具(AgilentTechnology 16047E)測量 常溫下樣品的電感量L，計算出相應(yīng)的起始磁導率P”并同時測量出樣品的居里溫度。結(jié) 果為起始磁導率P i為15813，居里溫度為123°C，Bs為411mT。合理的添加量和適當?shù)臒Y(jié)條件是制備樣品的關(guān)鍵所在，本發(fā)明主要采用高Fe 低Zn的主配方，這樣能保證材料具有高居里溫度和高Bs的特性，同時通過加入適當?shù)奶?br> 4加劑提高磁導率，最終獲得同時具有高居里溫度、高飽和磁感應(yīng)強度和高磁導率的MnZn軟 磁鐵氧體材料。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1制造的高磁導率MnZn鐵氧體材料的SEM照 片。在采用上述主成分和輔助成分，并使用合適的燒結(jié)條件制備的樣品具有晶粒大小比較 均勻、缺陷較少的特性，晶粒大小在10 u m-30 u m。實施例2:采用市售的Fe203、Mn304、ZnO 作為主成分，將 52. Omol % 的 Fe203、25. 2mol % 的 Mn0(原料為Mn304)和22. 8mol %的ZnO置于砂磨機中混合1小時后取出置于干燥箱中烘 干。用箱式電阻爐，在800°C-900°C的條件下預燒2h。然后將預燒后的粉料放入球磨機中， 同時加入輔助成分，輔助成分包括Bi203、Mo03、CaC03> Co203，添加量分別為所述主成分總重 量的0. 04wt%,0. 04wt%,0. 08wt%,0. 03wt%，再加入以占所述主成分總重量計的60wt% 的去離子水、的分散劑、的消泡劑一起進行球磨。將此粉料球磨至平均粒度為 1.0士0.2 ym左右，烘干后，基于球磨后的粉料的總重量，向該粉料中添加8襯％的聚乙烯 醇的水溶液，混合均勻后造粒，壓制成型0R25X8-15mm環(huán)形樣品，最后在用計算機程序控 制的鐘罩爐內(nèi)，在1310°C-1420°C的溫度下燒結(jié)，并在燒結(jié)溫度下保溫4-10小時，在平衡氣 氛下冷卻至180°C出爐，保溫段氧分壓-15%，降溫過程采用平衡氧分壓。按照與實施例1相同的方式進行測量。結(jié)果為起始磁導率P i為16524，居里溫 度為 121°C, Bs 為 416mT。實施例3 采用市售的Fe203、Mn304、ZnO 作為主成分，將 53. Omol % 的 Fe203、25. Omol % 的 Mn0(原料為Mn304)、22. 0mol%的ZnO置于砂磨機中混合1小時后取出置于干燥箱中烘干。 用箱式電阻爐，在800°C _900°C的條件下預燒2h。然后將預燒后的粉料放入球磨機中，同 時加入輔助成分，輔助成分包括Bi203、Mo03、V205、Ti02,添加量分別為所述主成分總重量 的0. 04wt%,0. 04wt%,0. 05wt%,0. 05wt %，再加入以占所述主成分總重量計的60wt % 的去離子水、的分散劑、的消泡劑一起進行球磨。將此粉料球磨至平均粒度為 1.0士0.2 ym左右，烘干后，基于球磨后的粉料的總重量，向該粉料中添加6襯％的聚乙烯 醇的水溶液，混合均勻后造粒，壓制成OR 25X8-15mm的環(huán)形樣品，最后在用計算機程序控 制的鐘罩爐內(nèi)，在1310°C-1420°C的溫度下燒結(jié)，并在燒結(jié)溫度下保溫4-10小時，在平衡氣 氛下冷卻至180°C出爐，保溫段氧分壓為-15%，降溫過程采用平衡氧分壓。按照與實施例1相同的方式進行測量，結(jié)果為起始磁導率^為15158，居里溫度 為 125°C, Bs 為 421mT。雖然此處已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，但是這么做只是為了描述本發(fā)明 的各種特征和各方面的目的，且就本發(fā)明的范圍而言，不期望是限制性的。設(shè)想可以對所公 開的實施例做出各種替換、改動和/或修改，包括但不限于，此處可能已經(jīng)被提到的這些實 施例的變化而并不偏離由下面所附的權(quán)利要求界定的本發(fā)明的主旨和范圍。
權(quán)利要求
一種高磁導率MnZn鐵氧體材料，其特征在于所述MnZn鐵氧體材料包括主成分和輔助成分，其中所述主成份是50mol％-54mol％的Fe2O3、以MnO計，22mol％-30mol％的Mn3O4和20mol％-24mol％的ZnO；以及所述輔助成分選自TiO2、Co2O3、V2O5、Bi2O3、MoO3、SiO2、CaCO3中的至少四種，所述輔助成分的總重量是所述主成分總重量的0.02wt％-0.4wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的MnZn鐵氧體材料，其特征在于所述輔助成分的重量以占所述 主成分總重量計分別為:Ti02 是 0. 02wt% -0. 15wt%, Co203 是 0. 002wt% -0. 05wt%, V205 是 0.01wt% -0. 05wt%、Bi203 是 0. 01wt% -0. 18wt%、Mo03 是 0. 01wt% -0. 18界1%、5士02是 0. 001wt% -0. 0 lwt %、CaC03 是 0. 0 lwt % -0. 08wt %。
3.如權(quán)利要求1所述的MnZn鐵氧體材料，其特征在于所述MnZn鐵氧體材料具有 15000或更高的起始磁導率，以及具有大于120°C的居里溫度、大于410mT的常溫飽和磁感 應(yīng)強度。
4.一種如權(quán)利要求1所述的高磁導率MnZn鐵氧體材料的制造方法，其特征在于包括 以下步驟1)將Fe203、Mn304和ZnO按所述比例混合均勻并烘干；2)將步驟1)所得的粉料在800°C-1000°C下預燒1-3小時；3)向步驟2)所得的粉料中按所述比例添加至少四種所述輔助成分，再加入以占所述 主成分總重量計的60wt% _120wt%的去離子水、0. 5wt% _3wt%的分散劑、0. 5wt% -3wt% 的消泡劑一起進行球磨，使球磨后的粉料粒徑達到1-2微米；4)基于所述步驟3)中所得的粉料的總重量，向所述步驟3)所得的粉料中添加 5wt% _12wt%的有機粘合劑的水溶液，混合均勻造粒得顆粒料；5)采用50Mpa-200MPa的壓力，將顆粒料壓制成生坯樣品；6)將步驟5)所得的生坯樣品在1310°C-142(TC的燒結(jié)溫度下燒結(jié)，并在所述燒結(jié)溫度 下保溫4-10小時，然后冷卻至180°C出爐，其中保溫段氧分壓為1 %-15%，降溫過程采用平 衡氧分壓。
5.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于所述步驟4)中的所述有機粘合劑為聚 乙烯醇。
6.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于所述步驟5)中壓制成的所述生坯密度 為 3. 0 士 0. 2g/cm3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高磁導率MnZn鐵氧體材料，其主成分包括以Fe2O3計，50mol％-54mol％的三氧化二鐵、以MnO計，22mol％-30mol％的四氧化三錳和以ZnO計，20mol％-24mol％的氧化鋅；輔助成分選自TiO2、Co2O3、V2O5、Bi2O3、MoO3、SiO2、CaCO3中的至少四種。本發(fā)明提供的高磁導率MnZn鐵氧體材料具有大于15000的起始磁導率，同時還具有大于120℃的居里溫度和大于410mT的常溫飽和磁感應(yīng)強度。本發(fā)明還提供了一種高磁導率MnZn鐵氧體材料的制造方法，其包括混料、烘干、預燒、球磨、造粒、壓制成型和燒結(jié)步驟。本發(fā)明提供的方法具有工藝簡單、成本低的優(yōu)勢。
文檔編號C04B35/645GK101859621SQ20091013372
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者馮則坤, 李喜雄, 汪南東, 王家永, 譚福清, 豆小明, 黃愛萍 申請人:廣東江粉磁材股份有限公司;江門安磁電子有限公司