專利名稱：：一種錳鋅MnZn鐵氧體材料及所得磁芯的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種鐵氧體材料，尤其是指一種錳鋅MnZn軟磁鐵氧體材料的組成及所得^磁芯的制造方法。
背景技術：
：目前，我國是世界是最大的軟磁材料生產(chǎn)地。大部分國外知名磁性器件生產(chǎn)商，即使其測試、設計部門仍留在其本國，也將其生產(chǎn)基地遷移到中國大陸；國內資本也紛紛投入快速發(fā)展的磁性器件生產(chǎn)行業(yè)，或貼牌生產(chǎn)或自主經(jīng)營，這極大地增加了對上游軟磁材料的需求。隨著電子整機的發(fā)展，在許多場合提出了對磁材的抗直流疊加能力的要求。因為各種原因，在電子電路中電流或多或少混雜著一些直流電成分，在電磁轉換中，由直流電在磁場中建立直流偏磁場的情況還是比較普遍的，普通的錳鋅MnZn軟磁鐵氧體材料制成的磁芯在有直流疊加的情況下，其電感量會呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，電感量甚至會下降到不足原來的1/4或更低，已不能很好地滿足電路的設計要求。公開號為CN1686930A的專利提到一種以氧化4失Fe^為51~56mol%,以氧化錳MnO計為34~40mol%，氧化鋅ZnO為6~12mor/。的一種鐵氧體材料，此方法制得的鐵氧體的初始磁導只有2300左右，功耗也顯偏高，功耗越高，磁性器件的電磁轉換效率越低，整機的溫升越嚴重。公開號為CN1447356A的專利提到一種以氧化鐵Fe203為58~79wt%,以氧化錳MnO計為13~50wt%，氧化鋅ZnO為5~15wt。/。的一種4失氧體材料，此方法制得的鐵氧體只突出了它的低功率損耗，但材料其他能力根本沒有提及。在有直流疊加場的電路中，若只注意材料及石茲芯的功耗，而忽略材料及磁芯的抗直流疊加能力，則磁性器件中的線圈中電流可能會大幅的上升，使線圏大量發(fā)熱，嚴重情況下，高溫會破壞電線的絕緣，導致燒機。
發(fā)明內容本發(fā)明針對以上問題，采用優(yōu)選的配方和適當?shù)母苯M分，設計出一種具有高抗直流疊加能力和低功率損耗雙重特性的錳鋅MnZn軟磁鐵氧體材料。本發(fā)明是采用以下技術方案實現(xiàn)的采用相應的氧化物原料制備一種錳鋅MnZn系軟磁鐵氧體材料，主晶相為尖晶石相，其主要成分配方為氧化鐵Fe203:49.5~53.8mol%,氧化錳Mn0:34.6~39.8mol%，氧化鋅Zn0:8.5~13.8mol%;在主成分中還需添加以重量計100~600ppm的第一副組分和以重量計50~3000ppm的第二副組分，第一副組分是指氧化硅Si02、五氧化二鉭Ta205中的至少一種，第二副組分是指三氧化二鉍Bi203、五氧化二鈮,205、三氧化鎢W03中的至少一種。進一步，上述主成分中還可加入添加以重量計100~6000ppm的第三副組分，第三副組分是指碳酸4丐CaC03、二氧化鈦Ti02、五氧化二釩VA、四氧化三鈷Co30,中的至少一種；上述錳鋅MnZn軟i茲鐵氧體材料主成分配方中，所述主成分氧化鐵Fe203含量為51.8-53.0mol%，氧化錳MnO含量為36.3~38.9moiy。，氧化鋅ZnO含量為9.3~10.2mol%。本發(fā)明提供的磁芯就是利用上述磁性材料組成，這種磁芯的制造方法由以下步驟制得①將49.5~53.8moP/。的氧化鐵Fe203、34.6~39.8moP/。的氧化錳Mn0,和8.5~13.8mol。/。的氧化鋅Zn0配方進行一次配料，將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨2~6小時；②將步驟①的漿料進行常規(guī)噴霧干燥，再進行預燒，預燒溫度780-940°C,預燒時間30-90分鐘，得到了預燒料；③將步驟②預燒料投入球磨機進行二次配料，添加以重量計100~600ppm的第一副組分和以重量計50~3000ppm的第二副組分，第一副組分是指二氧化硅Si0z、五氧化二鉭Ta205中的至少一種，第二副組分是指三氧化二鉍Bi^、五氧化二鈮Nb20s、三氧化鎢W03中的至少一種，再加入去離子水，分散劑及消泡劑，球磨2-5小時，得到黑色的漿料；④將步驟③的漿料倒入攪拌罐中，于攪拌后進行常規(guī)噴霧造粒，控制出口溫度在80120。C，得到了顆粒料；⑤在步驟④的顆粒料中加入常規(guī)量的有機脫模劑和水，進行充分混合，然后用壓機進行壓制成生坯形；將步驟的生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度1280~1360°C，得到磁芯。進一步，在一次配料中所述主成分氧化鐵Fe203含量為51.8-53.0mol%,氧化錳Mn0含量為36.3~38.9mol%,氧化鋅Zn0含量為9.3~10.2mol%;二次配料中還添加以重量計100~6000卯m的第三副組分，第三副組分是指碳酸鈣CaC03、二氧化鈦Ti02、五氧化二釩V205、四氧化三鈷Co304中的至少一種在本發(fā)明中，副組分可以是兩種或多種金屬離子，它們選擇性地進入鐵氧體晶格內部，改變了晶體的內稟特性，使》茲滯回線的Br值大大降低，顯著地增加材料的抗直流疊加能力。通過上述^f茲芯的制造方法，使副組分中的一種金屬離子選擇性地在晶界析出，形成高阻層，從而大大降低了磁芯的功率損耗，由此得出的磁芯具有高抗直流疊加能力和低功率損耗雙重特性。這種軟;茲材料可制成》茲芯，一般為EE、T環(huán)、EP、PQ等多種形狀及規(guī)格，可用于電子變壓器、整流器、升壓電感器、AC/DC轉換電路、有源功率因數(shù)調整(APFC)模塊等一系列領域。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果1、具有^艮好的直流疊加特性。疊加纟支術指標以T25*15*7.5標準環(huán)為基準，在10kHz，250mA條件下，繞線10Ts，疊加150mA的電流，磁環(huán)的電感減落不超過25%，即直流疊加值>75%。2、較高的居里溫度，Tc>220°C。3、具有很低的磁芯功率損損耗。在80到IO(TC范圍內，在25kHz、200mT條件下測試，；茲芯的Pcv《60mW/cc。具體實施例方式以下的實施例是以舉例來進一步說明本發(fā)明，因此，不應該構成對本發(fā)明范圍的限制。特別是測試數(shù)據(jù)表明，根據(jù)本
發(fā)明內容導出的組份配比變化并不導致磁芯特性的實質性差異，僅屬因地因事而異的區(qū)別，故下述實施例并非對并
發(fā)明內容的窮舉和限定。實施例1:按氧化鐵Fe203:氧化錳MnO:氧化鋅ZnO=52.2:37.6:10.2moP/o的配方進行一次配料，其中氧化錳Fe203純度》99.3wt%，氧化錳MnO純度》98.8wt%，氧化鋅ZnO純度》99.7wt%,將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨磨3小時；進行常規(guī)噴霧干燥，再進行預燒，預燒溫度為80(TC，預燒時間為80分鐘，得到了預燒料；將預燒料投入球磨機進行二次配料，添加以重量計500ppm的二氧化硅Si02和以重量計1000ppm的三氧化二鉍81203副組分，加入常規(guī)量的去離子水，分散劑及消泡劑，球磨3小時，得到黑色的料漿；將漿料倒入攪拌罐中，再進行常規(guī)噴霧造粒，控制出口溫度在80°C,得到了顆粒料。將顆粒加入常規(guī)適量的有機脫才莫劑和水，進行充分混合后，然后用壓機進行壓制成圓環(huán)形生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為1290°C,得到了T25-l圓環(huán)，直流疊加電流為150mA。圓環(huán)的初始磁導率、電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量，測試數(shù)據(jù)列于表1。實施例2:按氧化鐵Fe203:氧化錳Mn0:氧化鋅ZnO=52:37.8:9.88mol。/。的配方進行一次配料，其中氧化鐵Fe203純度》99.3wt%,氧化錳Mn0折純度>98.8wt%,氧化鋅Zn0純度>99.7wt%,將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨磨4小時；進行常規(guī)噴霧干燥，并進行預燒，預燒溫度為84(TC,預燒時間為70分鐘，得到了預燒料；將預燒料投入球磨機進行二次配料，并加入以重量計400ppm第一副組分五氧化二鉭TaA和以重量計1500ppm第二副組分五氧化二鈮Nb205，加入常規(guī)量的去離子水，分散劑及消泡劑，球磨4小時，得到黑色的料漿；將料漿泵入攪拌罐中，再進行噴霧造粒，控制出口溫度在9(TC，得到了顆粒料；將顆粒加入有才幾脫沖莫劑和適當?shù)乃?，進行充分混合后，然后用壓機進行壓制成圓環(huán)形生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為1290°C，得到了T25-2圓環(huán)，直流疊加電流為150mA。圓環(huán)的初始磁導率、電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量，測試數(shù)據(jù)列于表1。實施例3按氧化鐵Fe203:氧化錳MnO:氧化鋅ZnO-51.8:37.4:10.8moiy。的配方進行一次配料，其中氧化鐵Fe203純度》99.3wt°/。，氧化錳MnO折純度》98.8wt%,氧化鋅ZnO純度>99.7wt%，將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨磨5小時；進行常規(guī)噴霧干燥，再進行預燒，預燒溫度為900。C，預燒時間為50分鐘，得到了預燒料；將預燒料4殳入球磨機進行二次配料，并加入以重量計600ppm第一副組分二氧化石圭Si02、五氧化二鉭Ta20s混合物和以重量計2000ppm第二副組分三氧化二鉍Bi203、三氧化鎢W03的混合物，加入常規(guī)量的去離子水，分散劑及消泡劑，球磨3小時，得到黑色的料漿；將漿料倒入攪拌罐中，再進行噴霧造粒，控制出口溫度在IO(TC,得到了顆粒料。將顆粒加入常規(guī)量的有機脫模劑和水，進行充分混合后，然后用壓機進行壓制成圓環(huán)形生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為1300。C，得到了T25-3圓環(huán)，直流疊加電流為150mA。圓環(huán)的初始》茲導率、電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量，測試數(shù)據(jù)列于表1。實施例4按氧化考失Fe203:氧化4孟MnO:氧化鋅ZnO=51.8:38.9:9.3mol。/。的配方進行一次配料，其中氧化鐵Fe203純度>99.3wt%，氧化錳MnO折純度》98.8wt°/。，氧化鋅ZnO純度>99.7wt°/。，將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨磨3小時；進行噴霧干燥，再進行預燒，預燒溫度為800°C,預燒時間為80分鐘，得到了預燒料；將預燒料投入球磨機進行二次配料，并加入以重量計500ppm第一副組分五氧化二4巨Ta205、以重量計800pm第二副組分五氧化二鈮Nb205和以重量計200卯m的第三副組分五氧化二釩V205，加入常規(guī)量的去離子水，分散劑及消泡劑，球磨3小時，得到黑色的料漿；將料漿倒入攪拌罐中，再進行噴霧造粒，控制出口溫度在8(TC,得到了顆粒料；將顆粒加入常規(guī)量的有機脫模劑和水，進行充分混合后，然后用壓機進行壓制成EE25生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為1350°C，得到了EE25-l石茲芯；-茲芯的中柱的氣隙深度為1.05fMi,直流疊加電流為3.4A。磁芯的電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗Pcv用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量，測試數(shù)據(jù)列于表1。實施例5按氧化4失Fe203:氧化錳MnO:氧化鋅ZnO=52:37.8:10.2moiy。的配方進行一次配料，其中氧化鐵Fe203純度》99.3wt%,氧化錳MnO折純度>98.8wt%，氧化鋅ZnO純度》99.7wt%,將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨4小時；進行常規(guī)噴霧干燥，并進行預燒，預燒溫度為840°C，預燒時間為70分鐘，得到了預燒料；將預燒料沖殳入球磨才幾進行二次配料，并加入以重量計550ppm第一副組分二氧化硅Si02、五氧化二鉭Ta2(V混合物和以重量計2800ppm第二副組分三氧化二鉍BiA、五氧化二鈮Nb20s混合物；加入常規(guī)量的去離子水，分散劑及消泡劑，球磨4小時，得到黑色的料漿；將漿料倒入攪拌罐中，再進行噴霧造粒，控制出口;蓋度在9(TC,得到了顆粒料；將顆粒加入有機脫模劑和適當?shù)乃郑M行充分混合后，然后用壓機進行壓制成EE25生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為135(TC,得到了EE25-2磁芯；磁芯的中柱的氣隙深度為1.05mm，直流疊加電流為3.4A。磁芯的電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗Pcv用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量，測試數(shù)據(jù)列于表1。實施例6按氧化鐵Fe2(k氧化錳MnO:氧化鋅Zn0=51.8:37.8:10moP/。的配方進行一次配料，其中氧化鐵Fe"3純度>99.3wt°/。，氧化錳MnO折純度>98.8wt°/。，氧化鋅ZnO純度》99.7wt°/。，將三種原材料倒入攪拌罐中，加入常規(guī)量的分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻，進行球磨磨5小時；進行常規(guī)噴霧干燥，再進行預燒，預燒溫度為90(TC，預燒時間為50分鐘，得到了預燒料；將預燒沖牛才殳入5求磨4幾進4亍二次配料，在主成分中添加以重量計550ppm第一副組分二氧化硅Si02、五氧化二鉭Ta2(V混合物、以重量計2000ppm第二副組分三氧化二鉍Bi203、五氧化二鈮NbA、三氧化W03混合物和以重量計5000卯m的第三副組分石友酸釣CaC03、二氧化鈦Ti02、五氧化二釩VA混合物，加入常規(guī)去離子水，分散劑及消泡劑，球磨3小時，得到黑色的料漿；將料漿泵入攪拌罐中，再進行噴霧造粒，控制出口溫度在IO(TC,得到了顆粒料；將顆粒加入常規(guī)量的有機脫模劑和水，進行充分混合后，然后用壓機進行壓制成EE25生坯；將生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度為1300°C,得到了EE25-3;茲芯，^磁芯的中柱的氣隙深度為1.05mm，直流疊加電流為3.4A;i茲芯的電感剩余百分比用Agilent4284進行測量，功率損耗Pcv用日本巖崎科技的B-H回線儀進行測量。測試數(shù)據(jù)列于表l。表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1.一種錳鋅MnZn軟磁鐵氧體材料，其主成分為49.5～53.8mol％的氧化鐵Fe2O3、34.6～39.8mol％的氧化錳MnO和8.5～13.8mol％的氧化鋅ZnO；在主成分中還需添加以重量計100～600ppm的第一副組分和以重量計50～3000ppm的第二副組分，第一副組分是指二氧化硅SiO2、五氧化二鉭Ta2O5中的至少一種，第二副組分是指三氧化二鉍Bi2O3、五氧化二鈮Nb2O5、三氧化鎢WO3中的至少一種。2.如權利要求1所述的軟磁鐵氧體材料，其特征在于在主成分中還添加以重量計100~6000ppm的第三副組分，第三副組分是指石友酸釣CaC03、二氧化鈦Ti02、五氧化二釩VA、四氧化三鈷(:0304中的至少一種。3.如權利要求2所述的軟磁鐵氧體材料，其特征在于所述主成分氧化鐵Fe力3含量為51.8-53.Omol%,氧化錳MnO含量為36.3~38.9mol%,氧化鋅ZnO含量為9.3~10.2mol°/。。4.一種由權利要求1~3中任一項所述的軟磁鐵氧體材料制成的磁芯，由以下步驟制得①量取49.5~53.8moP/。的氧化鐵Fe203、34.6~39.8moiy。的氧化錳MnO和8.5~13.8moP/。的氧化鋅ZnO配方進行一次配料，將三種原材料倒入攪拌罐中，加入分散劑和去離子水，進行充分攪拌混勻后，進行球磨26小時；②將步驟①得到的漿料進行噴霧干燥后進行預燒，預燒溫度780-940°C,預燒時間3090分鐘，得到了預燒料；③將步驟②得到的預燒料投入球磨機進行二次配料，添加以重量計100~600ppm的第一副組分和以重量計50~3000ppm的第二副組分，第一副組分是指二氧化硅Si02、五氧化二鉭Ta20s中的至少一種，第二副組分是指三氧化二鉍BL03、五氧化二鈮NbA、三氧化鴒W03中的至少一種，再加入去離子水，分散劑及消泡劑，球磨25小時，得到黑色的漿料；④將步驟③得到的漿料倒入攪拌罐中，攪拌后進行噴霧造粒，控制出口溫度在8012(TC，得到了顆粒料；在步驟的顆粒料中加入有機脫模劑和水，進行充分混合，然后用壓機進行壓制成生坯形；將步驟的生坯放入有氮氣保護的推板窯中進行高溫燒結，燒結溫度12801360。C，得到磁芯。5、如權利要求4所述的制造方法，其特征在于一次配料中所述主成分氧化鐵Fe203含量為51.8~52.2mol%，氧化錳MnO含量為37.6~38.9mol%,氧化鋅ZnO含量為9.3~10.2mol°/。。6、如權利要求5所述的制造方法，其特征在于二次配料中還添加以重量計100-"00ppm的第三副組分，第三副組分是指碳酸4丐CaC03、二氧化鈦Ti02、五氧化二4凡VA、四氧化三鈷(:0304中的至少一種。全文摘要本發(fā)明公開了一種錳鋅MnZn鐵氧體材料及磁芯以及磁芯制造方法，所述的錳鋅MnZn軟磁鐵氧體材料，其主成分為49.5～53.8mol％的氧化鐵Fe₂O₃、34.6～39.8mol％的氧化錳MnO和8.5～13.8mol％的氧化鋅ZnO，在主成分中還需添加以重量計100～600ppm的第一副組分和以重量計50～3000ppm的第二副組分，第一副組分是指二氧化硅SiO₂、五氧化二鉭Ta₂O₅中的至少一種，第二副組分是指三氧化二鉍Bi₂O₃、五氧化二鈮Nb₂O₅、三氧化鎢WO₃中的至少一種。用該配方配制的磁芯坯，在氮氣保護窯中進行高溫燒結，燒結溫度1280～1360℃，所得磁芯具有高抗直流疊加能力和低功率損耗雙重特性。文檔編號H01F1/34GK101183585SQ20071003062公開日2008年5月21日申請日期2007年9月26日優(yōu)先權日2007年9月26日發(fā)明者劉關生,吳勇華,吳輝躍,鋒周,淦海平,宏王,王京平,胡衛(wèi)斌,胡春元,蔣勝勇,賴永學,韋衛(wèi)佳,黃華清申請人:廣東風華高新科技股份有限公司;廣東肇慶微碩電子有限公司