一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的MNZN铁氧体材料.pdf

本发明公开了一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，其由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe2O3占60～75％、ZnO占5％～15％、其余为Mn3O4，所述添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO3占0.05～0.1％、TiO2占0.1～0.3％、SiO2占0.001～0.005％及Nb2O5占0.01～0.03％。与现有技术相比，本发明的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料具有双重特性，既可应用于低磁通密度下的通信电子领域，又可应用于高磁通密度下的电力电子领域。

1.  一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe₂O₃占60～75％、ZnO占5％～15％、其余为Mn₃O₄，其特征在于，所述添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO₃占0.05～0.1％、TiO₂占0.1～0.3％、SiO₂占0.001～0.005％及Nb₂O₅占0.01～0.03％。

2.  根据权利要求1所述的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，其特征在于，所述添加剂的总加入量占主成份总重的重量百分比为0.18～0.42％。

一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料
技术领域
本发明涉及一种Mn-Zn铁氧体材料，具体说，是涉及一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料。
背景技术
软磁铁氧体材料是国民经济中一种非常重要的基础功能材料，广泛应用于各类电子产品中，例如：通信设备，家用电器，计算机，汽车等。近年来，电子产品向轻、薄、短、小方向的发展，对软磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求，其中高磁导率锰锌材料是随着市场发展变化最快，市场前景最好的材料之一。高磁导率锰锌铁氧体材料主要用于电子电路宽带变压器，综合业务数字网(ISDN)、局域网(LAN)、宽域网(WAN)、背景照明等领域的脉冲变压器，抗电磁波滤波器等领域。这些领域的磁芯基本上是在弱场下工作，这时材料的高磁导率就会显示出独特的优越性。首先，材料的磁导率较高时，较少的线圈匝数就可以获得需求的电感量，进而有效地降低线圈的直流电阻及由其引起的损耗；其次，使用磁导率高的材料能明显减小变压器的体积，有利于器件和系统的小型化、轻量化。这些特点顺应了电子产品的发展趋势，目前其产量已占全部软磁铁氧体总产量的25％以上。随着通信、计算机、网络等电子信息产业的高速发展，其市场需求以年均20％以上的速度高速增长。因此，国内外相关企业对高磁导率Mn-Zn铁氧体的研究都非常重视。
由于应用市场要求Mn-Zn铁氧体材料不仅要具有高的初始磁导率，同时必须具有良好的温度特性、频率特性、低的损耗、高的阻抗和良好的叠加性能等，因此，高磁导率领域的研究已经从简单的追求高磁导率方面转移到提高综合性能上来，要求在提高磁导率的同时，还要兼顾其他性能参数，使材料性能达到一个很好的平衡，即具有以下综合性能：更高的饱和磁通密度Bs，更好的直流偏置特性DC-Bias；更低的损耗(低磁通密度下的损耗因子tgδ/μ、高磁通密度下的功耗Pc)，更低的总谐波失真系数(THD)；更宽的使用频率和更广的温度范围。具有高居里点是解决宽温要求的关键，但要使Mn-Zn铁氧体材料在具有高磁导率的同时具有高居里点及低损耗特性，则是有待本领域科技人员需要解决的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，以满足市场对Mn-Zn铁氧体材料的需求。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe₂O₃占60～75％、ZnO占5％～15％、其余为Mn₃O₄，其特征在于，所述添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO₃占0.05～0.1％、TiO₂占0.1～0.3％、SiO₂占0.001～0.005％及Nb₂O₅占0.01～0.03％。
所述添加剂的总加入量占主成份总重的重量百分比优选0.18～0.42％。
与现有技术相比，本发明的Mn-Zn铁氧体材料具有高磁导率、高居里温度及低损耗特性，即：在25℃、10KHz、0.8mA条件下的初始磁导率μ_i达到3800～4750；居里温度Tc达到250～260℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs达到550～600mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs达到420～450mT；在25℃、10KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi达到1.2×10^-6；在25℃、100KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi达到1.3×10^-6。本发明的这种Mn-Zn铁氧体材料具有双重特性，既可应用于低磁通密度下的通信电子领域，又可应用于高磁通密度下的电力电子领域，即在低磁通密度下，用于制作低损耗、高保真滤波器件；在非对称数字用户线技术中，用于制作综合业务数字网分频器和低通滤波器；在高磁通密度下，用于制作汽车电器的高温抗干扰元件及制冷、纺织、印刷设备功率传动和频率转换控制电路的高Bs器件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：
实施例1
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe₂O₃占70.9％、ZnO占6.7％、Mn₃O₄占22.4％，添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO₃占0.05％、TiO₂占0.1％、SiO₂占0.005％及Nb₂O₅占0.03％。
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN1896032中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料在25℃、10KHz、0.8mA条件下的初始磁导率μ_i为3800；居里温度Tc为250℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为550mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为420mT；在25℃、10KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.2×10^-6；在25℃、100KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.3×10^-6。
实施例2
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe₂O₃占70.9％、ZnO占6.7％、Mn₃O₄占22.4％，添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO₃占0.075％、TiO₂占0.2％、SiO₂占0.003％及Nb₂O₅占0.02％。
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN1896032中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料在25℃、10KHz、0.8mA条件下的初始磁导率μ_i为4200；居里温度Tc为255℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为570mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为440mT；在25℃、10KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.2×10^-6；在25℃、100KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.3×10^-6。
实施例3
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料，由主成分和添加剂组成，其中主成分的组成及各组成所占重量百分比为：Fe₂O₃占70.9％、ZnO占6.7％、Mn₃O₄占22.4％，添加剂的组成及各组成相对主成份总重的重量百分比为：CaCO₃占0.1％、TiO₂占0.3％、SiO₂占0.0015％及Nb₂O₅占0.01％。
本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料的制备工艺为现有技术，与中国专利文献CN1896032中所述工艺相同，包括配料、混合、预烧、初粉碎、砂磨、喷雾造粒、加入添加剂和烧结过程。
经检测，本实施例的具有高磁导率、高居里温度及低损耗的Mn-Zn铁氧体材料在25℃、10KHz、0.8mA条件下的初始磁导率μ_i为4750；居里温度Tc为260℃；在25℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为600mT；在100℃、1194A/m条件下的饱和磁感应强度Bs为450mT；在25℃、10KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.2×10^-6；在25℃、100KHz、0.8mA条件下的比损耗系数tgδ/μi为1.3×10^-6。