低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体的制作方法

专利名称：：低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种铁氧体，具体讲是涉及一种用于电源用变压器的磁芯的低损耗、高饱和磁通密度的锰锌铁氧体，在100kHzlMHz的广阔频率带中损失较少，且具有高饱和磁通密度、高磁导率。
背景技术：
：随着科学技术的发展，电子器件正趋于小型化、轻型化以及工作频率高频化，这对Mn—Zn铁氧体磁芯的性能提出了更高的要求。以前的Mn—Zn铁氧体屮含有很多限制使用驱动频率的材料，例如，在100kHz左右的频率下磁导率高，且低损耗的材料。与变压器的小型化相对应，具有高磁通密度也是很重要的。而且，近几年来，随着电源用变压器的小型化以及驱动频率的高频率化的发展，人们在追求高饱和磁通密度的同时，也在寻求一种降低广阔频率带中由高调波等原因而带来的损失的方法。但是，现有的材料有如下缺点在高频率带中的损耗很高，但如果将其换成高频率带中的低损失材料的话，饱和磁通密度就会变低，同时磁导率也较低(1500左右)。作为高频率带的铁氧体材料，在300kHz数MHz的频率下，给Mn—Zn系铁氧体加入各种各样的添加物，表现出低损失的材料。像这些高频率带用材料主要是以低损失化为目标，但却忽视了同样重要的与变压器小型化相关的饱和磁通密度。相反，高饱和磁通密度材料对高频率带的损失的考虑也不够完善。一般来说，在100kHzlMHz的广阔频率带下，可以兼顾低损耗和高饱和磁通密度是很困难的。要降低在高频率带的损耗，就要降低烧成温度，抑制结晶的成长。但如此一来，就会导致饱和磁通密度的下降。而且，众所周知，为了充分获得饱和磁通密度，就要加大作为基本组成成分的FeA含量，但在这种情况下，电力损失的最小值(Pcvmin)就会向低温侧移动，反而会增大损失。3因此，此方法并不实用。目前的铁氧体磁芯，二者不能兼顾，并且不适于大量生产o
发明内容为了解决以上问题点，本发明的目的在于提供一种在广阔频率带下兼顾低损耗以及高饱和磁通密度的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体。为实现上述发明目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的一种低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于包含主成分和副成分，所述的主成分为52.559.5mol^的Fe203、4.09.5mo1%的Zn0、剩余为Mn0;副成分为0.0010.04重量％的Si02、0.050.4重量％的Ca0、0.010.3重量％的他205、0.031.8重量X的Mg0、0.050.8重量％的CoO。前述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于所述的F"03为55.5mol%，Zn0为7.0mol%，Mn0为37.5mol%，SiCb为0.008重量％，Ca0为0.07重量％，恥205为0.05重量％，MgO为O.6重量％，Co0为0.4重量％。前述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于其损耗的最小值在100kHz—200mT以及1MHz—50mT时，在40100。C范围中。前述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于所述的损耗的最小值，在100kHz—200mT以及1MHz—50mT时，均在500kW/m3以下。前述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于其饱和磁通密度为23。C时在530mT以上、IO(TC时在430mT以上。本发明的有益效果是本发明的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体适用于换电变压器等磁芯，可以在100kHzlMHz的广阔频率带中兼顾低损失以及饱和高磁通密度、高磁导率，损耗最低温度在40—100度之间，满足客户对损耗最低温度多样化的要求，并可广泛应用，可套用其它的模具大量生产。图1是本发明的实施例1在不同条件下的损耗温度特性曲线图。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。实施例l如表1所示，将作为组成成分的高纯度的氧化铁、氧化锰以及氧化锌进行计量，并混合，在大气中以95(TC预烧2小时。在预烧原料中加入0.008重量％的SiOo0.07重量X的Ca0、0.05重量％的Nb205、0.6重量X的MgO、0.4宽量％的0)0，并以1.8Wn的砂磨机粉碎粒径来对其进行粉碎。之后在粉碎粉中加入聚乙烯醇进行造粒，得到的造粒颗粒按照外径24mm、内径19mm、高10mm的环状进行成型。之后，在本烧成中控制氧分压的峰值温度，在135(TC的温度下保持4小时后进行降温，得到烧成结束后的样品后，用砂磨机测量，得到样品的损耗(100kHz—200mT和lMHz—50mT、测定温度23120°C)以及在最大磁界1194A/m的饱和磁通密度。表1就表示出了各组成的损耗最小值、温度以及在23°〇和l(XTC上的饱和磁通密度，同时表中也给出了几个不合适的比较例。而且，在图1中也表示出了1MHz—50mT时的损耗温度特性，图1是本发明的实施例1在不同条件下的损耗温度特性曲线图。从表1和图1中明显可以看出在本发明的主成分组成范围内，损耗最小值在4010(TC的范围之内，并且100kHz—200mT、lMHz—50mT时均在500kW/ii^以下。而饱和磁通密度也分别为23°C时在530mT以上、100。C时在430mT以上。表l主成分组成损耗(Pcv)饱和磁通密度1OkHz—1194A/m100kHz—200mT1MHz-50mTFe203(mol%)(mol%)MnO(mol%)min值(kW/m3)min;m度(°C)min值(kW/m3)rnin温度(°C)23。C(mT)(mT)实例153.35.34"4638748694534436实例253.38.738.0柳7647282536433实例355.57.037.54096842375546444实例457.75.337.044柳48544445实例557.78.733.6柳4148745542439比较例152.09.538.5539120562124516411比较例254.54.541.0607102631108538441比较例359.07.034.069016712215424415实施例2本实施例主成分按照Fe203:55.8mol%、Zn0:7.5mol%以及剩余部分为MnO的比例计量高纯度的氧化铁、氧化锌、氧化锰并混合，在大气中以95(TC的温度预烧2小时。并按比例在此预烧原料中加入0.01重量％的Si02、0.1重量％的CaO、0.04重量X的Nb205以及按照表2所示的分量加入Mg0、CoO。之后，制作成同实施例1同样的样品进行评价。在表2中显示了损耗最小值的温度和数值、在23。C和100。C时的饱和磁通密度以及1MHz—50mT时的损耗的温度特性。由表2可以明显看出，在本发明的副成分中，在MgO、CoO的添加范围中，损耗最小值在40°C100。C范围中，且100kHz—200mT、1MHz—50mT时，均在500kW/m3以下。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明中的主成分为Fe203、MnO、ZnO，由以下范围限定52,559.5molX的Fe203、4.09.5mol^的ZnO、其余为MnO。理由为Fe203下降到52.5mo1%以下时会导致饱和磁通密度低下，但达到59.5mol^以上时就会引起高频率带损耗的增大。同样的，ZnO下降到4.0mol^时，会导致饱和磁通密度低下，上升到9.5molX以上则又会引起高频率带损耗的增大，上述比例是通过大量实验确定的。在以上主成分的基础上同时添加作为副成分的Si02、CaO、V205、Nb205、MgO、CoO。由于Si02、CaO可以共存，故此就提高了粒界的比抵抗，降低了涡电流损耗。Nb20s与Si02、CaO—起析出粒界、形成高抵抗，进而降低损耗。Nb205抑制粒内气孔以及异常粒成长的发4:，粒径细微，组合均一，结晶组成也趋于安定，有抑制损耗恶化的效果。而且，如果将用于维持目标磁束密度的Fe203、Mn0、ZnO作为主要组成成分，且损耗最小值(Pcvmin)降低到40。C以下的话，0100。C范围内CoO在Mn—Zn铁氧体中是作为Co2+溶质，Co"作为正极与Fe2+代表的负极互相抵触，结果产生一个绝对值以及温度变化的微小的各向异性，有减少从低温到高温这一广大的温度范围的温度特性的变动的效果，同时，还有提高常温的饱和磁通密度的作用。这些副成分如果是烧成后氧化物的话，就不用理会它添加时的构造；并且，只要在本烧成之前含有此添加，那么，在任何一个工序中进行都可以。上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。权利要求1、低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于包含主成分和副成分，所述的主成分为52.5～59.5mol％的Fe2O3、4.0～9.5mol％的ZnO、剩余为MnO；副成分为0.001～0.04重量％的SiO2、0.05～0.4重量％的CaO、0.01～0.3重量％的Nb2O5、0.03～1.8重量％的MgO、0.05～0.8重量％的CoO。2、根据权利要求1所述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于所述的Fe203为55.5mol%，ZnO为7.0molX，MnO为37.5mol%，S瓜为0.008重量％，CaO为O.07重量％，恥205为0.05重量％，MgO为O.6重量％，CoO为0.4重量％。3、根据权利要求i所述的低损耗、高饱和磁通密度锰鋅铁氧体，其特征在于其损耗的最小值在100kHz—200mT以及l腿z—50mT时，在40100。C范围中。4、根据权利要求3所述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于所述的损耗的最小值，在100kHz—200mT以及l腿z—50mT时，均在500kw/m:i以下。5、根据权利要求1所述的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于其饱和磁通密度为23。C时在530mT以上、IO(TC时在430mT以上。全文摘要本发明涉及一种低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体，其特征在于包含主成分和副成分，所述的主成分为52.5～59.5mol％的Fe₂O₃、4.0～9.5mol％的ZnO、剩余为MnO；副成分为0.001～0.04重量％的SiO₂、0.05～0.4重量％的CaO、0.01～0.3重量％的Nb₂O₅、0.03～1.8重量％的MgO、0.05～0.8重量％的CoO。本发明的低损耗、高饱和磁通密度锰锌铁氧体适用于换电变压器等磁芯，可以在100kHz～1MHz的广阔频率带中兼顾低损失以及饱和高磁通密度、高磁导率，并可广泛应用，可套用其它的模具大量生产。文档编号C04B35/64GK101521073SQ20081023600公开日2009年9月2日申请日期2008年12月1日优先权日2008年12月1日发明者西垣诚申请人:昆山尼赛拉电子器材有限公司