用于-20～140℃的低损耗锰锌铁氧体材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种MnZn软磁铁氧体材料及制造方法，特别涉及一种用于-20? 140°C的低损耗的MnZn功率铁氧体材料及其制造方法，属于电子元器件用金属功能材料制 造技术的新材料高新技术领域。
【背景技术】
[0002] 软磁铁氧体是品种最多、应用最广、用量最大的一种磁性材料，是电子信息产业的 重要基础功能材料。在软磁铁氧体生产和使用中占主导地位的是MnZn铁氧体，MnZn铁氧体 的产量约占软磁铁氧体总产量的70%，是目前软磁材料中最受关注和最为活跃的领域。近 年来，MnZn铁氧体材料的发展由单一性能的纵深提高转向多项指标同时提高的横向拓展。 比如功率铁氧体材料，除了进一步降低材料的损耗外，还要求在更宽温度范围内降低损耗， 或者更宽频率下降低损耗，或者更高的饱和磁通密度等。
[0003] 已有多项技术可以横向拓展MnZn铁氧体的性能，但大多仅是少数几种性能的横 向拓展。
[0004] 如CN1287985A公开的方法中，通过添加副成分的氧化钴，使磁性铁氧体材料在 20?100°C的温度区域内的功率损耗的最小值在400kW/m3以下，而且在20?100°C的温度 区域的功率损耗的最大值与最小值之差在150kW/m3以下。实现了低损耗在宽温范围的横 向拓展，但并未实现兼具高Bs的性能。
[0005] 又如CN1404076A公开的技术方案中，通过大量添加高达3?6mol%的NiO,使磁 心在100°C的饱和磁通密度高达450mT以上，但低损耗特性牺牲太多，100kHz、200mT、100°C 条件下的损耗高达550?900kW/m3。
[0006] 再如CN1649039A公开的技术方案中，通过制备特定比表面积的成形用粉末，达到 了降低功率损耗的目的，但也仅仅实现了低损耗与高Bs，其常温损耗高达600kW/m3以上，并 未实现宽温低损耗的性能。
[0007] 本发明人的已公开发明专利CN102682946A和CN103496963A兼顾了高温高Bs和 宽温低损耗双重特性的技术方案，但其宽温低损耗范围有待进一步扩展。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种简单易行的低成本的用于-20?140°C的低损耗的 锰锌铁氧体材料及其制造方法。该铁氧体材料包括主成分和辅助成分，主成分为Fe203:x mol%、MnO:ymol%、ZnO:zmol%，辅助成分基于主成分总重量为Co203:cwt%和NiO:n wt%，其中各成分的比例是x= 54. 5 - 55. 5、z= 7. 5 - 9. 5、y= 100-x-z、c= 0? 25 - 0? 45、n= 0? 3 - 0? 9,定义A= 2600-45x-9z，B= 150-3x-3y+371c-l. 6n，则A、B满足以下 条件：30彡A彡80、-30彡B彡30。通过配料、混料、预烧、二磨、造粒、成型、烧结等工艺步 骤制成，材料烧结密度达到理论密度的97%，在-20?140°C宽温范围内，该材料制成的磁 心100kHz、200mT的功率损耗低于380kW/m3,其中100°C的损耗低于300kW/m3,而且在100°C 时的饱和磁通密度Bs高于450mT，起始磁导率大于3300。
[0009] 本发明所采取的技术方案是：
[0010]用于-20?140°C的低损耗锰锌铁氧体材料，其特征在于：所述铁氧体材料包括主 成分和辅助成分，主成分为Fe203:xmol%、MnO:ymol%、ZnO:zmol%，辅助成分基于主 成分总重量为Co203:cwt%和NiO:nwt%，其中各成分的比例是x= 54.5 - 55.5、z= 7. 5 - 9. 5、y= 100-x-z、c= 0? 25 - 0? 45、n= 0? 3 - 0? 9,定义A= 2600-45x-9z，B= 150-3x-3y+371c-l. 6n，则A、B满足以下条件：30 彡A彡 80、-30 彡B彡 30。。
[0011] 优选的，辅助成分还包括Ml、M2和M3组分，其中，基于所述主成分的总重量，
[0012] Ml为Si02，其含量为 40ppm-lOOppm;
[0013]M2 为CaC03,其含量为lOOppm-500ppm;
[0014]M3为V205、Nb205、Zr02、Ta205、ln203中的一种或几种，其中M3的总添加量不超过 lOOOppm。
[0015]所述铁氧体材料烧结密度达到理论密度的97%，在-20?140°C的特别宽温范围， 铁氧体磁心100kHz、200mT的功率损耗低于380kW/m3,其中100°C的损耗低于300kW/m3,而 且在100°C时的饱和磁通密度Bs高于450mT，起始磁导率大于3300。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] 在本发明人前期工作CN102682946A的基础上，通过大量系统的主配方掺杂试验 研宄，归纳总结出了在-20?140°C宽温范围内的高Bs低损耗与主配方中各主成分以及 C〇203、Ni0添加量的关系式，从而确定材料在-20?140°C宽温范围内实现高Bs低损耗的必 要条件为30 <A< 80、-30 <B< 30。为了达到更高的Bs和更低的功率损耗，主配方被 限定在Fe203:x= 54. 5 - 55. 5、ZnO:z= 7. 5 - 9. 5、余量为MnO。相对于理论密度97%的 烧结密度保证了更高的Bs。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有较好的创造性，制备的MnZn功率铁氧体材料成本 低、性能优异。
【附图说明】
[0019] 图1是比较例5*、6*与实施例7的损耗温度曲线比较图。
【具体实施方式】
[0020] 用于-20?140°C的低损耗锰锌铁氧体材料，包括以下步骤：
[0021] 1)配料：按照设计组分称取主成分；
[0022] 2)混料：将所称主成分混合放入砂磨机或球磨机，充分混合均匀得粉料；
[0023] 3)预烧：将所得粉料进行预烧，预烧温度为800°C- 1000°C，保温时间1 一 3小时， 自然降温出炉得预烧料；
[0024] 4)二磨：向上述预烧料中添加辅助成分，进行二磨至平均粒度0.8ym左右并干燥 得粉料，较细的二磨粒度是烧结密度达到理论密度97%以上的基础；
[0025] 5)造粒：基于步骤4)所得粉料的总重量，向其中添加8-10wt%的浓度为 8-lOwt%的聚乙烯醇水溶液，混合均匀造粒得到用于成型的颗粒料；
[0026] 6)成型：向步骤5)所得颗粒料中添加浓度为0. 1-0. 5wt%的聚乙烯醇水溶液，使 粉料含水率达到〇. 15-0. 35wt%，以所得含水粉料的总重量计，添加0. 1-1.Owt%的硬脂酸 锌进行混料，压制成型为生坯产品；
[0027] 7)烧结：烧结温度为1300°C-1360°C，保温时间3-8小时，冷却出炉得到锰 锌铁氧体材料。具体为：从室温到600°C，升温速度100°C/h，空气；从600 °C到900°C- 1100°