低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法。該材料由主成分和副成分組成，主成分及含量以氧化物計(jì)算為：Fe2O353～55mol%、ZnO6～8mol％、MnO35～37mol％及NiO1～4mol%；按主成分總重量計(jì)的副成分為：SiO2100～250ppm、CaCO3150～1600ppm、Nb2O550～500ppm、ZrO2?50～300ppm、SnO2200～6000ppm和Co2O3500～2000ppm。本發(fā)明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)合理，同時(shí)可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)磁芯低損耗及飽和磁通密度的提高，具有良好的直流疊加特性和儲能特性。
【專利說明】低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軟磁鐵氧體材料領(lǐng)域，具體涉及一種MnZn鐵氧體材料及其制備方法，尤其涉及一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著便攜式移動電子設(shè)備的普及，多媒體通信、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，以及電磁兼容和抗電磁干擾等領(lǐng)域的需求，目前對功率鐵氧體材料提出了更高更新的要求。隨著新興應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)充，對功率MnZn鐵氧體除了要求低的損耗之外，還要求有高的飽和磁通密度。低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體的制備，除選用合適的主配方設(shè)計(jì)外，合適的微量添加物及其組合也是十分重要的。
[0003]中國專利申請(CN200810236002.5)、(CN200810163736.5)、(CN200610051942.8)、(CN201110213879.4)、(CN201110375322.0)、(CN200610051943.2)等通過選擇主配方組成、
添加劑設(shè)計(jì)和燒結(jié) 方式來提高M(jìn)nZn鐵氧體的飽和磁通密度，但沒有對NiO的添加進(jìn)行詳細(xì)研究。而本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，NiO的添加對提高飽和磁通密度比較顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法，經(jīng)過該方法得到的MnZn功率鐵氧體，其功耗得到較大幅度降低，飽和磁通密度得到較大幅度的提高。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，主成分及含量以氧化物計(jì)算為=Fe2O353 ~55mol%、ZnO 6 ~8mol %、MnO 35 ~37mol %及 NiO I ~4mol% ;按主成分總重量計(jì)的副成分為:Si02 1 00 ~250ppm、CaCO3 150 ~1600ppm、Nb2O5 50 ~500ppm、ZrO2 50 ~300ppm、SnO2 200 ~6000ppm 和 Co2O3 500 ~2000ppm。
[0006]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的主成份中以氧化物計(jì)算NiO的含量為1.5~
3.2mol%。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的主成份中以氧化物計(jì)算NiO的含量為
2.2mol%。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法依次包括下述步驟:
(1)稱取主成分原料進(jìn)行濕式混合；
(2)步驟(1)得到的粉料進(jìn)行預(yù)燒；
(3)步驟(2)得到的預(yù)燒料中加入副成分原料進(jìn)行濕式砂磨處理，得到料漿；
(4)步驟(3)得到的料漿加入粘結(jié)劑進(jìn)行噴霧造粒并成型；
(5)步驟(4)得到的成型體在1250~1350°C的范圍下進(jìn)行燒結(jié)。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的步驟(4)中所述的燒結(jié)過程是在氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w的環(huán)境進(jìn)行，其中在燒結(jié)過程中的保溫段氧分壓的范圍為:6~10%。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法，通過限制材料主成分、副成分組成特別是主成份NiO的用量，配合適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝，實(shí)現(xiàn)了所提供的鐵氧體磁芯，在100°C下的體積功耗(Pcv)在320kW/m3以下(測試條件:IOOkHz，200mT)，飽和磁通密度在470mT以上(測試條件:1200A/m，50Hz)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)合理，同時(shí)可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)磁芯低損耗及飽和磁通密度的提高。具有良好的直流疊加特性和儲能特性。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)特征做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0013]實(shí)施例1
將由 54.0mo 1% 的 Fe2O3,6.0mo 1% 的 ZnO, 36.0mo 1% 的 MnO 及 4.0mo 1% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機(jī)中混合I小時(shí)，然后在850°C下預(yù)燒2小時(shí)。以預(yù)燒后的粉料質(zhì)量為基準(zhǔn)，在上述預(yù)燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:150ppm的SiO2, 1000ppm的CaCO3,400ppm的Nb2O5, 1000ppm的SnO2, 200ppm的ZrO2及800ppm的Co203。然后進(jìn)行二次砂磨2小時(shí),加入PVA后進(jìn)行噴霧造粒，成型為Φ25的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形磁芯進(jìn)行燒結(jié)。在1300°C下保溫5小時(shí)，氧分壓維持在10%。
[0014]用CH2335型 損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結(jié)果為315kW/m3，用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結(jié)果為 471mT。
[0015]比較例I
與實(shí)施例1相同，只是把保溫段的氧分壓改為3%。用CH2335型損耗測試儀在100kHz/200mT、100°C下測試樣品的損耗，結(jié)果為386kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz/1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結(jié)果為453mT。
[0016]實(shí)施例2
將由 54.5mol% 的 Fe2O3,6.5mol% 的 ZnO, 36.2mol% 的 MnO 及 2.8mol% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機(jī)中混合I小時(shí)，然后在850°C下預(yù)燒2小時(shí)。以預(yù)燒后的粉料質(zhì)量為基準(zhǔn)，在上述預(yù)燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:150ppm的Si02,800ppm的CaCO3, 300ppm的Nb2O5,800ppm的SnO2, 300ppm的ZrO2及700ppm的Co2O3。然后進(jìn)行二次砂磨2小時(shí),加入PVA后進(jìn)行噴霧造粒，成型為Φ25的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形磁芯進(jìn)行燒結(jié)。在1300°C下保溫5小時(shí)，氧分壓維持在10%。
[0017]用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結(jié)果為298kff/m3,用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結(jié)果為 475mT。
[0018]比較例2
與實(shí)施例2相同，只是把主成分改為53.0mo 1%的Fe2O3,6.0mo 1%的ZnO，36.0mo 1%的MnO及5.0mo 1%的NiO。用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100°C下測試樣品的損耗，結(jié)果為423kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結(jié)果為455mT。[0019]實(shí)施例3
將由 55mol% 的 Fe2O3,6.3mol% 的 ZnO, 36.5mol% 的 MnO 及 2.2mol% 的 NiO 組成的原材料在砂磨機(jī)中混合I小時(shí)，然后在850°C下預(yù)燒2小時(shí)。以預(yù)燒后的粉料質(zhì)量為基準(zhǔn)，在上述預(yù)燒料中加入輔助成分，添加的輔助成分是:200ppm的Si02，800ppm的CaCO3, 250ppm的Nb2O5,800ppm的SnO2, 200ppm的ZrO2及900ppm的Co2O3。然后進(jìn)行二次砂磨2小時(shí)，加入PVA后進(jìn)行噴霧造粒，成型為Φ25的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形磁芯進(jìn)行燒結(jié)。在1300°C下保溫5小時(shí)，氧分壓維持在10%。
[0020]用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100 V下測試樣品的損耗，結(jié)果為281kff/m3,用 SY-8219 型B-H測試儀在 50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的 Bs，結(jié)果為 478mT。
[0021]比較例3
與實(shí)施例3相同，只是把主成分改為54.5mol%的Fe2O3,8.0mo 1%的ZnO, 37.0mo 1%的MnO及0.5mol%的NiO。用CH2335型損耗測試儀在IOOkHz、200mT、100°C下測試樣品的損耗，結(jié)果為456kW/m3，用SY-8219型B-H測試儀在50Hz、1200A/m、100°C下測試樣品的Bs，結(jié)果為448mT。
[0022]本發(fā)明中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0023]盡管對本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)例，但是對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
【權(quán)利要求】
1.一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，由主成分和副成分組成，其特征在于，主成分及含量以氧化物計(jì)算為:Fe203 53~55mol%、ZnO 6~8mol%、MnO 35~37mol%及NiO I~4mol% ;按主成分總重量計(jì)的副成分為:SiO2 100~250ppm、CaCO3 150~1600ppm、Nb2O5 50 ~500ppm、ZrO2 50 ~300ppm、SnO2 200 ~6000ppm 和 Co2O3 500 ~2000ppm。
2.如權(quán)利要求1所述的低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，其特征在于，所述的主成份中以氧化物計(jì)算NiO的含量為1.5~3.2mol%。
3.如權(quán)利要求2所述的低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料，其特征在于，所述的主成份中以氧化物計(jì)算NiO的含量為2.2mol%。
4.權(quán)利要求1-3之一所述的一種低損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法依次包括下述步驟: (I)稱取主成分原料進(jìn)行濕式混合； (2 )步驟(1)得到的粉料進(jìn)行預(yù)燒； (3)步驟(2)得到的預(yù)燒料中加入副成分原料進(jìn)行濕式砂磨處理，得到料漿； (4)步驟(3)得到的料漿加入粘結(jié)劑進(jìn)行噴霧造粒并成型； (5)步驟(4)得到的成型體在1250~1350°C的范圍下進(jìn)行燒結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低 損耗高飽和磁通密度MnZn鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(4)中所述的燒結(jié)過程是在氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w的環(huán)境進(jìn)行，其中在燒結(jié)過程中的保溫段氧分壓的范圍為:6~10%。
【文檔編號】C04B35/622GK103964832SQ201410168745
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】高龐, 李思秋, 陶佳棟, 張建明, 王育偉, 張維 申請人:蘇州天源磁業(yè)有限公司