专利名称：宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料与其制得的磁芯及其制备方法
技术领域：
本明涉及一种铁氧体材料及由该材料所制得的磁芯的技术领域。
背景技术：
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 MnZn铁氧体的研究都非常重视，研究成果不断涌现。材料研究进展早期高导材料的发展只 是片面追求高磁导率和一定的居里温度。然而，这种材料在实际中的应用十分有限，应用市 场大量的需求要求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。这就要求在提高磁导率的同时，兼顾其他 性能参数，使材料性能达到一个很好的平衡。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， 这是当前高磁导率铁氧体的发展趋势，目前市场对许多材料性能都提出了宽温的要求。磁 导率具有宽温特性。现代通信设备的户外设施，如中继器、增音机、微波接力站、海底电缆、 光缆水下设备等，不仅要求耐高温，还要承受严寒，要求通信设备都能可靠稳定地工作。因 而很多客户都要求材料在-40°C +80°C，甚至到125°C的宽温范围，电感都能满足要求，这 就要求材料从低温到高温都具有很高的磁导率。而目前一般的高磁导率材料在0°C以下时， 初始磁导率会急速下降，以致磁芯电感不能达到要求，导致上述设备不能正常工作。TDK公 司的H5C4和FDK公司的2H15B，是这类满足宽温要求的材料的典型代表。国内还未见有相 关材料出现，这类材料目前主要还是要依赖进口。
公开日为CN101404197A，
公开日为2009年4月8日，发明名称为“一种锰锌软磁铁 氧体材料及所得磁芯的制备方法”的中国发明专利申请公开了一种锰锌软磁铁氧体材料， 其配方中含有按摩尔份计的氧化铁52 54mol %，四氧化三锰27 33mol %，氧化锌15 19mol%。由该材料制得的磁芯应用于节能照明、高频通讯领域，且在不同工作温度下具有 一致的电感量、低损耗及高使用频率。
发明内容
本发明创造的目的是开发一种应用于有宽温要求的通信设备上的软磁铁氧体材 料，此材料的开发符合了铁氧体材料的技术发展方向，材料无论在高温还是低温都具有较 高的初始磁导率。为了解决上述问题，我们通过确保材料常温具有较高的初始磁导率的同时，提高 了材料在低温时的初始磁导率，从而达到宽温高磁导率的目的。具体的实现方法是通过对
3基方中的氧化铁和氧化锌的比值的调整再辅以添加剂的配合来实现对磁导率的温度特性 II峰值的精确控制，使其落在负温区域，从而实现提高低温时的初始磁导率。材料具有了宽 温的磁导率的特性后，应用在上述设备上后，使得它们不仅能耐高温，还能承受严寒。为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案一种宽温高磁导率猛锌软磁铁 氧体材料，其特征在于主配方包括:Fe20350. 5 52. 5mol%, MnO 24. 5 26. 5mol%, ZnO 21 25%，同时还包括以下辅料第一辅料组，其含有CaC03、Cu0、Nb2O5中的一种或两种以上的混合， 含量为100 500ppm ；第二辅料组，其含有Mo03、Bi03、Si02中的一种或两种以上的混合，含量为 100 2000ppm。第一辅料组及第二辅料组中的至少一种组分在高温下形成液态，从而降低了烧 结温度，大大加速了烧结固相反应，增加了磁芯密度，提高了材料的初始磁导率。作为优选方案，所述宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料的辅料还可以包括第三辅 料组，其含有Ti02、Co203、W02中的一种或两种以上的混合物，总含量为100 5000ppm，该第 三辅料组中的至少一种组分与第二辅料组中的至少一种组分共同进入晶格内部，改良了晶 体的内禀特性，确保材料的磁导率II峰位置在0°C以下，从而提高了材料在负温的初始磁 导率，确保材料具有宽温高磁导率。应用上述的宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料制得磁芯。磁芯一般可制成为UU 型和EE型，但不仅限于UU型和EE型，可用于但不仅限于现代通信设备的户外设施和普通 通信设备等一系列领域。一种宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤一次配料、一 次球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料、二次球磨、喷雾造粒得到颗粒料，再经压制成型得到生 坯，生坯在2% 8%的氧含量的气氛中在高温下进行保温烧结；所述一次配料的配方为 Fe20350. 5 52. 5mol%,Mn0 24. 5 26. 5mol%,Zn0 21 25% ；所述二次配料的配方为 第一辅料组，其含有CaC03、CuO、Nb2O5中的一种或两种以上的混合，含量为100 500ppm ； 第二辅料组，其含有Mo03、Bi03、SiO2中的一种或两种以上的混合，含量为100 2000ppm。在上述制备过程中，所述烧结步骤的温度为1250 1450°C，所述辅料中的第一辅 料组及第二辅料组中至少有一种组分在所述的烧结高温下形成液态。作为优选方案，所述辅料还包括第三辅料组，其含有Ti02、Co203、W02中的一种或两 种以上的混合物，含量为100 5000ppm。本发明通过配方与辅助材料的合理搭配，得到的宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材 料具有以下优异特性①初始磁导率μ i = 10000 士 25% (25°C )；^ 9500 (-20 "C )；^ 7000 (-40 "C )；②居里温度Tc彡110°C。以这种材料制得的软磁材磁芯具有优良的温度特性，从低温到高温都具有很高的 磁导率。磁芯一般为UU型和EE型但不仅限于UU型和EE型，可用于但不仅限于现代通信 设备的户外设施和普通通信设备等一系列领域。
图1为实施例1中圆环-1的磁导率及温度特性图。
图2为实施例2中圆环-2的磁导率及温度特性图。图3为实施例3中圆环-3的磁导率及温度特性图。
具体实施例方式实施例1按Fe2O3 MnO ZnO = 50. 5 26. 5 23. Omol % 的配方进行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎铁红，纯度彡99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高纯Mn3O4， Mn纯度彡70. 8wt%, ZnO采用浙江海门的ZnO，纯度彡99. 7wt%。将三种原材料倒入搅拌 罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混勻，进行一次球磨，球磨4 6小时。进行喷 雾干燥，并进行预烧，预烧温度为860 960°C，预烧时间为60 90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，并加入A、B C三组辅助料，所述 的A组辅助料是CaC03、CuO, Nb2O5的混合，其总含量为500ppm。所述的B组辅助料组成是 Mo03、Bi03、Si02的混合，其总含量为2000ppm。所述的C组辅助料组成是TiO2、Co2O3、WO2的 混合，其总含量为5000ppm。加入去离子水，分散剂及适量的消泡剂，球磨3 5小时，得到 黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行喷雾造粒，控制出口温度在80 120°C，得到颗 粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水分，进行充分混合，然后用压机进行压制成圆环形 生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑中进行高温烧结，通过控制通入氮气的量来实现对 氧含量的控制，高温烧结在2% 8%的氧含量的气氛下进行，烧结温度为1300 1380°C， 得到 T22X14X6. 5 圆环-1。圆环的初始磁导率及温度特性曲线用Agilent4284A和爱斯佩克高低温箱进行测 量，测试条件为10kHz、50mV，结果如表1和图1所示。实施例2按Fe2O3 MnO ZnO = 51. 5 25. 5 23. Omol % 的配方进行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎铁红，纯度彡99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4,使用湖南金瑞的高纯Mn3O4, Mn纯度彡70. 8wt%, ZnO采用浙江海门的ZnO，纯度彡99. 7wt%。将三种原材料倒入搅拌 罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混勻，进行一次球磨，球磨4 6小时。进行喷 雾干燥，并进行预烧，预烧温度为860 960°C，预烧时间为60 90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，并加入A、B、C三组辅助料，所述 的A组辅助料是重量百分含量为300ppm的CaCO3和CuO的混合物，所述的B组辅助料组成 是重量百分含量为700ppm的MoOjP BiO3的混合物，所述的C组辅助料组成是重量百分含量 为IOOOppm的TiO2和Co2O3的混合物，加入去离子水，分散剂及适量的消泡剂，球磨3 5小 时，得到黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行喷雾造粒，控制出口温度在80 120°C， 得到了颗粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水分，进行充分混合后，然后用压机进行压
5
制成圆环形生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑中进行高温烧结，烧结温度为1300 1380°C，得到了 T22X 14X6. 5圆环-2。圆环的初始磁导率及温度特性曲线用Agilent4284A 和爱斯佩克高低温箱进行测量，测试条件为10kHz、50mV。结果如表1和图2所示。实施例3按Fe2O3 MnO ZnO = 52. 5 24. 5 23. Omol % 的配方进行一次配料，其中 Fe2O3采用日本川崎铁红，纯度≥99. 5wt%, MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高纯Mn3O4， Mn纯度≥70. 8wt%, ZnO采用浙江海门的ZnO，纯度≥99. 7wt%。将三种原材料倒入搅拌 罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混勻，进行一次球磨，球磨4 6小时。进行喷 雾干燥，并进行预烧，预烧温度为860 960°C，预烧时间为60 90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，并加入A、B、C三组辅助料，所述 的A组辅助料是重量百分含量为IOOppm的CaCO3,所述的B组辅助料组成是重量百分含量 为IOOppm的MoO3所述的C组辅助料组成是重量百分含量为IOOppm的TiO2，加入去离子水， 分散剂及适量的消泡剂，球磨3 5小时，得到黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行 喷雾造粒，控制出口温度在80 120°C，得到了颗粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水 分，进行充分混合后，然后用压机进行压制成圆环形生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑 中进行高温烧结，烧结温度为1300 1380°C，得到了 T22X 14X6. 5圆环-3。圆环的初始磁 导率及温度特性曲线用Agilent4284A和爱斯佩克高低温箱进行测量，测试条件为10kHz、 50mV。结果如表1和图3所示。本材料(HT103)与TDK公司的H5C4和FDK公司的2H15B性能对比如下表2 表 2 从上表的对比中可知，本材料与国外材料相比，在低温时具有更高的初始磁导率， 具有更高的居里温度，应用温度范围更广。
权利要求
一种宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于主配方包括Fe2O350.5～52.5mol％，MnO24.5～26.5mol％，ZnO 21～25mol％，同时还包括以下辅料第一辅料组，其含有CaCO3、CuO、Nb2O5中的一种或两种以上的混合，总含量为100～500ppm；第二辅料组，其含有MoO3、BiO3、SiO2中的一种或两种以上的混合，总含量为100～2000ppm。
2.根据权利要求1所述的宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于还包括以下 辅料第三辅料组，其含有Ti02、Co203、WO2中的一种或两种以上的混合物，总含量为100 5000ppm。
3.一种应用如权利要求1 2所述的宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料所制得的磁-I-H心。
4.一种如权利要求1 2所述的宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，其特 征在于包括以下步骤一次配料、一次球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料、二次球磨、喷雾造粒 得到颗粒料，再经压制成型得到生坯，生坯在2% 8%的氧含量的气氛中在高温下进行保 温烧结；所述一次配料的配方为Fe20350. 5 52. 5mol%, MnO 24. 5 26. 5mol%, ZnO 21 25% ；所述二次配料的配方为第一辅料组中含有CaC03、CuCKNb2O5中的一种或两种以上的 混合，含量为100 500ppm ；第二辅料组中含有Mo03、Bi03、SiO2中的一种或两种以上的混 合，含量为100 2000ppm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于预烧步骤温度为860 960°C，预烧 时间为60 90分钟。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的烧结步骤的温度是1250 1450°C，所述辅料的第一辅料组及第二辅料组中至少有一种组分在该烧结高温下形成液 态。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述辅料还包括第三辅料组，其含有 Ti02、Co2O3、WO2中的一种或两种以上的混合物，含量为100 5000ppm。
全文摘要
本发明公开了一种宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料，其主配方包括Fe2O350.5～52.5mol％，MnO24.5～26.5mol％，ZnO 21～25％，同时还包括以下辅料第一辅料组，其含有CaCO3、CuO、Nb2O5中的一种或两种以上的混合，含量为100～500ppm；第二辅料组，其含有MoO3、BiO3、SiO2中的一种或两种以上的混合，含量为100～2000ppm。第一辅料组及第二辅料组中的至少一种组分在高温下形成液态，从而降低了烧结温度，大大加速了烧结固相反应，增加了磁芯密度，提高了材料的初始磁导率。以这种材料制得的软磁材磁芯具有优良的温度特性，从低温到高温都具有很高的磁导率，可用于但不仅限于现代通信设备的户外设施和普通通信设备等一系列领域。
文档编号H01F1/34GK101913851SQ20101022454
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者刘关生, 周芸, 王京平, 肖军, 胡春元, 胡永清, 胥云峰, 莫伟立, 蒋胜勇, 贺娟, 邬善亿, 陈建波, 黄健泉 申请人:广东风华高新科技股份有限公司;肇庆海特电子有限公司;广东肇庆微硕电子有限公司