低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料及制備方法
【專利摘要】低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料及制備方法，屬于鐵氧體材料制備【技術領域】，本發明的材料包括下述組分：主成分：Fe2O3：52.0～54.0mol％，ZnO：19.0～24.0mol％，NiO：0.01～0.05mol％，余量為MnO；還包括下述添加劑中的至少兩種：0.01～0.08wt％CaCO3、0.01～0.10wt％MoO3、0.01～0.08wt％納米TiO2、0.01～0.04wt％Bi2O3、0.005～0.02wt％SiO2、0.01～0.12wt％V2O5、0.005～0.04wt％Nb2O5和0.005～0.04wt％B2O3。本發明尺寸均勻，晶界明顯，氣孔少。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鐵氧體材料制備【技術領域】，特別涉及一種低溫度系數、高阻抗、頻率特 性優異的高磁導率MnZn鐵氧體材料及其制備方法。 低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料及制備方法
【背景技術】
[0002] 隨著信息技術的飛速發展，電子整機系統向著小型化、輕量化方向發展，這就要求 應用于其中的MnZn鐵氧體材料具有高磁導率和高飽和磁感應強度，同時，為了避免環境中 各種電磁干擾的困擾，要求各種設備具有很強的抗電磁干擾（EMI)能力，這就要求應用于 這些器件的材料具有高的阻抗特征以具備很好的抗EMI性能；與此同時，由于周圍環境的 復雜變化，各類器件也必須滿足環境溫度特性要求，這就要求應用于器件中的MnZn鐵氧體 材料具備較低溫度系數，即磁導率（電感）隨溫度變化不敏感；此外，電子設備的開關及計 算、處理速度越來越快，勢必導致應用于其中的高導MnZn鐵氧體磁芯在高頻下磁導率（電 感）呈逐漸衰減的趨勢，嚴重影響設備及器件的可靠性，為此，具有優異頻率特性的高導 MnZn鐵氧體材料成為制約器件穩定工作的關鍵骨干材料。
[0003] 近年來，國內外著名的磁性材料生產公司和研發機構都很重視高磁導率MnZn鐵 氧體材料的研發，例如EPC0S公司的T46(磁導率μ i :10kHZ，12000,200kHz，8000 ;居里溫度 Tc : > 130°C ;25 ?55°C相對溫度系數 a F :-〇· 6 X Hr6)、FERR0XCUBE 公司的 3E6 (磁導率 μ i : 10kHz，12000, 200kHz，9500 ;居里溫度 T。：彡 130°C )、HITACHI 公司的 MQ10T(磁導率 μ i : 10kHz，10000,200kHz，9000 ;居里溫度 T。：彡 120°C ;20 ?60°C相對溫度系數 a F :1Χ ΙΟ-6)、 KASCHKE 公司的 K10000 (磁導率 μ i :10kHz，10000,200kHz，8500 ;居里溫度 T。：彡 125°C ; 25?70°C相對溫度系數aF:lXl〇_6)、韓國Samwha公司的SM-100(磁導率y i:10kHz， 10000, 200kHz，10000 ;居里溫度 Tc :彡 120°C ;20 ?60°C相對溫度系數 a F : 1 X 1〇_6)、TDK 公 司的 H5C4(磁導率 μ i :10kHz，12000,200kHz，10000 ;居里溫度 T。：彡 120°C;20 ?60°C相對 溫度系數 aF :1X1(T6)、FDK 公司的 2H15(磁導率 μ i :10kHz，15000,200kHz，6000 ;居里溫度 D 100°C ;20?70°C相對溫度系數aF:lXl〇_6)、東磁公司的R15K(磁導率:10kHz， 13000,2001^，11000 ;居里溫度1'。：>1051：;20?801：相對溫度系數％:1\10- 6)、廣東 風華高新技術有限公司的HS123(磁導率μ i :10kHz，12000, 200kHz，10000 ;居里溫度Tc : > 120°C)。從上述高磁導率MnZn鐵氧體材料可知，國內外各大生產商都非常關注這方面的 研制和開發工作，材料都具有高磁導率的基本特性，僅考慮高磁導率一個參數或兩個參數， 是比較容易實現的。如TDK公司公布的H5C5在10kHz時磁導率μ i可以達到30000,但頻 率升高后Pi則快速下降，且居里溫度不足ll〇°C;專利（CN200810060242.4)公布了高磁導 率軟磁鐵氧體材料及其制造方法，其10kHz和100kHz磁導率分別達到18000和14000,居 里溫度也> 125°C，能夠非常好的滿足高磁導率和高居里溫度的要求，但其結果中沒有給出 材料的阻抗特性、磁導率溫度特性及磁導率頻率特性；專利（CN200710071536. 2)公布了一 種高磁導率MnZn鐵氧體及其制備方法，其10kHz時磁導率為10000,100kHz?2MHz范圍內 的阻抗為1. 〇?30k Ω，但未提供磁導率頻率特性及其溫度特性；專利（CN201010224543. 3) 公布了寬溫高磁導率錳鋅軟磁鐵氧體材料與其制得的磁芯及其制備方法，但其結果中沒有 給出材料的阻抗特性及磁導率頻率特性；專利（CN201110230616.4)公布了一種寬頻高導 錳鋅鐵氧體磁芯的制造方法，其頻率在100kHz以下磁導率都能達到13000,且未提供必要 的阻抗特性、磁導率溫度特性、磁導率頻率特性結果。
[0004] 綜上所述，研發一種兼具高磁導率、高阻抗、低溫度系數以及頻率特性優異的MnZn 鐵氧體材料勢必成為未來研發機構及公司競相追逐的熱點，其具有重要的工程應用背景和 市場價值。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種低溫度系數、高阻抗、頻率特性優異的高磁導率MnZn鐵 氧體材料及其制備方法。
[0006] 本發明所解決的技術問題是，提供一種MnZn鐵氧體材料及制備方法，其材料具有 高磁導率（Pi :13000)、高居里溫度（T。：彡125°C)、低溫度系數（％:<0.5父10_6/°〇、高 阻抗（Z :1. 8kQ ?2. 5kQ)及優異的頻率穩定性（μ i :10kHz，13000,200kHz，12000)。
[0007] 本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵 氧體材料，包括下述組分：
[0008] 主成分：Fe203 :52· 0 ?54. Omol %，ZnO : 19. 0 ?24. Omol %，NiO :0· 01 ? 0· 05mol%，余量為 MnO ;
[0009] 還包括下述添加劑中的至少兩種：0. 01?0. 08wt % CaC03、0. 01?0. 10wt % Μ〇03、0· 01 ?0· 08wt% 納米 Ti02、0. 01 ?0· 04wt% Bi203、0. 005 ?0· 02wt% Si02、0. 01 ? 0· 12wt% V205、0. 005 ?0· 04wt% Nb205 和 0· 005 ?0· 04wt% B203。
[0010] 本發明還提供低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料的制備方法，包括以下 步驟：
[0011] 1.配方：
[0012] 選取 52. 0 ?54. Omol% Fe203、19. 0 ?24. Omol% Ζη0、0· 01 ?0· 05mol% NiO,其 余為Mn0(Mn304作為原材料）
[0013] 2. -次球磨
[0014] 將以上料粉在球磨機內混合均勻，時間1?3小時；
[0015] 3.預燒
[0016] 將步驟2所得球磨料烘干，并在850?950°C爐內預燒1?4小時；
[0017] 4.摻雜
[0018] 將步驟3所得料粉按重量比加入以下摻雜劑的兩種或多種組合：0. 01?0. 08wt% CaC03、0. 01 ?0· 10wt% Μ〇03、0· 01 ?0· 08wt%納米 Ti02、0. 01 ?0· 04wt% Bi203、0. 005 ? 0· 02wt% Si02、0. 01 ?0· 12wt% V205、0. 005 ?0· 04wt% Nb205 和 0· 005 ?0· 04wt% B203。
[0019] 5.二次球磨
[0020] 將加入雜質的預燒料放入球磨機中，加入料重1. 6倍的去離子水，球磨1?4小 時，使預燒料的平均粒度在1. 〇±〇. 1 μ m ;
[0021] 6.成型
[0022] 將步驟5所得料粉按重量比加入8?12wt%有機粘合劑，混勻，造粒后，在壓機上 將粒狀粉料壓制成坯件；
[0023] 7.燒結
[0024] 將步驟6所得坯件置于氣氛燒結爐內燒結，在1000?1370°C溫度段，體積比02/N 2 =1/999,在1370?1420°C溫度段，02/N2 = 4/96,保溫5?8小時；在降溫段進行平衡氣 氛燒結。
[0025] 8.測試：
[0026] 將步驟7所得樣品進行電磁性能測試。
[0027] 用同惠 TH2828精密LCR測試儀測試樣品的電感L，適當調整繞線兩端電壓值Us使 其滿足：US = 4. 44NfAeB，樣品的起始磁導率根據下式計算：
[0028]
【權利要求】
1. 低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料，其特征在于，包括下述組分： 主成分：Fe203 :52· 0 ?54. Omol%，ZnO :19· 0 ?24. Omol%，NiO :0· 01 ?0· 05mol%， 余量為MnO ; 還包括下述添加劑中的至少兩種：〇· 01?〇· 〇8wt % CaC03、0. 01?0· 10wt % M〇03、 0· 01 ?0· 08wt % 納米 Ti02、0. 01 ?0· 04wt % Bi203、0. 005 ?0· 02wt % Si02、0. 01 ? 0· 12wt% V205、0. 005 ?0· 04wt% Nb205 和 0· 005 ?0· 04wt% B203。
2. 如權利要求1所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料，其特征在于，組 分為： 主成分：Fe203 :52. 5mol %，ZnO :21. 80mol %，NiO :0· Olmol %，MnO :25. 69mol % ; 添加劑：〇· 〇3wt% CaC03、0. 08wt%Mo03、0. 02wt%納米 Ti02、0. 02wt%Bi203、0. 005wt% Si02。
3. 如權利要求1所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料，其特征在于，組 分為： 主成分：Fe203 :52. 5mol %，ZnO :22mol %，NiO :0· 02mol %，MnO :25. 48mol % ; 添加劑：〇· 〇3wt% CaC03、0. 08wt%Mo03、0. 03wt%納米 Ti02、0. 02wt%Bi203、0. 005wt% Si02。
4. 如權利要求1所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料，其特征在于，組 分為： 主成分：Fe203 :52. 7mol %，ZnO :22. 3mol %，NiO :0· 03mol %，MnO :24. 97mol % ; 添加劑：〇· 〇3wt% CaC03、0. 08wt%Mo03、0. 02wt%納米 Ti02、0. 03wt%Bi203、0. 005wt% Si02。
5. 如權利要求1所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料，其特征在于，組 分為： 主成分：Fe203 :52. 7mol %，ZnO :22. 5mol %，NiO :0· 04mol %，MnO :24. 76mol % ; 添加劑：〇· 〇3wt% CaC03、0. 08wt%Mo03、0. 03wt%納米 Ti02、0. 03wt%Bi203、0. 005wt% Si02。
6. 如權利要求1所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特 征在于，包括下述步驟：
1. 配方： 選取 52. 0 ?54. Omol % Fe203、19. 0 ?24. Omol % Ζη0、0· 01 ?0· 05mol % NiO,其余為 MnO,其中以Mn304作為MnO的原材料；
2. -次球磨 將以上料粉在球磨機內混合均勻，時間1?3小時；
3. 了頁燒 將步驟2所得球磨料烘干，并在850?950°C爐內預燒1?4小時；
4. 慘雜 將步驟3所得料粉按重量比加入以下摻雜劑的兩種或兩種以上：0. 01?0. 08wt % CaC03、0. 01 ?0· 10wt% Μ〇03、0· 01 ?0· 08wt%納米 Ti02、0. 01 ?0· 04wt% Bi203、0. 005 ? 0· 02wt% Si02、0. 01 ?0· 12wt% V205、0. 005 ?0· 04wt% Nb205 和 0· 005 ?0· 04wt% B203 ;
5. 二次球磨 將加入雜質的預燒料放入球磨機中，加入料重1. 6倍的去離子水，球磨1?4小時，使 預燒料的平均粒度在1. 〇±〇. 1 μ m ;
6. 成型 將步驟5所得料粉按重量比加入8?12wt%有機粘合劑，混勻，造粒后，在壓機上將粒 狀粉料壓制成坯件；
7. 燒結 將步驟6所得坯件置于氣氛燒結爐內燒結，在1000?1370°C溫度段，體積比02/N2 = 1/999,在1370?1420°C溫度段，02/N2 = 4/96,保溫5?8小時；在降溫段進行平衡氣氛 燒結。
7.如權利要求6所述的低溫度系數高阻抗高磁導率錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特 征在于，所述步驟1中，各組分為： Fe203 :52. 7mol%，ZnO :22. 5mol%，NiO :0· 04mol%，MnO :24. 76mol% ;所述步驟 4 中， 添加劑為： 0· 03wt% CaC03、0. 08wt% Μ〇03、0· 03wt%納米 Ti02、0. 02wt% Bi203、0. 005wt% Si02。
【文檔編號】C04B35/26GK104098326SQ201410323430
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】余忠, 李永劬, 孫科, 嚴建強, 蘭中文, 郭鳳鳴, 蔣曉娜, 王華成, 王微達 申請人:電子科技大學, 海寧聯豐磁業股份有限公司