本發(fā)明涉及磁性材料，尤其涉及一種錳鋅鐵氧體材料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、以軟磁鐵氧體為核心元件的電感器、變壓器、濾波器以及扼流圈等電子元器件是電子信息技術(shù)、電動(dòng)汽車、光伏產(chǎn)業(yè)以及智能家居等產(chǎn)業(yè)中必不可少的基本元素。上述產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展則對(duì)錳鋅軟磁鐵氧體的性能提出了新的要求。其中，錳鋅鐵氧體材料具有高飽和磁感強(qiáng)度(bs)，高磁導(dǎo)率，低損耗等特性，是一類典型的應(yīng)用最廣泛的鐵氧體材料。

2、由于電子元器件的工作環(huán)境多元化，實(shí)際工作環(huán)境溫度具有顯著差異，且經(jīng)常需在低溫和高溫交替下運(yùn)行，如公開號(hào)為cn?112194480a的專利，公開了一種寬溫高bs低溫度系數(shù)的錳鋅鐵氧體材料及其制備方法，制備的錳鋅鐵氧體材料在-40℃到125℃的電感變化不大，一定程度提高電感器在極端低溫/高溫條件下輸出穩(wěn)定性，但是還無法適用于低于-40℃的極端環(huán)境，且對(duì)應(yīng)的比溫度系數(shù)普遍偏高。在設(shè)計(jì)諧振電路時(shí)，特別是那些需要在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性的電路，錳鋅鐵氧體材料的比溫度系數(shù)(temperaturecoefficientofpermeability，tcp)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。比溫度系數(shù)描述了材料的磁導(dǎo)率隨溫度變化的敏感度。對(duì)于諧振電路而言，理想的錳鋅鐵氧體材料應(yīng)該具有非常低的比溫度系數(shù)，這意味著材料的磁導(dǎo)率隨溫度變化的影響很小，從而確保電路的諧振頻率在不同的溫度條件下保持相對(duì)恒定。而目前的低溫度系數(shù)錳鋅鐵氧體產(chǎn)品，如tdk產(chǎn)品n48、天通產(chǎn)品th2等，能夠適應(yīng)的最低溫有限，同時(shí)錳鋅鐵氧體在低溫環(huán)境下，即使很小的溫度變化，可能會(huì)導(dǎo)致錳鋅鐵氧體材料電感將會(huì)出現(xiàn)顯著下降，無法正常使用；此外，低溫度系數(shù)錳鋅鐵氧體產(chǎn)品的居里溫度低，bs值低也是限制其廣泛應(yīng)用的因素之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)、不足，本發(fā)明提供一種錳鋅鐵氧體材料及其制備方法和用途，其解決了目前錳鋅鐵氧體材料無法適應(yīng)低溫極端條件，同時(shí)比溫度系數(shù)普遍偏高，應(yīng)用受限的技術(shù)問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種錳鋅鐵氧體材料，包括主成分和輔助成分；所述主成分以摩爾百分比計(jì)，由以下組分組成：fe2o352.5-54.5mo1％、zno?8-12mo1％，其余為mno；所述輔助成分以主成分的100wt％為基準(zhǔn)計(jì)，包括0.02-0.1wt％caco3、0.001-0.01wt％sio2、0.1-0.3wt％sno2、0.1-0.3wt％tio2、0.1-0.3wt％co2o3、0.02-0.1wt％nb2o5和0.02-0.1wt％v2o5中的一種或兩種以上的組合。

6、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料，所述主成分中包括fe2o353.2-53.8mo1％、zno?8.5-11mo1％，其余為mno。

7、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料，以主成分的100wt％為基準(zhǔn)計(jì)，所述輔助成分為0.02-0.07wt％caco3、0.002-0.008wt％sio2、0.15-0.25wt％sno2、0.15-0.25wt％tio2、0.12-0.2wt％co2o3、0.02-0.05wt％nb2o5和0.02-0.05wt％v2o5中的一種或兩種以上的組合。

8、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料，所述輔助成分為caco3、sno2、co2o3和nb2o5的組合，或者，caco3、tio2、co2o3和nb2o5的組合。

9、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料，所述輔助成分為0.05-0.07wt％caco3、0.18-0.25wt％sno2、0.12-0.18wt％co2o3和0.02-0.03wt％nb2o5；或者，0.05-0.07wt％caco3、0.18-0.25wt％tio2、0.12-0.18wt％co2o3和0.02-0.03wt％nb2o5。

10、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種第一方面所述的錳鋅鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟：s1、主成分的混合：稱取主成分，加入去離子水，充分研磨混合得到主成分混合料；s2、預(yù)燒：主成分混合料烘干后，置于880-950℃保溫1-2h，隨爐冷卻，制得預(yù)燒料；s3、預(yù)燒料研磨：在預(yù)燒料中加入輔助成分和去離子水，研磨直至固體d50粒徑為2.5-3.5μm，制得漿料；s4、造粒：將漿料烘干后進(jìn)行造粒；s5、成型和燒結(jié)：將造粒后的料粉壓制成環(huán)形生坯，然后置于氮?dú)夥諊羞M(jìn)行燒結(jié)，制得錳鋅鐵氧體材料。

11、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料的制備方法，s1和s3中，研磨方式均為球磨；s1和s3中涉及的球磨過程中，待研磨料、球和水質(zhì)量比均為0.8-1.2:2-4:1.0-1.5，球磨時(shí)間均為40-72min。

12、作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料的制備方法，s5中，燒結(jié)溫度為1290-1310℃，保溫3-6h；環(huán)形生坯的密度為2.8-3.0g/cm3作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的錳鋅鐵氧體材料的制備方法，s4中，漿料烘干后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12-15％的聚乙烯醇，進(jìn)行造粒。

13、其中，聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，在后續(xù)燒結(jié)的過程中全部分解揮發(fā)。

14、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種第一方面所述的錳鋅鐵氧體材料的用途，用于諧振電路。

15、(三)有益效果

16、本發(fā)明的有益效果是：磁晶各向異性常數(shù)(k1)是影響鐵氧體穩(wěn)定性的核心參數(shù)之一。由于zn是一種非磁性離子，現(xiàn)有的錳鋅高穩(wěn)定鐵氧體材料通常選擇高含量zno主成分(≥15mol％)，這樣導(dǎo)致鐵氧體的bs值以及居里溫度顯著降低。本發(fā)明錳鋅鐵氧體材料的主成分中選擇過鐵配方，且降低zno用量，在輔助成分中進(jìn)一步摻雜co2+、ti4+、sn4+等離子，有效補(bǔ)償主成分的負(fù)k1，大大降低了材料磁晶各向異性對(duì)溫度的依賴性，實(shí)現(xiàn)鐵氧體材料磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性。制備出的錳鋅鐵氧體材料在-55℃到0℃的負(fù)溫條件下的比溫度系數(shù)低于1.5×10-6/℃，在0℃-125℃的正溫條件下的比溫度系數(shù)(磁導(dǎo)率的溫度系數(shù))均低于1×10-6/℃，在1194a/m、50hz條件下測(cè)得的常溫飽和磁化強(qiáng)度(bs)均高于450mt，居里溫度均高于200℃。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，該錳鋅鐵氧體材料在很寬溫度范圍內(nèi)具有良好磁導(dǎo)率溫度穩(wěn)定性，適應(yīng)極端低溫環(huán)境，適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，尤其適合應(yīng)用于在極端低溫環(huán)境中工作的諧振電路。

17、本發(fā)明提供的錳鋅鐵氧體材料，其主成分中包括fe2o352.5-54.5mo1％、zno?8-12mo1％，其余為mno。輔助成分以主成分的100wt％為基準(zhǔn)計(jì)，包括0.02-0.07wt％caco3、0.001-0.01wt％sio2、0.1-0.3wt％sno2、0.1-0.3wt％tio2、0.1-0.3wt％co2o3、0.02-0.1wt％nb2o5和0.02-0.1wt％v2o5中的一種或兩種以上的組合；采用以上組分和對(duì)應(yīng)的用量比例制備出的錳鋅鐵氧體材料的比溫度系數(shù)低，其中，在-55℃時(shí)相對(duì)極端的低溫環(huán)境下，比溫度系數(shù)集中在(0.65-0.9)×10-6/℃；在1194a/m、50hz條件下飽和磁感強(qiáng)度bs高，主要集中在452-465mt?？梢姡景l(fā)明的錳鋅鐵氧體材料總體性能優(yōu)異，是一種在寬溫范圍內(nèi)具有良好溫度穩(wěn)定性的錳鋅鐵氧體材料。

18、錳鋅鐵氧體材料及其制備方法中，主成分混合料于880-950℃預(yù)燒保溫1-2h，可以促進(jìn)原材料之間的初步反應(yīng)，使鐵、錳、鋅的氧化物開始形成鐵氧體的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，固相反應(yīng)開始發(fā)生，有助于形成更加均勻的微觀結(jié)構(gòu)，在該溫度范圍內(nèi)溫度越高，對(duì)應(yīng)制備的錳鋅鐵氧體材料在-55℃時(shí)比溫度系數(shù)越低。

19、在預(yù)燒料中加入輔助成分和去離子水，進(jìn)行二次研磨的過程中，研磨直至固體d50粒徑為2.5-3.5μm，該粒徑范圍有利于加速后續(xù)燒結(jié)過程中的擴(kuò)散速率，減少燒結(jié)過程中的氣孔率，提高材料的致密度和磁性能，也有助于形成更加連續(xù)的磁疇邊界，這對(duì)提高材料的磁導(dǎo)率和降低磁滯損耗有積極作用。在成型階段，可以改善材料的流動(dòng)性和可壓縮性，使得材料更容易被壓制成型，同時(shí)減少成型過程中的裂紋和分層現(xiàn)象。