本發(fā)明屬于磁性材料，尤其涉及一種超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、汽車電子以及光伏逆變器由于地域、功率等因素，對于無源器件的溫度要求比較嚴(yán)苛，特別是對于作為主要器件的變壓器和電感的溫度特性要求很高，要求材料具備超寬溫的特點(diǎn)，具體為要求材料從-40℃到160℃均具備優(yōu)良、穩(wěn)定的特性。

2、近年來，行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員為了得到寬溫超低功耗磁性材料做了大量研究工作，如專利cn202111420511.5公開了一種寬溫低損耗高強(qiáng)度mnzn功率鐵氧體及其制備方法與應(yīng)用，該材料在100khz、200mt的條件下，25℃功耗≤350mw/cm3，120℃功耗≤350mw/cm3；在1194a/m、50hz的條件下，25℃的飽和磁通密度≥535mt，該材料在25℃到120℃具備優(yōu)良的損耗和飽和磁通密度特性。又如專利cn202310829822.x公開了一種適用于25-140℃的寬溫低損耗軟磁錳鋅鐵氧體材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料在25℃到140℃具備優(yōu)良的損耗和飽和磁通密度特性，也能較好的滿足車載obc和dc-dc的要求。但是，以上兩種材料能滿足的溫度僅限在常溫25℃到140℃范圍內(nèi)，而且專利cn202310829822.x公開的寬溫低損耗軟磁錳鋅鐵氧體材料在溫度超過140℃之后，損耗急速上升惡化。

3、因此，亟需一種在-40℃到160℃均具備優(yōu)良的損耗和飽和磁通密度特性的磁性材料以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體具有寬溫超低功耗，應(yīng)用溫度范圍從-40℃到160℃，同時(shí)還具備很高的飽和磁通密度和磁導(dǎo)率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體，包括主體成分和輔料；

4、以摩爾百分比計(jì)，所述主體成分包括fe2o353.48-53.78mol％，zno?10.25-10.50mol％和余量的mno；

5、所述輔料包括caco3、tio2、nb2o5、co3o4和sno2。

6、優(yōu)選的，以主體成分的總重量計(jì)，所述輔料包括caco30.02-0.04％、tio20.1-0.4％、nb2o50.02-0.03％、co3o40.3-0.5％和sno20.1-0.3％。

7、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體的制備方法，包括以下步驟：

8、(1)按摩爾百分比稱取fe2o3、zno和mno，然后進(jìn)行球磨混合和預(yù)燒，得到預(yù)燒料；

9、(2)按主體成分的總重量稱取各輔料，然后將輔料和步驟(1)得到的預(yù)燒料進(jìn)行球磨混合、壓制成型和燒結(jié)，得到所述超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體。

10、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述球磨混合的料水比為1:(1.1-1.2)，料球比為1:(3-4)，研磨球?yàn)椐妫?mm的鋼球，時(shí)間為60-80min。

11、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述預(yù)燒的溫度為930-960℃，進(jìn)料量為2-4kg/h；所述預(yù)燒料的尖晶石合成度為30-40％。

12、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述球磨混合的料水比為1:(1-1.2)，料球比為1:(5-6)，研磨球?yàn)椐妫?mm的鋼球，時(shí)間為70-90min。

13、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述壓制成型過程中添加硬脂酸鋅；所述硬脂酸鋅的添加量為2-3‰。

14、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述燒結(jié)包括升溫階段、保溫階段和降溫階段。

15、優(yōu)選的，所述升溫階段為：空氣氣氛下，由室溫升溫至1260-1300℃，升溫時(shí)間為6-8h；保溫階段為：在1260-1300℃、氧含量為2-3％的條件下保溫5-6h；降溫階段為：偏還原氣氛下，按照3-4℃/min的速率由1260-1300℃降溫至室溫。

16、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體在變壓器或電感中的應(yīng)用。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

18、本發(fā)明通過采用多fe2o3、少zno的配方，降低磁晶各向異性常數(shù)k1和飽和磁致伸縮系數(shù)λs，增大飽和磁化強(qiáng)度ms，降低材料的內(nèi)外應(yīng)力，形成精確而均勻的微結(jié)構(gòu)，可獲得高初始磁導(dǎo)率、高飽和磁通密度、超低功耗的磁性材料；通過引入caco3、tio2、nb2o5、co3o4和sno2作為輔助成分，輔助成分可進(jìn)入晶粒內(nèi)部以及晶界，促進(jìn)固相反應(yīng)，降低燒結(jié)溫度，控制晶粒生長，有助于提高錳鋅鐵氧體的寬溫寬磁導(dǎo)率。

19、本發(fā)明提供的超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體在100khz、200mt的條件下，-40℃功耗≤400mw/cm3，160℃功耗≤400mw/cm3；在1194a/m、50hz的條件下，25℃的飽和磁通密度≥550mt，140℃的飽和磁通密度≥410mt，初始磁導(dǎo)率為3000，相比現(xiàn)有的磁性材料，具有更寬溫的低功耗，更寬的應(yīng)用溫度，應(yīng)用溫度范圍從-40℃到160℃，更高的飽和磁通密度和磁導(dǎo)率，非常適合應(yīng)用于汽車電子和光伏。

技術(shù)特征：

1.一種超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體，其特征在于，包括主體成分和輔料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體，其特征在于，以主體成分的總重量計(jì)，所述輔料包括caco30.02-0.04％、tio20.1-0.4％、nb2o50.02-0.03％、co3o40.3-0.5％和sno20.1-0.3％。

3.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述球磨混合的料水比為1:(1.1-1.2)，料球比為1:(3-4)，研磨球?yàn)椐妫?mm的鋼球，時(shí)間為60-80min。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述預(yù)燒的溫度為930-960℃，進(jìn)料量為2-4kg/h；所述預(yù)燒料的尖晶石合成度為30-40％。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述球磨混合的料水比為1:(1-1.2)，料球比為1:(5-6)，研磨球?yàn)椐妫?mm的鋼球，時(shí)間為70-90min。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述壓制成型過程中添加硬脂酸鋅；所述硬脂酸鋅的添加量為2-3‰。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述燒結(jié)包括升溫階段、保溫階段和降溫階段。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述升溫階段為：空氣氣氛下，由室溫升溫至1260-1300℃，升溫時(shí)間為6-8h；保溫階段為：在1260-1300℃、氧含量為2-3％的條件下保溫5-6h；降溫階段為：偏還原氣氛下，按照3-4℃/min的速率由1260-1300℃降溫至室溫。

10.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體在變壓器或電感中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體及其制備方法與應(yīng)用，屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過采用多Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、少ZnO的配方，降低磁晶各向異性常數(shù)K<subgt;1</subgt;和飽和磁致伸縮系數(shù)λ<subgt;s</subgt;，增大飽和磁化強(qiáng)度Ms，降低材料的內(nèi)外應(yīng)力，形成精確而均勻的微結(jié)構(gòu)，可獲得高初始磁導(dǎo)率、高飽和磁通密度、超低功耗的磁性材料；通過引入CaCO<subgt;3</subgt;、TiO<subgt;2</subgt;、Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;、Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;和SnO<subgt;2</subgt;作為輔助成分，輔助成分可進(jìn)入晶粒內(nèi)部以及晶界，促進(jìn)固相反應(yīng)，降低燒結(jié)溫度，控制晶粒生長，有助于提高錳鋅鐵氧體的超寬溫寬磁導(dǎo)率，得到的超寬溫寬磁導(dǎo)率低損耗錳鋅鐵氧體具有寬溫超低功耗，應(yīng)用溫度范圍從?40℃到160℃。

技術(shù)研發(fā)人員：楊力帆,楊仕機(jī),韋衛(wèi)佳,楊智,楊燦,黃龍友,黎家余,黃清,張錦邦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東尚朋電磁科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19