一種錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軟磁高導(dǎo)材料相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種錳鋅軟磁鐵氧體材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子元器件的高頻、高速化以及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和MEMS(Micro ElectronicalMechanicalSystem，微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)的進(jìn)步，電子元器件的總功率密度大 幅度增長(zhǎng)而其物理尺寸卻越來(lái)越小，熱流密度也隨之增加，因此很多電子元器件都會(huì)工作 在較高的溫度環(huán)境下。這就對(duì)這些電子元器件中材料的高溫特性要求越來(lái)越高，尤其是那 些應(yīng)用在汽車和新能源領(lǐng)域的元器件，其對(duì)材料的居里溫度要求更高。
[0003] 錳鋅鐵氧體軟磁材料具有高的初始磁導(dǎo)率、良好的頻率特性、低的損耗等優(yōu)點(diǎn)而 受到廣泛重視和應(yīng)用。錳鋅鐵氧體材料大量制造成變壓器磁芯、噪音過(guò)濾器、局域網(wǎng)隔離變 壓器和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)變壓器磁芯。磁芯主要應(yīng)用到寬帶和脈沖變壓器，扼流圈及DSL變壓器。隨 著汽車電子、新能源、網(wǎng)絡(luò)通信、航空航天及衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對(duì)錳鋅鐵氧體材 料磁芯提出了新的更高的要求。
[0004] 常規(guī)的高初始磁導(dǎo)率的錳鋅軟磁鐵氧體材料，初始磁導(dǎo)率yi和居里溫度Tc之 間，存在著矛盾。例如：yi= 15000的材料，居里溫度Tc通常為100-1KTC。這類材料由 于居里溫度低于工作溫度已經(jīng)不能滿足汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信和航天航空等的應(yīng)用。而另一 方面，從元器件小型化發(fā)展方向的要求看，高導(dǎo)錳鋅軟磁鐵氧體要具有較高的初始磁導(dǎo)率 yi〇
[0005] 目前，市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的MnZn鐵氧體材料磁導(dǎo)率最高的就是初始磁導(dǎo)率15000左 右的材料（下面簡(jiǎn)稱"R15KMnZn鐵氧體材料")，此類材料居里溫度一般都在100~110°C之 間。而目前各應(yīng)用領(lǐng)域的工作溫度越來(lái)越高，現(xiàn)有R15K鐵氧體材料在120°C以上的溫度下 磁性能就已經(jīng)失效。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)涉及的具有高居里溫度的材料主要關(guān)注高居里溫度和 低功耗，所以初始磁導(dǎo)率通常較低，僅5000左右，和本發(fā)明構(gòu)思涉及的R15K軟磁鐵氧體材 料在應(yīng)用上不同?，F(xiàn)有技術(shù)提供的高磁導(dǎo)低損耗材料的技術(shù)手段通常是采用調(diào)整氧化鐵、 氧化鋅和氧化錳的比例，和改變二次添加的氧化物，比如，中國(guó)發(fā)明專利CN200510033614. 0 提供的高居里溫度低損耗雙五千錳鋅系鐵氧體，雖然其居里溫度可達(dá)210°C以上，但其磁導(dǎo) 率僅能到達(dá)5000左右；中國(guó)發(fā)明專利ZL200910308782. 4提供的高居里溫度材料，雖然居里 溫度可以達(dá)到150°C以上，但是初始磁導(dǎo)率只有10000左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種高初始磁導(dǎo)率且高居 里溫度的錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] 一種錳鋅軟磁鐵氧體材料，包括主成份和輔助成份，所述的主成份組成為：氧化鐵 為51~54mol%、氧化鋅為20~26mol%、其余為氧化猛；所述按主成份總重量計(jì)的輔助成 份包括：氧化媽為50~300ppm、氧化祕(mì)為10~800ppm、二氧化鈦為20~1500ppm和氧化 鑰為10~500ppm。
[0009] 此外，本發(fā)明還提供了上述錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，包括下述步驟：（1) 混合處理；（2)預(yù)燒處理；（3)砂磨處理；（4)噴霧造粒；（5)成型處理；(6)燒結(jié)處理。該制 備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低和原材料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 作為優(yōu)選，在步驟（1)中，混合處理的具體操作工藝如下：將按配方比例稱取的原 料主成份于球磨機(jī)中混合處理20-60分鐘。
[0011] 作為優(yōu)選，在步驟（2)中，預(yù)燒處理的具體操作工藝如下：將混合處理后的材料于 700~1000°C預(yù)燒處理60~180分鐘時(shí)間。
[0012] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，砂磨處理的具體操作工藝如下：預(yù)燒處理得到的粉料加 入按比例稱取的輔助成份及其他添加劑，研磨處理60-140分鐘。
[0013] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，在砂磨處理后，控制材料粒徑D50在1.0~1.6ym之間。
[0014] 作為優(yōu)選，在步驟（6)中，燒結(jié)處理的具體操作工藝如下：成型處理得到的坯件 在氧含量為0.005%~21 %的隊(duì)保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理，其中所述燒結(jié)溫度為1350~ 1500°C，燒結(jié)總時(shí)間為15~35小時(shí)，燒結(jié)處理后氮?dú)獗Ｗo(hù)下降溫即可得到所要的錳鋅軟磁 鐵氧體材料。
[0015] 作為優(yōu)選，制備的錳鋅鐵氧體材料在室溫、10kHz時(shí)，初始磁導(dǎo)率yi在 13000-18000之間，并且該錳鋅鐵氧體材料的居里溫度Tc在130°C以上。這樣高性能的錳 鋅軟磁鐵氧體材料可以滿足當(dāng)前汽車、新能源和電子信息等領(lǐng)域?qū)υ骷⌒突?、薄型?和高度可靠性的要求。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低和原材料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)； 錳鋅軟磁鐵氧體材料滿足當(dāng)前汽車、新能源和電子信息等領(lǐng)域?qū)υ骷⌒突⒈⌒突?高度可靠性的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018] 在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所有的設(shè)備和原料等均 可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本行業(yè)常用的。
[0019] 實(shí)施例1 :
[0020] 把配比為Fe203:51mol%、ZnO:20mol%、MnO:29mol%的三種主成份材料稱量好， 在球磨機(jī)中混合60分鐘，然后在700°C下預(yù)燒2小時(shí)，加入按主成份總重量計(jì)的輔助成分 CaO(50ppm)、Bi203 (350ppm)、Ti02 (600ppm)和M〇03 (200ppm)，通過(guò) 140 分鐘的砂磨處理得到 D50為1. 10ym的材料，然后進(jìn)行噴霧造粒，得到錳鋅軟磁鐵氧體粉料。
[0021] 然后用全自動(dòng)干壓機(jī)將粉料壓制成H25X15X8的毛坯樣品10只，于最高燒結(jié)溫 度為1450°C下、氧含量為12%的隊(duì)保護(hù)氣氛中燒結(jié)28小時(shí)，最后降溫得到成品。樣品編 號(hào)為1。測(cè)試數(shù)據(jù)取10只樣品計(jì)算平均值，結(jié)果如表1所示。
[0022] 實(shí)施例2 :
[0023]把配比為Fe203:53. 5mol%、ZnO:25. 5mol%、MnO:21mol%的三種主成份材料稱量 好，放入球磨機(jī)中混合40分鐘，然后在900°C預(yù)燒2小時(shí)，加入按主成份總重量計(jì)的輔助成 分CaO(200ppm)、Bi203 (200ppm)、Ti02 (1500ppm)和M〇03 (400ppm)，通過(guò) 100 分鐘的砂磨處理 得到D50為1. 55ym的材料，然后噴霧造粒，得到錳鋅軟磁鐵氧體粉料。
[0024] 然后用全自動(dòng)干壓機(jī)將粉料壓制成H25X15X8的毛坯樣品10只，于最高燒結(jié)溫 度為1480°C下、氧含量為5%的隊(duì)保護(hù)氣氛中燒結(jié)18小時(shí)，最后降溫得到成品。樣品編號(hào) 為2。測(cè)試數(shù)據(jù)取10只樣品計(jì)算平均值，結(jié)果如表1所示。
[0025] 實(shí)施例3 :
[0026] 把配比為？6203:52111〇1%、2110:22.5111〇1%、]\1110 :25.5111〇1%的三種主成份材料稱量 好，放入球磨機(jī)中混合30分鐘，然后在700°C預(yù)燒3小時(shí)，加入按主成份總重量計(jì)的輔助成 分Ca0(300ppm)、Bi203(700ppm)、Ti02(1000ppm)和Mo03(100ppm)，通過(guò) 80 分鐘的砂磨處理 得到D50為1. 3ym的材料，然后噴霧造粒，得到錳鋅軟磁鐵鐵氧體粉料。
[0027] 然后用全自動(dòng)干壓機(jī)將粉料壓制成H25X15X8的毛坯樣品10只，于最高燒結(jié)溫 度為1370°C下、氧含量為18%的隊(duì)保護(hù)氣氛中燒結(jié)30小時(shí)，最后降溫得到成品。樣品編 號(hào)為3。測(cè)試數(shù)據(jù)取10只樣品計(jì)算平均值，結(jié)果如表1所示。
[0028] 比較例1
[0029]把配比為Fe203:56. 0mol%、Zn0 :15. 5mol%、MnO:28. 5mol% 的三種主成份材料稱 量好，放入球磨機(jī)中混合35分鐘，然后在850°C預(yù)燒2小時(shí)，加入按三種主成份總重量計(jì)的 輔助成分Ca0(50ppm)、Bi203(350ppm)、Mo03(150ppm)和Ti02(100ppm)，通過(guò) 2 小時(shí)的砂磨處 理得到D50為1. 1ym的材料，然后噴霧造粒，得到錳鋅軟磁鐵氧體粉料。
[0030] 然后用全自動(dòng)干壓機(jī)將粉料壓制成H25X15X8的毛坯樣品，于燒結(jié)溫度為 1370°C下、氧含量為4. 5%的隊(duì)保護(hù)氣氛中燒結(jié)20小時(shí)，最后降溫得到成品。樣品編號(hào)為 4。每組的測(cè)試數(shù)據(jù)取10只樣品計(jì)算平均值，結(jié)果如表1所示。
[0031] 表1不同制備方法MnZn鐵氧體材料磁性能對(duì)比表
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種錳鋅軟磁鐵氧體材料，其特征是，包括主成份和輔助成份，所述的主成份組成 為：氧化鐵為51~54mol %、氧化鋅為20~26mol %、其余為氧化猛；所述按主成份總重 量計(jì)的輔助成份包括：氧化媽為50~300ppm、氧化祕(mì)為10~800ppm、二氧化鈦為20~ 1500ppm和氧化鑰為10~500ppm。
2. -種如權(quán)利要求1所述的猛鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，包括下述步 驟： (1) 混合處理； (2) 預(yù)燒處理； (3) 砂磨處理； (4) 噴霧造粒； (5) 成型處理； (6) 燒結(jié)處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，在步驟（1) 中，混合處理的具體操作工藝如下：將按配方比例稱取的原料主成份于球磨機(jī)中混合處理 20-60分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，在步驟（2)中， 預(yù)燒處理的具體操作工藝如下：將混合處理后的材料于700~1000°C預(yù)燒處理60~180分 鐘時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，在步驟（3)中， 砂磨處理的具體操作工藝如下：預(yù)燒處理得到的粉料加入按比例稱取的輔助成份及其他添 加劑，研磨處理60-140分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，在步驟（3)中， 在砂磨處理后，控制材料粒徑D50在1. 0~1. 6 ym之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，在步驟（6)中， 燒結(jié)處理的具體操作工藝如下：成型處理得到的坯件在氧含量為0. 005%~21%的N2保護(hù) 氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理，其中所述燒結(jié)溫度為1350~1500°C，燒結(jié)總時(shí)間為15~35小時(shí)，燒 結(jié)處理后氮?dú)獗Ｗo(hù)下降溫即可得到所要的錳鋅軟磁鐵氧體材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征是，制備的錳鋅鐵 氧體材料在室溫、10kHz時(shí)，初始磁導(dǎo)率y i在13000-18000之間，并且該錳鋅鐵氧體材料的 居里溫度Tc在130°C以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高初始磁導(dǎo)率且高居里溫度的錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法。它包括主成份和輔助成份，所述的主成份組成為：氧化鐵為51～54mol％、氧化鋅為20～26mol％、其余為氧化錳；所述按主成份總重量計(jì)的輔助成份包括：氧化鈣為50～300ppm、氧化鉍為10～800ppm、二氧化鈦為20～1500ppm和氧化鉬為10～500ppm，其制備方法，包括下述步驟：(1)混合處理；(2)預(yù)燒處理；(3)砂磨處理；(4)噴霧造粒；(5)成型處理；(6)燒結(jié)處理。本發(fā)明的有益效果是：制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低和原材料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；錳鋅軟磁鐵氧體材料滿足當(dāng)前汽車、新能源和電子信息等領(lǐng)域?qū)υ骷⌒突?、薄型化和高度可靠性的要求?br>【IPC分類】C04B35-622, C04B35-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104628371
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410855445
【發(fā)明人】王朝明, 金鑫, 王國(guó)光, 嚴(yán)正信, 呂飛雨, 張勇
【申請(qǐng)人】橫店集團(tuán)東磁股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日