專利名稱：：一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種Mn-Zn鐵氧體磁性材料，尤其涉及一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料及其制備方法，屬于磁性材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：目前大多數(shù)軟磁鐵氧體功率損耗最低點(diǎn)范圍是在80和10(TC之間。如菲利普公司的3C94、3C96材料，日本FDK公司公布的4H45材料及4H47材料，都具有高溫高Bs，低功耗等特點(diǎn)；但這些材料一般應(yīng)用于常規(guī)的電子電路中。由于安全原因其最大工作溫度不超過100。C。工作溫度超過10(TC就不適合甚至可能引起火災(zāi)。典型例子如安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鄰近區(qū)域的自動(dòng)化電子設(shè)備，他們的工作溫度可超過14(TC，大多數(shù)軟磁鐵氧體功率損耗在此區(qū)域內(nèi)功率損耗呈正的溫度系數(shù)，而且功率損耗增長幅度大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在超高溫度的條件下，功率損耗大的缺點(diǎn)；提供一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料及其制備方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，該Mn-Zn鐵氧體磁性材料主相為尖晶石結(jié)構(gòu)，由主成分和輔助成分制成；其中所述的主成分及含量以氧化物計(jì)算為FeA為5256mol%;ZnO為210mol%;Mn0為3842mol%;輔助成分含量以氧化物計(jì)算為Ca0:400800ppm，Nb205:100400ppm，Zr02:100800ppm，Co203:10005000ppm中的一種或多種組合。在上述的應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，主成分以氧化物計(jì)算的優(yōu)化含量為FeA為5256mol%;ZnO為210mol%;MnO為3842mol%;輔助成分以氧化物計(jì)算優(yōu)化含量為CaO:500700ppm，Nb2O5:100300ppm，ZrO2:100600ppm，Co203:10003000卯m中的一種或組合。在Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備過程中，常用的輔助成分有CaO、Nb205、Ti02、Ti02、NiO、V205、CoA等，輔助成分的添加雖然能夠比較有效的降低損耗功率，但隨著添加量的增多，鐵氧體燒結(jié)體的晶粒內(nèi)的某種異相析出，導(dǎo)致在燒結(jié)體中的疇壁移動(dòng)被抑制反而導(dǎo)致?lián)p耗的增大，使得Mn-Zn鐵氧體的損耗將會(huì)增加；但是如果添加的太少，則不能起到有效降低損耗功率的效果；所以本發(fā)明人通過長期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)將主成分的含量調(diào)整為Fe203為5256mol^;ZnO為210mol%;MnO為3842mol%;輔助成分的含量調(diào)整為CaO:400800ppm，Nb205:100400ppm，Zr02:100800ppm，Co203:10005000ppm中的一種或組合；特別優(yōu)選Fez03為5255mol%;ZnO為49mol^;MnO為3941mol%;輔配方調(diào)整為CaO:500700卯m，Nb205:100300ppm，Zr02:100600卯m，Co203:10003000卯m中的一種或組合;可以獲得在超高溫條件具有低功耗性能的Mn-Zn鐵氧體磁性材料;該Mn-Zn鐵氧體磁性材料的Ui、Bs及功率損耗Pv為1800±25%;Bs:25°C;50Hz:1194A520mT100°C;50Hz:1194A/m>430mT140°C;50Hz:1194A/m>360mTPv:140°C;100KHz:100mT《50kW/m3140°C;100KHz:200mT《350kW/m3140°C;500KHz:50mT《300kW/m3。本發(fā)明的Mn-Zn鐵氧體磁性材料在超高溫條件具有低功耗性能的另一個(gè)重要機(jī)理是本發(fā)明人根據(jù)上述眾多輔助成分的在Mn-Zn鐵氧體材料中的作用機(jī)理，篩選出具有改善Mn-Zn鐵氧體材料低功耗性能的四種輔助成分及其含量；CaO:500700卯m;添加CaO通過使此材料晶粒間晶界偏析，可使Mn-Zn鐵氧體達(dá)到低損耗的目的；Nb2O5:100300ppm;添加NbA通過使此材料晶粒間晶界高電阻化，從而減小損耗；Zr(V.100600ppm;添加Zr02通過使此材料晶粒內(nèi)部高電阻化，降低損耗；從化學(xué)價(jià)考慮，鐵氧體內(nèi)加入四價(jià)離子會(huì)引起亞鐵離子的增加，這樣會(huì)使曲線中的二峰位置向低溫移動(dòng)；添加Zr02的變化可控制HiT曲線的二峰的位移和曲線的平緩度，從而有效控制各溫度段比溫度系數(shù)ap的大小。CoA:10003000ppm;添加0)203通過使此材料u-T曲線平坦(即KrT曲線平緩)，獲得平緩且低值的Pcv-T曲線。此外本發(fā)明還涉及該應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，該方法包括如下步驟(1).配料按上述主成分方和輔助成分以氧化物計(jì)的含量進(jìn)行配料，(2).球磨和振磨將上述配料好的成分用V形混料器干式球磨，球磨時(shí)間為0.51小時(shí)；球磨后的成分采用振磨機(jī)進(jìn)行振磨，振磨時(shí)間為0.41小時(shí)；(3).預(yù)燒將上述振磨后的粉料放入空氣窯中進(jìn)行預(yù)燒，其中預(yù)燒溫度為8001200°C，預(yù)燒時(shí)間為O.510小時(shí)；(4).砂磨將上述預(yù)燒后的預(yù)燒料加入水和球在循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，其中砂磨時(shí)間為0.54小時(shí)；所述的料球水的重量比為0.61.5:0.61.5:0.450.85;(5).造粒成型將上述砂磨后的料粉通過造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在25029(TC，出口溫度110150°C;(6).燒結(jié)將上述造粒成型后的坯料放入燒結(jié)爐在N2保護(hù)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，其中所述的燒結(jié)溫度為12201420°C，燒結(jié)時(shí)間為26小時(shí)，燒結(jié)后在平衡氣氛中冷卻即得到Mn-Zn鐵氧體磁性材料。在上述的應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(3)中所述的預(yù)燒溫度為900110(TC，預(yù)燒時(shí)間為15小時(shí)。在上述的應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(4)中所述的料球水的重量比為0.81.2:0.81.2:0.550.65。在上述的應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料制備方法中，步驟(4)中經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為0.81.4um。在上述的應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料制備方法中，步驟(5)中成型后毛坯密度控制在2.53.6g/cm3，尺寸公差控制在土0.lmm?？v上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；1.本發(fā)明的Mn-Zn鐵氧體磁性材料由于主成分和輔助成分配伍合理，選擇的輔助成分合適，含量適中，該Mn-Zn鐵氧體磁性材料能夠在超高溫條件下具有低功耗的性能從而能夠應(yīng)用于安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鄰近區(qū)域的自動(dòng)化電子設(shè)備。2.本發(fā)明的制備方法具有工藝流程簡單、生產(chǎn)成本低、工藝穩(wěn)定、能制造出具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、超高溫條件下低功耗，具有優(yōu)良的電磁特性的Mn-Zn鐵氧體磁性材料。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例11.配料按主配方和輔配方以氧化物計(jì)的重量百分比進(jìn)行配料，其中主配方為Fe203A53.18mol%;Zn0為6.17ol%;Mn0為40.65ol%;輔配方為CaO:600ppm，恥205:250卯111，Zr02:150ppm，Co203:1800ppm。2.球磨用V形混料器干式強(qiáng)混，混料的時(shí)間為0.7小時(shí)；3.振磨采用振磨機(jī)振磨，振磨時(shí)間0.6小時(shí)；4.預(yù)燒采用空氣窯直接對粉料進(jìn)行預(yù)燒，溫度為950°C，時(shí)間為2.5小時(shí)。5.砂磨采用循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為2小時(shí)；其中料球水=1:1:0.6;經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為1.01.2Um。6.造粒成型采用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在27(TC,出口溫度130。C，成型時(shí)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)毛坯密度控制在3.0g/cm3，尺寸公差控制在土0.lram。7.燒結(jié)采用燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，并用N2保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1360°C:燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，然后在平衡氣氛中冷卻；將制備好的樣環(huán)用HP4291A測試材料的磁導(dǎo)率，用SY8258測試磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs，用SY8232測試功耗。對比實(shí)施例11.配料按主配方和輔配方以氧化物計(jì)的重量百分比進(jìn)行配料，其中主配方為Fe203為52.79mol%;ZnO為7.77mol%;MnO為39.4mol%;輔配方為CaO:500ppm，Nb205:200ppm，Zr02:300卯m。2.球磨用V形混料器干式強(qiáng)混，混料的時(shí)間為0.7小時(shí)；3.振磨采用振磨機(jī)振磨，振磨時(shí)間0.6小時(shí)；4.預(yù)燒采用空氣窯直接對粉料進(jìn)行預(yù)燒，溫度為95CTC，時(shí)間為2.5小時(shí)。5.砂磨采用循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為2小時(shí)；其中料球:水=1:1:0.6;經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為1.01.2Um。6.造粒成型采用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在27(TC，出口溫度13(TC，成型時(shí)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)毛坯密度控制在3.Og/cm3，尺寸公差控制在土0.lmm。7.燒結(jié)采用燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，并用N2保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1360°C:燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，然后在平衡氣氛中冷卻；將制備好的樣環(huán)用HP4291A測試材料的磁導(dǎo)率，用SY8258測試磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs，用SY8232測試功耗。其中實(shí)施例1和對比實(shí)施例的磁性能如表1所示表l:實(shí)施例l和對比實(shí)施例l的磁性能的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1可以看出本發(fā)明的Mn-Zn鐵氧體磁性材料由于主成分和輔助成分配伍合理，含量適中；所以其磁性能較對比實(shí)施例l好。實(shí)施例21.Fe203為53.18mol%;ZnO為6.17mol%;MnO為40.65mol%;輔配方為CaO:600ppm，Nb205:250ppm，Zr02:150ppm，Co203:1000pm。2.球磨用V形混料器干式強(qiáng)混，混料的時(shí)間為0.7小時(shí)；3.振磨釆用振磨機(jī)振磨，振磨時(shí)間0.6小時(shí)；4.預(yù)燒采用空氣窯直接對粉料進(jìn)行預(yù)燒，溫度為950°C，時(shí)間為2.5小時(shí)。5.砂磨采用循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為2小時(shí)；其中料球:水=1:1:0.6;經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為1.01.2Um。6.造粒成型采用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在27(TC，出口溫度13(TC，成型時(shí)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)毛坯密度控制在3.0g/cm3，尺寸公差控制在土0.lmm。7.燒結(jié)采用燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，并用N2保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1360°C:燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，然后在平衡氣氛中冷卻；將制備好的樣環(huán)用HP4291A測試材料的磁導(dǎo)率，用SY8258測試磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs，用SY8232測試功耗。實(shí)施例31.配料按主配方和輔配方以氧化物計(jì)的重量百分比進(jìn)行配料，其中主配方為FeA為53.18mol%;ZnO為6.17mol%;MnO為40.65mol%;輔配方為CaO:600ppm，Nb205:250ppm，Zr02:150ppm，Co203:5000ppm。。2.球磨用V形混料器干式強(qiáng)混，混料的時(shí)間為0.7小時(shí)；3.振磨采用振磨機(jī)振磨，振磨時(shí)間0.6小時(shí)；4.預(yù)燒采用空氣窯直接對粉料進(jìn)行預(yù)燒，溫度為950°C，時(shí)間為2.5小時(shí)。5.砂磨采用循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為2小時(shí)；其中料球:水=1:1:0.6;經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為1.01.2"m。6.造粒成型采用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在27(TC，出口溫度13(TC，成型時(shí)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)毛坯密度控制在3.0g/cm3，尺寸公差控制在土0.lram。7.燒結(jié)采用燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，并用N2保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1360'C:燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，然后在平衡氣氛中冷卻；將制備好的樣環(huán)用HP4291A測試材料的磁導(dǎo)率，用SY8258測試磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs，用SY8232測試功耗。測試結(jié)果如表2所示表2:實(shí)施例2實(shí)施例3磁性能<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表2可以看出本發(fā)明的Mn-Zn鐵氧體磁性材料能夠在超高溫條件下具有低功耗的性能從而能夠制備安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鄰近區(qū)域的自動(dòng)化電子設(shè)備。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明；本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管對本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)例，但是對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，該Mn-Zn鐵氧體磁性材料主相為尖晶石結(jié)構(gòu)，由主成分和輔助成分制成；其中所述的主成分及含量以氧化物計(jì)算為Fe2O3為52～56mol％；ZnO為2～10mol％；MnO為38～42mol％；輔助成分含量以氧化物計(jì)算為CaO400～800ppm，Nb2O5100～400ppm，ZrO2100～800ppm，Co2O31000～5000ppm中的一種或多種組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，其特征在于所述的主要成分及含量以氧化物計(jì)算為Fe力3為5255mol%;Zn0為49mol^;MnO為3941mol%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，其特征在于所述的輔助成分及含量以氧化物計(jì)算為CaO:500700ppm，Nb205:100300ppm，Zr02:100600ppm，Co203:10003000ppm中的一種或多種組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種應(yīng)用于超高溫條件低功耗Mn-Zn鐵氧體磁性材料，其特征在于所述的Mn-Zn鐵氧體磁性材料的Ui、Bs及功率損耗Pv為Ui:1800±25%;Bs:25°C;50Hz:1194A/m>520mT100°C;50Hz:1194A/m>430mT140°C;50Hz:1194A/m》360mTPv:140°C;100KHz:100mT《50kW/m3140°C;100KHz:200mT《350kW/m3140°C;500KHz:50mT《300kW/m3。5、一種如權(quán)利要求l所述Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，該方法包括如下步驟(1).配料按上述主成分方和輔助成分以氧化物計(jì)的含量進(jìn)行配料，(2).球磨和振磨將上述配料好的成分用V形混料器干式球磨，球磨時(shí)間為0.51小時(shí)；球磨后的成分采用振磨機(jī)進(jìn)行振磨，振磨時(shí)間為0.41小時(shí)；(3).預(yù)燒將上述振磨后的粉料放入空氣窯中進(jìn)行預(yù)燒，其中預(yù)燒溫度為8001200'C，預(yù)燒時(shí)間為O.510小時(shí)；(4).砂磨將上述預(yù)燒后的預(yù)燒料加入水和球在循環(huán)式砂磨機(jī)進(jìn)行砂磨，其中砂磨時(shí)間為0.54小時(shí)；所述的料球水的重量比為0.61.5:0.61.5:0.450.85;(5).造粒成型將上述砂磨后的料粉通過造粒機(jī)進(jìn)行造粒，然后采用全自動(dòng)干壓機(jī)進(jìn)行成型，其中造粒時(shí)入口溫度控制在250290°C，出口溫度110150°C;(6).燒結(jié)將上述造粒成型后的坯料放入燒結(jié)爐在N2保護(hù)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，其中所述的燒結(jié)溫度為12201420°C，燒結(jié)時(shí)間為26小時(shí)，燒結(jié)后在平衡氣氛中冷卻即得到Mn-Zn鐵氧體磁性材料。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的預(yù)燒溫度為9001100。C，預(yù)燒時(shí)間為15小時(shí)。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的料球水的重量比為0.81.2:0.81.2:0.550.65。8、根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，其特征在于步驟(4)中經(jīng)砂磨后的粉料平均粒度為0.8L4um。9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的Mn-Zn鐵氧體磁性材料的制備方法，其特征在于步驟(5)中成型后毛坯密度控制在2.53.6g/cm3，尺寸公差控制在土0.lmm。全文摘要本發(fā)明涉及一種Mn-Zn鐵氧體磁性材料及其制備方法，該Mn-Zn鐵氧體磁性材料的主成分及含量以氧化物計(jì)算為Fe₂O₃為52～56mol％；ZnO為2～10mol％；MnO為38～42mol％；輔助成分為CaO400～800ppm，Nb₂O₅100～400ppm，ZrO₂100～800ppm，Co₂O₃1000～5000ppm中的一種或組合，它是一種具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、超高溫條件下低功耗優(yōu)良的電磁特性的Mn-Zn鐵氧體磁性材料。文檔編號(hào)H01F1/032GK101169996SQ200710071250公開日2008年4月30日申請日期2007年9月7日優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日發(fā)明者嚴(yán)正信,包大新,楊正忠,鑫金申請人:橫店集團(tuán)東磁股份有限公司