[发明专利]高性能功率锰锌铁氧体材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰锌铁氧体材料及其制造方法，尤其是具有高饱和磁通密度(Bs)、低功率损耗(Pcv)及高居里温度(Tc)的高性能功率锰锌铁氧体材料及其制造方法，该材料应用于电子组件及整机，能提高电子组件的直流偏置能力及降低整机功率损耗，从而达到节能降耗的目的。 

背景技术

电子行业的飞速发展，为锰锌铁氧体软磁材料搭建了广阔的发展平台，提供了前所未有的发展机遇。近年来，高饱和磁通密度(Bs)、高居里温度(Tc)和低功率损耗(Pcv)的功率锰锌铁氧体材料发展迅猛，被广泛应用于各种开关电源变压器、 平面变压器、表面安装磁性变压器、功率变压器、汽车启动系统用各类变压器、LCD背光驱动变压器及高直流叠加的场合。 

电子设备小型化、轻型化、薄型化的快速发展，涉及到电子元器件的高密度组装，而电子设备小型化后引发的发热问题是电子设备小型化进程中遇到的关键性技术难题，功率锰锌铁氧体材料在电子组件中最主要的作用是功率转换，其功率损耗的大小直接影响到电子组件的发热程度，所以降低材料的功率损耗是未来发展的主流方向。 

最近应用于汽车电子模块的锰锌铁氧体材料异军突起，呈蓬勃发展之势。由于汽车电子使用环境恶劣，特别是启动系统，不仅要求材料的常温性能优异，还要求材料在低温及高温时表现出众，充分保证汽车在零下30度至高温150度之间能正常启动与工作，这就要求材料具有高温高Bs、高居里温度，低损耗等性能特性。 

提高饱和磁通密度(Bs)、居里温度(Tc)，降低材料损耗(Pcv)是锰锌功率铁氧体材料发展的主旋律，为此，世界各著名铁氧体巨头纷纷加大研发力度。日本TDK公司、FDK(富士电器)公司，德国EPCOS公司相应推出了PE33材料、4H45材料及N92材料。但从目前这几大高性能新材料来看，仍存在三项性能指标不能同时改进的难题，而仅限于某项指标的改进，如表7中日本TDK公司的PE33材料，100℃时饱和磁通密度(450mT)及居里温度(290℃) 两项性能指标都表现不俗，但存在磁导率低、功率损耗差的不利因素；日本FDK公司的4H45材料，100℃时饱和磁通密度(450mT)及磁导率(2000)两项性能指标性能较好，但存在功率损耗差，居里温度低的问题。饱和磁通密度(Bs)、磁导率(μi)、功率损耗(Pcv)、居里温度(Tc)是锰锌铁氧体材料的主要性能指标，而这几项指标相互之间因涉及到材料微观结构及复杂的物理化学特性，按常规方法制备，很难做到既提高饱和磁通密度(Bs)及居里温度(Tc)，又降低功率损耗(Pcv)，存在着各性能指标难以同时提升的不足。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种高性能功率锰锌铁氧体材料及其制造方法。该材料在低温和高温状态下，同时具有高饱和磁通密度(Bs)、低功率损耗(Pcv)及高居里温度(Tc)；该方法解决了当前软磁功率铁氧体材料高饱和磁通密度、高居里温度及低功耗三项性能无法在一种材料中一致实现的技术难题，是有别于传统制造工艺的创新方法。 

本发明的技术方案是：高性能功率锰锌铁氧体材料制造方法，采用的主成份为Fe₂O₃、Mn₃O_4、ZnO，其制造过程先后经过主成份配料、初次粉碎、预烧、加入添加剂、二次粉碎、造粒等阶段，在所述第四阶段加入的添加剂中含有 Mn₃O₄。 

作为优选，所述Mn₃O₄添加剂的添加量在1～20wt％。作为进一步优选，所述Mn₃O₄添加剂的添加量在13～18wt％。 

作为优选，所述添加剂还有CaCO₃＝0.05～0.08wt％，V₂O₅＝0.03～0.06wt％， Nb₂O₅＝0.03～0.07wt％，SnO₂＝0.05～0.15wt％；添加剂总量为1.15～20.25wt％。 

采用上述方法制造的高性能功率锰锌铁氧体材料，主成份为Fe₂O₃＝55.0～55.5mol％，Mn₃O₄＝39～40.5mol％，ZnO＝5.0～6.0mol％；副成份中含有一定量的Mn₃O₄。