[发明专利]一种镍铜锌铁氧体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍锌系铁氧体及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种高磁通密度、高居里温度、较高磁导率低损耗的镍铜锌铁氧体及其制备方法。

背景技术

在许多电器设备中，变压器占了很大的体积，变压器的电能损耗也占了电器整体损耗的相当大部分，而对变压器的体积、能耗而言，软磁铁氧体磁性材料在其中起着重要作用。随着电源变压器、办公自动化、通信等电子设备日益向薄轻小、移动化、集成化和多功能化的方向发展，体积更小但效能更高的变压器的市场需求将会很大；相应地，具有高频、宽温、高磁导率、高饱和磁通密度、高居里温度、高阻抗、低功率损耗等优越综合性能的铁氧体磁性材料将日益成为其中不可缺少的组件，目前在此方面的研究也越来越深入、广泛。

例如，在我国消费类电子产品中一直占主导地位的彩电，其全球产量在1.7亿台左右，到2010年将达到2亿台；其中国产量在8083万台，到2010年将超过1亿台。其今后发展方向是朝着高清晰度、大屏幕和数字化过渡，且平板电视将跃居60％左右。这个趋势对磁性材料产品提出如下更严格要求：1、高清晰化：要求电源变压器功率稳定，材料功率损耗小、饱和磁化强度大。2、图像稳定、彩色鲜艳：要求使用高磁导率材料和抗电磁干扰软磁磁芯和高性能聚焦片。3、数字化发展：对软磁材料的功率损耗、磁导率、使用频率的要求均比模拟的提高。4、频率高段化：要求铁氧体磁芯具有较高的工作频率。5、低功率损耗：国际能源署规定彩电的待机功率要下降到1瓦，对铁氧体材料提出更低功率损耗的新要求；因而要求：将电池供给的直流电压变为电路所需直流电压的DC-DC变换器、液晶背光源高压交流电用的DC-AC逆变器等感性元件，均应大幅度降低其中铁氧体磁芯的磁损耗，以达到电子设备低发热、高节能之目的。

一般来说，软磁铁氧体材料主要有锰锌铁氧体和镍锌铁氧体。其中，锰锌铁氧体相对于镍锌铁氧体具有高的饱和磁通密度Bs、高的起始磁导率μi、低的损耗等特点，但是，因为锰锌材料晶粒结构致密，电阻率一般在10⁶Ωm数量级，其磁化过程以畴壁位移为主，在低频下就发生畴壁共振，所以锰锌铁氧体磁芯的应用频率和电阻率较低，在电子设备日益小型化、高频化的趋势下，电感元件的磁芯很容易就与接近其的铜芯线发生高压击穿；为此，磁芯与线圈端子、引出线之间就必须要保持相当大的绝缘距离，或采取严密的绝缘措施，才能确保必要的绝缘耐压，但这样势必导致变压器体积增大。反之，镍锌材料属于多孔细晶粒结构，其电阻率高，一般在10⁷Ωm数量级，其磁化过程是畴壁转动为主，而以畴壁转动为主则是在高频下发生自然共振，因此镍锌材料不仅电阻率高，其应用频段也较锰锌材料的高；如果采用电阻率在10⁷Ωm以上的镍锌系铁氧体，则所述绝缘、耐压问题就容易解决，但现有居里温度较高的镍锌铁氧体材料，其饱和磁通密度Bs、起始磁导率μi又远不够高，而磁芯损耗却相对较高。因此，对于某些电子设备中输出电压很高的变压器、特别是对于液晶背光源的变频器磁芯而言，目前上述两种铁氧体材质磁芯的任何一种，都不能实际满足它们在小型化、集成化、多功能化、高频化上的发展需要。

在有关上述的领域，公开号为JP2003-300774A的日本专利申请文件公开了一种磁性铁氧体材料，其中含有如下主成分：氧化铁换算成Fe₂O₃的含量在48.5～50.5mol％的范围内，氧化铜换算成CuO的含量在3～12mol％的范围内，氧化锌换算成ZnO的含量在24～36mol％的范围内，其余为氧化亚镍，作为副成分V₂O₅在0.15wt％以下，而该磁性铁氧体材料在20～140℃的温度区域内的磁芯功率损失有最小值，在50kHz、150mT条件测定磁芯损耗最小值在250kW/m³以下，饱和磁通密度在300mT以上。