[发明专利]宽温宽频高居里点低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽温宽频高居里点低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法，属于铁氧体磁性材料技术领域。

背景技术

近年来，世界各大铁氧体公司竞相提高锰锌铁氧体材料技术性能，以适应日益拓展的应用领域，在IT产业、电力电子、照明电子等用户的苛求下，一种求新、求全的理念，已逐渐主导着铁氧体软磁材料的研发方向。这就是要求材料具有更高的饱和磁通密度Bs，更好的直流叠加特性，更低的比损耗系数tgδ/μ_i(包括高磁通密度下的功耗Pc)和总谐波失真系数(THD)以及更宽的使用频率和更广的使用温度范围。因此，锰锌铁氧体材料的研究已经进军到了低温、高温和更宽与更高频段领域。深入分析各公司材料性能指标及各种特征曲线后，可以看出，当使用频率：

f＜250kHz时，选用类同于TDK公司的PC40、PC44材料，功耗明显低于PC50，特别是当B＜100mT，f＜100kHz时，PC40占有价格和性能优势，没必要选用PC50；

250kHz＜f＜300kHz时，PC44功耗最低，PC50其次，PC40功耗最大，这是PC44独占的市场范围；

300kHz＜f＜1MHz时，PC50功耗最低；

1MHz＜f＜10MHz时，选用类同于FERROXCUBE公司3F4、3F45型材料；

f＞10MHz时，目前只有Ni-Zn铁氧体材料才能当此重任，故选用4F1。

基于以上思维，各材料制造厂家早就在积极寻求一种宽温宽频高居里点低剩磁材料，以期取代名目众多的高频低功耗铁氧体材料。

绿色环保电磁感应无极灯的广泛应用与性能提高，促进了这种材料的 开发与量产，由于突破了传统的白炽灯、气体放电灯的发光机理，无极灯已成为国际公认的第四代节能环保新光源。高光效、长寿命、高显色、光线稳定等特点，更使其迅速风靡世界。因而其电磁能量转换的核心部件高性能磁心也随之热销市场。

高频无极灯用磁心大都使用镍锌铁氧体材料，因为设计在发光体中间位置的内置式电磁发生器，距被激活的荧光粉有很大距离，所以必需使用高达2.65MHz的频率产生足够大的电磁能量，才能使之激活发光。但2.65MHz高频振荡产生的电磁幅射、射频干扰问题进行的技术处理，既阻碍了灯的透光效率，过高的灯体温度又影响了这种无极灯的光衰和使用寿命，还极大地增加了制造成本。

低频无极灯工作在200～300KHz中低频率状态下，通常使用锰锌铁氧体磁心，其外置式结构利于实现向大功率、超大功率(200W-1000W)灯具发展，所以适用于高大宽广照明区域，而且效率很高。相对于200KHz左右的振荡频率，在EMC、EMI技术处理手段上就很容易达标，制造工艺相对难度也小了很多。仁者见仁，智者见智，内置和外置这两种结构各有所长，目前并存于无极灯行业各显神通，如何生产二者皆可兼用的高性能磁心，则成了磁材厂家的困难课题。

这两种工作状态对软磁铁氧体材料性能的要求都特别苛刻，既要极低温度[-40℃以下]具有足够的磁导率，启动高频振荡，又要相当高的居里温度[+280℃以上]以维持不停振，还要在如此宽温范围保持较高磁通密度和较低功耗，这是非常大的一个矛盾。镍锌材料有高频、高居里点特征，但超低温磁导率低，使线圈感量不足难以启动，且材料功耗较大，灯具发热过高；锰锌材料虽有高磁密低功耗优势，但居里点和频率却难上去，高温易停振，灯具体积较大。

中国专利申请(CN101183582A)公开了一种高饱和磁通密度低损耗NiMnZn功率铁氧体材料，它通过优选配方和掺杂，特别是加入2～4mol％NiO，得到了饱和磁通密度Bs1194A/m，100℃下大于460mT，高频功耗500kHz 50mT 100℃下小于150kw/m³，但丝毫没提及宽温宽频特性和居里点高低，因而其应用范围有限，且成本较高。

又如中国专利申请(CN1749209A)公开了一种高饱和磁通密度、低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法，它通过掺杂和工艺控制，得到了100kHz、200mT、45℃时低于245kw/m³的功耗和1194A/m、50mT、25℃时饱和磁通密度高于535mT的结果，但同样没有高、低温和高频特性的介绍，显然其使用范围相当有限。