[发明专利]一种高阻抗磁芯烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻抗磁芯烧结工艺，特别是一种关于制造锰锌铁氧体的烧结工艺，属于锰锌高磁导率铁氧体磁性材料的制造领域。

背景技术

由于信息产业的高速发展，以及软磁铁氧体材料将进一步向高频、高磁导率和低损耗的两高一低方向发展，传统的普通软磁铁氧体已经不能满足新兴的信息网络技术的要求，高磁导率材料成为许多新兴的IT技术不可缺少的组成部分。另外，电子技术应用的日益广泛，特别是数字电路和开关电源应用的普及，电磁干扰问题日趋严重。高磁导率软磁铁氧体磁芯能有效地吸收电磁干扰信号，以达到抗电磁场干扰的目的。在这其中，对高导铁氧体要求最重要的一个参数就是阻抗，要求产品在高频下，阻抗特性良好。

在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。

在串联电路中，阻抗可以用公式（1）表示：

Zs=Rs+jωLs   （1）

在并联电路中，阻抗可以用公式（2）表示：

Zp=1／〔（1/ jωLp）+1/Rp〕   （2）

在公式（1）和（2）中：Zs为串联阻抗；ω为角频率=2πf；Ls为串联电感；Rs为串联电阻；Zp 为并联阻抗； Lp为并联电感；Rp为并联电阻；

Zs与Zp都与频率有关，其特性称之为阻抗频率特性，他们与绕组参数有关，在高频的复数磁导率当中，表现为u′和u′′的频率特性。通过控制烧结的气氛，提升晶界间的电阻，改善晶粒大小的一致性，进而提高烧结产品密度，提升产品的阻抗特性。

软磁铁氧体材料的烧结过程是一个物理和化学变化的综合反应过程，它对磁芯几何尺寸和电磁性能起着决定性作用。对高磁导率材料来说，要得到密度高、气孔率低、晶粒大而均匀的铁氧体磁芯，就必须在烧结时严格控制烧结温度、烧结时间和烧结气氛，同时要控制Mn离子和Zn离子的变价、防止出现ZnO的高温挥发引起配方偏移，又要保证铁氧体固相反应完全和抑制巨晶形成。窑炉在烧结过程中升温速度对铁氧体产品的密度、晶粒大小及均匀性有直接关系，升温速度过快将使晶粒尺寸不均匀；升温速度太慢，则烧成的铁氧体密度低，气孔明显增大。

发明内容

本发明目的，在于提供一种高阻抗磁芯烧结工艺，使用本烧结工艺，可使锰锌高磁导率铁氧体磁性材料，具有密度高、晶界电阻率高，气孔率低、晶粒大而均匀的铁氧体，提高其阻抗特性。

本发明的技术方案是：一种高阻抗磁芯烧结工艺，本工艺烧结的材质是高磁导率铁氧体，主要成分为60～64mol％的Fe2O3、8～12mol％的Mn3O4、其余的是ZnO；和副成分的为0.04～0.08wt％的CaCO3、0.04～0.08wt％的Bi2O3、0.02～0.06wt％的MoO3和0.01～0.04wt％的Nb2O5；

用原有氮气氛保护窑炉，采用二次还原气氛工艺，使用钟罩炉进行烧结。

其工艺为：

①升温阶段：在窑炉的升温阶段，窑炉先按自然状态升温，到1000℃时，保温0.5小时，然后缓慢降低温度至900℃，保温2小时，同时加大氮气进入量，降低烧结区的氧含量至0.05-0.10%；产生二次还原的气氛，使正常烧结的铁氧体在晶粒成长的过程中，在晶界之间产生部分微小的气孔，增加晶界电阻率。

②保温阶段：窑炉温度再缓慢升高，在窑炉1350℃以上的保温段，升高氧含量，控制在15-20%，以抑制ZnO的挥发，提升电性能。

③降温阶段：在1150℃时，快速降温。从1150℃降至900℃以下，降速为3小时，同时匹配相应氧含量为，1150℃时0.25-0. 4%，1100℃时0. 1-0.25%，1050℃时0.05-0.1%，1000℃以下时均小于0.03%。

使用本烧结工艺，可使锰锌高磁导率铁氧体磁性材料，具有密度高、晶界电阻率高，气孔率低、晶粒大而均匀的铁氧体，提高其阻抗特性。

高导磁率铁氧体是指磁导率大于4000的铁氧体。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、同功率类材料相比，其最突出的特点就是高电感、同时部分材料还具有高阻抗/频率特性。

附图说明

图1 通常的高阻抗磁芯烧结工艺的烧结曲线图。

图2是本发明一种高阻抗磁芯烧结工艺烧结曲线图。

具体实施方式；