[发明专利]一种温敏铁氧体材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁氧体材料，尤其涉及一种温敏铁氧体材料。

背景技术

温敏磁控开关通常由干簧管、软磁磁环、永磁磁环等组成，其工作原理是，将软磁材料居里点设计在所需的受控温度点附近，由于在居里点附近，软磁材料的磁导率急剧变化，当外界温度由低升高穿越居里温度时，软磁环的磁导率迅速下降，通过干簧管的磁通密度减小，使干簧管的状态发生改变，簧片接通或断开；当外界温度由高降低穿越居里温度时，软磁环的磁导率迅速增加，通过干簧管的磁通密度增大，使干簧管的状态发生改变，簧片接通或断开，从而实现其温度控制开关状态。

温敏磁控开关控温精度远高于双金属片，另外，热敏电阻相比，它本身具有开关动作功能，结构简单可靠。因此，在汽车、空调、办公设备、家用电器等领域正获得越来越广泛的使用。

温敏磁控开关的控温精度实际上包括两个参数，即动作温度的一致性，也叫动作温度精度以及滞后温度。动作温度的一致性取决于温控开关两核心部件：温敏软磁材料和干簧管的工艺一致性，其中温敏软磁磁心的居里温度的一致性以及磁心在居里温度附近的磁导率变化率的一致性更为重要；而滞后温度则直接和软磁磁心的磁性参数有关，该磁性参数包括：软磁磁心在居里温度附近的磁导率变化率，以及软磁磁心的导热系数与尺寸等。

现有温敏磁控开关其软磁材料的居里温度介于-40～160℃范围内，范围还比较窄。而且温控开关的滞后温度，通常≤7℃，最高精度只能达1℃；动作温度精度，通常≤±3.5℃，最高精度只能达±1℃，而且额定电流越大，动作温度精度越差。因此，现有的温控开关其滞后温度和动作温度精度还不能达到≤0.5℃的水平。

其主要原因是现有的温敏软磁材料其磁导率小于4500，在居里温度附近的的磁导率变化最大斜率还不能大于400/℃。在中国发明专利(授权公告号CN 1194934C)中，公开了一种热敏锰锌铁氧体材料的制备方法。采用的原材料为Fe2O3，ZnO，CuO及Mn3O4，其中Fe、Zn、Cu和Mn的重量百分比含量范围分别为31～50、12～20、2～17和5～12。即采用的是MnZnCu铁氧体材料体系，该发明制备的材料性能，其居里温度介于-40～160℃范围内，范围还比较窄，磁导率大于2000，但小于3600，磁导率温度变化的最大斜率大于137/℃，但小于240/℃，密度高于4.5g/cm³。因此，该发明制备的材料性能，其磁导率小于3600，磁导率温度变化的最大斜率小于240/℃，还远远达不到磁导率大于4500，在居里温度附近的磁导率变化最大斜率大于400/℃的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够使磁导率大于4500，在居里温度附近的磁导率变化最大斜率大于400/℃，其居里温度介于-50～210℃范围内的温敏铁氧体材料。

一种温敏铁氧体材料，其特征是，该铁氧体材料包括主成分和辅助成分，主成分包含换算为(摩尔比)：Fe2O3：45～58mol％，ZnO：10～45mol％，余量为MnO；辅助成分包括Na2CO3、SnO2、ZrO2，所述辅助成分相对于主成分总量含量如下(重量比)：Na2CO3：0.01～0.12wt％、SnO2：0.02～0.25wt％、ZrO2：0.01～0.15wt％。根据所需要的居里温度Tc，可以在上述主成分范围中选取不同的配方及添加适量的辅助成分，居里温度Tc的范围可以在-50～210℃范围内。

下面，对本发明的主成分和辅助成分的数值范围的限定理由进行说明。

当Fe2O3的组成小于45mol％，或ZnO的组成大于45mol％时，铁氧体材料的起始磁导率较低。当Fe2O3的组成大于58mol％，或者ZnO的组成小于10mol％时，铁氧体材料的起始磁导率同样较低，而且在居里温度附近磁导率变化斜率较小。

本发明涉及的铁氧体，作为辅助成分，通过加入0.01～0.12wt％的Na2CO3、0.02～0.25wt％的SnO2、0.01～0.15wt％的ZrO2，能够有效降低铁氧体的烧结温度，提高铁氧体的烧结密度，增加铁氧体材料的平均晶粒尺寸，从而获得较高起始磁导率以及在居里温度附近获得尽可能大的磁导率变化斜率。