[发明专利]功率型低温烧结NiZn铁氧体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁氧体材料领域，特别涉及一种功率型低温烧结NiZn铁氧体材料及制备方法。

背景技术

低温烧结铁氧体材料的磁损耗主要由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三部分组成，磁滞损耗是磁损耗分量中的主要损耗，也是材料功耗特性改善的主要目标。

目前在片式电感领域得到工程化应用的电感型低温共烧NiZn铁氧体材料(主要为NiCuZn系)，降低磁滞损耗通常采用在配方中加入适量高 Q离子Co，利用加钴带来的叵明伐效应冻结畴壁以提高高频Q值及磁损耗突增临界场hc，并控制Fe²⁺含量来降低K₁，使K₁≈0的K₁-T曲线谷点温度与P_hv-T曲线谷点温度相对应的方法；由于受低温共烧烧成温度条件（900℃左右）的限制，为降低烧结温度，通常采用NiZn高Cu配方配合添加低熔点物Bi₂O₃的方法来达到目的。通过已有技术只能制得电感型低温共烧NiZn铁氧体材料，该类低温共烧铁氧体材料因为通常采用NiZn高Cu加Co配方配合添加低熔点物Bi₂O₃降低烧结温度的方法来达到目的，普遍存在功率损耗大（Pv>500kW/m³（20℃，1MHz，30mT）），功率承受能力低，在大电流、高压通过时损耗高，发热量大等问题，只能用于常规小型化片式电感和小功率微磁变压器，不能用于对器件发热控制较为严格的大电流电感器、功率型微磁变压器、功率电源变换器、模块电源变压器等领域，在片式功率器件中的应用受到限制，而Ferroxcube公司典型的高温烧结功率铁氧体3F4材料Pv是130kW/m3（100℃，1MHz，30mT）、≤300kW/m3（20℃，1MHz，30mT）。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种功率型低温烧结NiZn铁氧体材料及制备方法，用以解决现有技术材料在片式功率器件中的应用受到限制的问题。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种功率型低温烧结NiZn铁氧体材料，由主成分和辅助成分组成，所述主成分由粉末状氧化物NiO、ZnO、Fe₂O₃制备，辅助成分为纳米级杂质；所述主成分添加Co冻结畴壁，主成分中的金属离子摩尔比含量Co离子含量≤0.030摩尔、Zn离子含量≤0.800摩尔、Fe离子含量≤1.950摩尔。

作为本发明的进一步改进：所述纳米级杂质包括但不限于Co₂O₃、CuO、V₂O₅氧化物，纳米级杂质中质量百分比含量为Co₂O₃含量≤0.300%、V₂O₅含量≤0.700%。

本发明同时提供了一种功率型低温烧结NiZn铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：干法高频振混控制主成分和辅助成分的混料时间为（30～120）分钟；湿法磨主成分和辅助成分时间为（2～7）小时；预烧结温度为（700～900）℃。

作为本发明的进一步改进：所述主成分由粉末状氧化物NiO、ZnO、Fe₂O₃制备，辅助成分为纳米级杂质；所述主成分添加Co冻结畴壁，主成分中的金属离子摩尔比含量Co离子含量≤0.030摩尔、Zn离子含量≤0.800摩尔、Fe离子含量≤1.950摩尔。

作为本发明的进一步改进：所述纳米级杂质包括但不限于Co₂O₃、CuO、V₂O₅氧化物，纳米级杂质中质量百分比含量为Co₂O₃含量≤0.300%、V₂O₅含量≤0.700%。

本发明的有益效果是：本发明的功率型低温烧结NiZn铁氧体材料，适于在LTCF片式功率器件中应用，其技术指标为：磁导率≤700、功耗Pv≤300kW/m³（20℃，1MHz，30mT）、饱和磁通密度Bs>320 mT（1.2KA/m）、烧结温度900℃左右。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。