[发明专利]一种宽温低损耗功率锰锌铁氧体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功率锰锌软磁铁氧体技术领域，具体涉及一种宽工作温度范围、低功率损耗的锰锌铁氧体材料制备方法。

技术背景

当前信息产业快速发展，已经成为世界经济的重要支柱产业之一，因此作为信息产业重要基础功能材料的软磁铁氧体已经成为全球新材料行业的重要组成部分，而且软磁铁氧体材料的需求量将持续增加。

目前市场上3G、4G手机和固定可视电话机的需求量迅速增长，4C（计算机、通信、光电、内容服务）市场发展迅速，移动交换机逐步发展至小型化及无人管理化，程控交换机快速发展，云服务、便携计算机数量巨大，使得对高频率、小型化、高性能、低损耗磁性材料的需求日益增加。

绿色照明是指通过提高照明电器和系统的效率、减少发电排放的大气污染物和温室气体。绿色照明工程的出发点不仅仅是经济效益，更重要的是减少发电量，从而降低非可再生资源燃煤的消耗量。以紧凑型荧光灯代替白炽灯为例，可以节约70%以上的电消耗，同时高效电光源可使冷却灯具散发出热量的能耗明显减少。目前，全球范围内，欧盟、俄罗斯、日本、澳大利亚、加拿大、韩国和美国都已出台关于淘汰白炽灯的相关政策，目的在于大力推广节能灯。就我国而言，白炽灯与节能灯的使用比例约为8∶1，而我国目前有大约30亿只白炽灯。2012年，我国节能灯的普及率在15%左右，而美国的节能灯普及率也只有20%左右。因此，节能灯市场前景十分广阔。而绿色照明工程需要大量的锰锌铁氧体材料用于制造低能耗荧光灯，每盏节能灯对软磁铁氧体材料的消耗量在0.2-0.5公斤左右，需求量巨大。

随着人们对节能环保要求越来越高，电源适配器、开关电源、充电器等外置电源作为高效、节能供电产品也在这一计划要求中。欧盟正在独立推进外部电源（电源适配器、开关电源、充电器）的自愿性和强制性计划，以进一步提高外部电源的能效要求。而美国能源部（DoE）也在2013年发布了一则建议规则制定的公告，也就是DoE VI，主要针对电源适配器、开关电源和充电器产品。新的能效标准对平均效率和待机功耗都提出了更高的要求，传统的功率锰锌铁氧体材料已经不能满足人们对电源效率的要求，迫切需要损耗更低、稳定性更好、适用温度范围更宽的新材料。

发明内容

针对节能环保电源产品新要求，本发明的目的是提供一种工作温度范围更宽、功率损耗更低、温度稳定性更好的功率锰锌铁氧体材料，该材料具有以下优良的综合性能：较高的初始磁导率、更宽的工作温度范围、更低的功率损耗，有利于电源效率的提高，满足电源产品向高功率密度、高稳定性、节能环保方向发展的需求。

本发明解决技术问题的主要原理是：采用Fe₂O₃/ZnO摩尔比大于5%的富铁配方，在副成分中加入CaCO₃ 与Nb₂O₅、Bi₂O₃组合掺杂优化晶粒多孔结构，降低高频段相对损耗因子；在副成分中加入Co₂O₃减小材料损耗温度系数；采用特殊的预烧气氛工艺控制预烧粉体电磁物理特性，减小材料的比损耗因子。 

本发明所采取的技术方案是：

第一个方面，一种宽温低损耗功率锰锌铁氧体，在0℃~140℃温度范围内、10kHz~300kHz频率范围内，具有优良的功率损耗P_cv，用于电源适配器、开关电源、充电器、LED驱动电源中，能有效降低设备损耗，提高电源平均效率和空载效率，满足应用于恶劣环境条件下的需求，其包括主成分和副成分，主成分为：氧化铁、四氧化三锰和氧化锌；所述主成分以各自标准物计的含量如下：

Fe₂O₃：52.5mol%~53.5mol%，

ZnO：8.0mol%~10.0mol%，

其余为Mn₃O₄；

所述副成分包括碳酸钙、五氧化二铌、氧化铋和氧化钴，相对所述主成分总量，所述副成分以其各自标准物CaCO₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃和Co₂O₃计的总含量为0.05wt%~0.75wt%。