[发明专利]一种4元配方超高Bs锰锌铁氧体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁铁氧体材料相关技术领域，尤其是指一种4元配方超高Bs锰锌铁氧体材料及制备方法。

背景技术

随着电子产品的不断小型化，相应的电源必须要实现高功率密度设计。要实现电源的高功率密度，其中电子元器件中的磁心小型化、扁平化是其中的关键。而要实现磁芯的小型化、扁平化和电源的高功率密度设计就需要高Bs、低损耗的磁性材料。

在一些新能源光伏逆变器和充电桩等大功率变压器设计领域，需要同时考虑小体积设计和温升设计。常规的功率铁氧体材料高温100℃的饱和磁通密度Bs普遍只有400mT左右，即使是现在TDK公司推出的高Bs材料PC90，在高温100℃条件下饱和磁通密度Bs为450mT，且100℃下的损耗小于320kw/m³。其Bs值仍然不能满足光伏行业以及汽车领域等需要更高Bs的应用。目前较多设计采用金属磁粉芯，应用较为广泛的是铁硅铝材料，其高温Bs为900mT左右。但是其磁芯功率损耗很高，为4000kw/m³，如此高的功率损耗也限制了其本身高Bs特性的应用。所以开发一种更高Bs且低损耗的铁氧体材料就显得更加重要。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种高Bs且低损耗的锰锌铁氧体材料及制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种4元配方超高Bs锰锌铁氧体材料，包括三氧化二铁、氧化锰、氧化锌和氧化镍，其中各成分以摩尔分数为计量，所述Fe₂O₃含量为59.4～67.7mol％，所述MnO含量为12.1～20.2mol％，所述ZnO含量为12.2～20.6mol％，所述NiO含量为1.2～8.3mol％。

作为优选，还包括辅助成分，主要为碳酸钙和二氧化钛，其中还有三氧化钨、三氧化钼和五氧化二铌中的一种或多种，以质量分数的ppm为计量，所述碳酸钙含量为400ppm～1000ppm，二氧化锆含量为100～300ppm，WO₃含量为100～500ppm，所述MoO₃含量为100～600ppm，所述Nb₂O₅含量为100～450ppm。其中：碳酸钙和二氧化锆的使用量为制备常规锰锌铁氧体材料的使用量。

本发明还提供了一种4元配方超高Bs锰锌铁氧体材料的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)将Fe₂O₃、MnO、ZnO、NiO组成的原材料在砂磨机中混合，烘干后，在10Mpa压力下压成圆饼，然后进行预烧；

(2)以预烧后的粉料质量为基准，加入相应量的辅助成分进行二次砂磨，二次砂磨料浆烘干做粒度测试；

(3)加入PVA后进行喷雾造粒，成型为标准环形磁芯进行烧结。

作为优选，在步骤(3)中，烧结工艺如下：保温温度1340℃～1380℃；从600℃～保温段的温度，升温速率3～15℃/min；保温段的氧气浓度0～4.5％；降温时，氧气浓度按平衡氧气浓度进行气氛保护降温。其中：保温段所用的时间为制备常规锰锌铁氧体材料所用的时间，而降温采用的工艺也为制备常规锰锌铁氧体材料所采用的工艺。

作为优选，制备所得的锰锌铁氧体材料在50Hz，1194A/m测试条件下，25℃时，饱和磁感应强度Bs大于600mT；100℃时，饱和磁感应强度Bs大于500mT。

作为优选，制备所得的锰锌铁氧体材料在100kHz，200mT测试条件下，25℃时，功率损耗小于1000kw/m³；60℃时，功率损耗小于800kw/m³；100℃时，功率损耗小于1250kw/m³。

本发明的有益效果是：具有高Bs、低损耗的特点；可以充分利用其高Bs特性，并且温升也能得到满足；同时材料成本也远远低于磁粉芯材料，能更好的满足大功率高功率密度电源变压器设计的性能和成本需求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：