[发明专利]宽温低损耗高阻抗MnZn软磁铁氧体材料及制备方法

说明书

宽温低损耗高阻抗MnZn软磁铁氧体材料及制备方法，属于铁氧体材料制备技术领域。本发明的铁氧体材料包括主成分和添加剂，其特征在于，主成分包括主料和辅料，所述主料包括52.0～55.0mol％Fe₂O₃和9.5～12.5mol％ZnO，余量为MnO，以主料的重量为计算基准，辅料为0.03～0.05wt％的CaO；按主成分的重量为计算基准，以氧化物计算，添加剂包括：0.05～0.08wt％纳米BaTiO₃、0.001～0.05wt％Bi₂O₃、0.001～0.035wt％CaO、0.001～0.02wt％Nb₂O₅、0.003～0.20wt％HfO₂、0.08～0.30wt％Co₂O₃。本发明可实现显微结构调控，从而获得高阻抗、较高起始磁导率、宽温低损耗。

技术领域

本发明属于铁氧体材料制备技术领域，特别涉及宽温低损耗(P_L)、高阻抗(Z)MnZn铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

开关电源是现代电子信息技术特别是电子计算机中最重要的组成部分之一，因其小、轻、高效与节能等优势而在电子信息、电力电子技术等行业获得了广泛的应用。随着电力电子技术和功率电子学的持续发展，电子整机系统向多功能化、集成智能化、小型轻量化及平面贴装化方向的发展趋势促使MnZn功率铁氧体材料向高频化方向和超低功耗方向发展。特别是新型节能电光源和环保节能汽车市场的兴起，使得研制出具有较高起始磁导率(μ_i)、高饱和磁感应强度(B_s)、高电阻率(ρ)、高阻抗(Z)和宽温低损耗(P_L)的MnZn功率铁氧体材料具有重要意义。

对于工作于中频高磁通(100kHz,200mT)条件下的MnZn功率铁氧体材料，剩余损耗可以忽略，其磁心损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗组成。因此，降低MnZn铁氧体磁滞损耗和涡流损耗，从而，使其在宽温范围内保持较低的磁心损耗是一个有效的技术途径。总体上，影响MnZn功率铁氧体材料损耗的因素可以分为两个方面：一是材料主配方和添加剂；二是制备工艺条件。材料的主配方在一定程度上决定了材料的内禀属性，而通过添加剂以及对工艺条件的有效调整，可在一定程度上控制铁氧体材料的显微结构及电磁特性，从而对铁氧体材料的磁性能产生显著的影响。MnZn铁氧体的磁滞损耗是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线所引起的被材料吸收掉的功率，一方面与铁氧体内禀属性相关，另一方面和显微结构有着密切联系，即较大且均匀的晶粒可以有效降低磁滞损耗；MnZn铁氧体的涡流损耗起源于交变磁场的电磁感应所引起的涡流，其与材料电阻率成反比关系，即提高材料电阻率可以有效降低涡流损耗。研究表明，提高MnZn铁氧体材料的电阻率可以通过增加晶界的电阻率来实现，一些氧化物如CaO、SiO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、HfO₂等可以富集于晶界，从而有效提升晶界电阻率。目前，关于高熔点-低熔点复合掺杂对MnZn铁氧体磁性能及电性能影响的研究较少。为此，本发明提出一种具有高阻抗、较高起始磁导率及饱和磁感应强度，同时在宽温度(25～100℃)范围内具有低损耗的MnZn软磁铁氧体材料及其制备方法。

发明内容

本发明主要针对现有技术设计的MnZn铁氧体所存在的宽温低损耗P_L及高阻抗两个关键参数难以同时满足的技术难题，提供一种兼具宽温低损耗及高阻抗特性的MnZn铁氧体材料及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题是：提供一种MnZn铁氧体材料及制备方法，其材料具有高电阻率、高阻抗、宽温低损耗及较高起始磁导率的特性。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，宽温低损耗高阻抗MnZn软磁铁氧体材料，包括主成分和添加剂，其特征在于，主成分包括主料和辅料，