[发明专利]一种高磁导率低损耗铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高磁导率低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法。该材料是由Fe₂O₃ 50‑60％、ZnO 5‑10％、煤矸石5‑10％、磁性纳米材料1.2‑2.1％、InN 0.025‑0.038％、Bi₂O₃ 0.8‑1.2％、MoS₂/Dy纳米材料0.05‑0.08％、SnS₂ 0.4‑0.8％、余量Mn₃O₄制成。该材料的初始磁导率在30000‑55000之间，且在3MHz‑15MHz频率范围内保持低损耗，在f≤15MHz，50mT下100℃功耗≤200Kw/m³，是一种综合性能良好的锰锌铁氧体材料。

技术领域

本发明涉及一种锰锌铁氧体材料，具体的说是一种高磁导率低损耗铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

锰锌铁氧体是软磁铁氧体的一种，属尖晶石型结构。由铁、锰、锌的氧化物及其盐类，采用陶瓷工艺制成。它具有高的起始导磁率。一般在1千赫至10兆赫的频率范围内使用。可制作电感器、变压器、滤波器的磁芯、磁头及天线棒，通常被称为铁氧体磁芯。软磁铁氧体材料是电子工业及信息产业的基础材料，应用广泛。

电子产品是现代社会发展的产物，现如今人们的生活越来越依赖于各种各样的电子产品。而小型化、轻量化、集成化是现代电子产品发展不可逆的趋势，因此作为其内部重要功能模块的开关电源的小型化也成为了现今迫在眉睫的任务。对于开关电源的小型化，目前有两种方法可以实现：一是提高工作频率，频率越高则需要的开关电源模块尺寸就越小；二是采用各种微电子工艺将各个分立器件集成为一块芯片。对于应用在开关电源中的变压器而言，其损耗大小对于整个开关电源模块的效率有着非常重大的影响。变压器的损耗由两部分组成：一是由高频趋肤效应和线圈的等效电阻等因素引起的损耗，称为铜损；二是由磁芯材料在不同工作条件下产生的损耗，称为铁损。对于铜损，通常通过减少绕线匝数、优化线圈结构等方法使其值尽量小；对于铁损，则需要通过选用功耗较低的磁芯材料来改善。随着开关电源开关频率发展得越来越高，对于应用在其中的变压器而言，磁芯材料需要采用比金属磁性材料电阻率更高的软磁铁氧体材料。锰锌铁氧体因其高起始磁导率、高饱和磁感应强度、低功耗等优点一直被广泛地用作开关电源中的变压器磁芯材料。但随着开关电源的开关频率向着MHz级的高频方向发展，传统锰锌铁氧体因其较低的电阻率，其在高频环境下涡流损耗变得显著，其原有的优势也不再明显。且传统的铁氧体的磁导率μi一般在10000-20000左右，对于高磁导率的锰锌铁氧体而言磁导率较低。通常在锰锌铁氧体中掺杂一定量的单一金属或稀土元素可以改善铁氧体材料的某个或某几个性能，不能有效改善其综合性能，而通常对于同时添加多种元素的复合掺杂时，其最终材料的综合性能改善与所选择添加的元素组合配比息息相关，组合中某种元素用量或组合形式均可能对材料性能产生重要的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高磁导率低损耗铁氧体材料，该材料的初始磁导率在30000-55000之间，且在3MHz-15MHz频率范围内保持低损耗，在f≤15MHz，50mT下100℃功耗≤200Kw/m³。

本发明还提供了一种高磁导率低损耗铁氧体材料的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种高磁导率低损耗铁氧体磁性材料，它是由以下质量百分比的原料制成：Fe₂O₃50-60％、ZnO 5-10％、煤矸石5-10％、磁性纳米材料1.2-2.1％、、InN 0.025-0.038％、Bi₂O₃0.8-1.2％、MoS₂/Dy纳米材料0.05-0.08％、SnS₂ 0.4-0.8％、余量Mn₃O₄。