[发明专利]一种低损耗纳米铁氧体磁性材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种低损耗纳米铁氧体磁性材料及其制备方法，属于烧结铁氧体技术领域。本发明铁氧体是由Fe₂O₃、MgO、BaO、InN、Bi₂O₃、表面修饰的Ni粒子、Mn₃O₄/Ce纳米粒子、高岭土、余量Mn₃O₄制备而成。本发明添加表面修饰的Ni粒子和Mn₃O₄/Ce纳米粒子，Ni粒子的加入促进Mn₃O₄/Ce纳米粒子在铁氧体原料中的均匀分散。Mn₃O₄/Ce纳米粒子，可有效提高晶界电阻率，提高电阻率，降低损耗，并有效提升材料的力学性能。表面修饰的Ni粒子和Mn₃O_4/Ce纳米粒子两者协同作用，共同实现了铁氧体磁性材料综合性能的提升。

技术领域

本发明属于烧结铁氧体技术领域，具体涉及一种低损耗纳米铁氧体磁性材料及其制备方法。

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。

为降低损耗，会增加一种会几种金属元素掺杂，而金属元素的掺杂，一定程度会降低磁芯的磁导率和整体强度。现有的铁氧体抗裂纹技术方案是采用聚合物与铁氧体复合共挤成型，将铁氧体与柔性的改性聚合物进行共混，利用聚合物的抗撕裂的特点来提高铁氧体材料的韧性。此方法存在聚合物与铁氧体结合性差，机械性能不强，磁导率低等缺点。更为突出的是，此种方法不能制备烧结型铁氧体磁片，因聚合物在烧结中会分解。正因为如此，要制备高磁导率低损耗的铁氧体材料就不能使用此种方法。另外，传统的铁硅铝合金与树脂复合柔性材料中，因铁硅铝合金颗粒需要有统一的固定形状，并且要求金属颗粒在树脂中的排列有一定的取向，否则初始磁导率会很低。即使是金属颗粒在树脂中的取向很好，由于含有一定量的树脂，材料的初始磁导率也不会很高，但由于含有金属，材料的电阻率却较高。材料的这些缺点会导致电磁感应式无线充电设备效率低，电池等充电设备热效应明显，充电不安全。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种高磁导率、低损耗、高强度的铁氧体磁性材料

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：