[发明专利]低损耗的钽-硅复合掺杂锰锌铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低损耗的钽‑硅复合掺杂锰锌铁氧体材料及其制备，材料包括主料和掺杂料，主料包括氧化铁、氧化锰和氧化锌，氧化铁、氧化锰和氧化锌的质量比为(68～71):(20～25):(6～9)，掺杂料包括钽和硅。制备为：S1：将主料加入球磨机进行球磨，得到混合料A；S2：将混合料A进行预烧，然后冷却至室温得到预烧料B；S3：将预烧料B和掺杂料加入球磨机进行二次球磨，后烘干得到混合料C；S4：向混合料C中加入聚乙烯醇溶液混合进行喷雾造粒，后过筛得到粉末颗粒；S5：将粉末颗粒放入模具进行压制成型，得到坯件；S6：将坯件在平衡气氛下进行烧结。与现有技术相比，本发明的材料具有较高的饱和磁通密度以及较低的高频损耗。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，尤其是涉及一种低损耗的钽-硅复合掺杂锰锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

锰锌铁氧体作为软磁材料的一种，广泛应用于电力工业设备、家电仪器及信息化技术领域等，是目前产量最大、用量也最大的一种软磁材料，在兆赫兹级别的电子元器件中有着不可替代的作用。随着通信技术和电子产品数字化的发展，对软磁铁氧体和元件提出了新的要求，高性能高磁导率磁芯广泛应用于各类电信及信息用基本材料，如共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器等领域得到了广泛应用。现在电子通讯行业需要铁氧体磁芯具有低磁芯损耗和高磁导率，以满足现在电器设备的微型化和高效率的要求，现有的磁芯材料难以满足上述要求。

专利CN104058739B公开了一种用于变压器的钽基铁氧体磁芯材料，它包括主料和添加剂，所述的主料按照摩尔比包括：57.1-64mol的Fe2O3、16.2-20mol的氧化锰、10.1-15mol的氧化锌、4-5.2mol的氧化铜、0.2-1mol的硼酸锌、1-1.3mol的氧化钡、0.01-0.02mol的稀土复合导磁粉体；添加剂按照占所述铁氧体磁芯材料的重量比计包括：30-50ppm的三聚磷酸铝、10-20ppm的四氯化钛、40-50ppm的硅微粉。该材料中除主料外，粘接剂、粉体分散剂等成分较多，其在后续烧结过程中若控制不当易出现缺陷，成品合格率难以保证。该发明中并未给出相应工艺，仅从最后磁芯的性能上看，其在100kHz时的损耗已接近400W/m³，在兆赫兹级别较难应用。

专利CN106278229A公开了一种高频高磁导率的多用途锰锌铁氧体材料，由以下重量份的原料制备制成：羟基铁粉60-65、三氧化二铁10-15、氧化锰25-27、氧化锌21-23、硅烷偶联剂kh5704-5、有机硅树脂5-7、聚乙烯醇1-2、硅酸钠7-9、碳化钽0.4-0.5、陶瓷粉0.3-0.4、氧化铜0.8-0.9、水适量。该材料中以羟基铁粉作为原料，虽然饱和磁感应强度较高，但其居里温度较低(仅为170℃)，且应用频率仅为120kHz，损耗较高(大于400W/m³)，并未给出详细的磁导率数据，产品小型化化后高饱和磁感应强度的优势在高频下无法体现。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种低损耗的钽-硅复合掺杂锰锌铁氧体材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低损耗的钽-硅复合掺杂锰锌铁氧体材料，包括主料和掺杂料，所述主料包括氧化铁、氧化锰和氧化锌，所述氧化铁、氧化锰和氧化锌的质量比为(68～71):(20～25):(6～9)，所述掺杂料包括钽单质和硅单质。钽-硅复合掺杂锰锌铁氧体材料具有相对较高的起始磁导率(2800～3450)、较高的饱和磁通密度(0.50～0.53T)、较适宜的居里温度(220～260℃)以及较低的高频损耗(305～340kW/m³)。

所述材料中，以材料原料的总质量为100wt％计，掺杂料的总量为200～380PPM，具体地，钽的含量为100～300PPM，优选为100～200PPM，硅的含量为100～200PPM，优选为100～180PPM。