一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料制造技术

本发明专利技术涉及提供了一种解决同时具有高频、大磁场应用，宽温低损耗特性的问题的新配方，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料，主成分为Fe2O3、MnO与ZnO，按Fe2O3、MnO与ZnO总量计算的含有53.0‑55.0mol％的Fe2O3，5.5‑7.5mol％的ZnO，余量为MnO。

A MnZn Ferrite Material with Wide Temperature and Low Loss Applied to High Frequency and Large Magnetic Field Transformer

The present invention provides a new formula for solving the problems of high frequency, large magnetic field application and wide temperature and low loss characteristics. High frequency, large magnetic field, wide temperature and low loss soft magnetic ferrite material, whose principal components are Fe2O3, MnO and ZnO, contains 53.0 55.0 mol% Fe2O3 and 5.5 7.5 mol% ZnO calculated according to the total amount of Fe2O3, MnO and ZnO. The margin is MnO.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料
本专利技术涉及铁氧体材料
，尤其涉及一种应用于高频(500kHz)大磁场(70mT)变压器的具有宽温低损耗特性的MnZn铁氧体材料。
技术介绍
电子设备一直在向小型化、薄型化、高效率的方向发展。变压器作为电子设备的核心器件，其小型化一直是电子行业的发展方向。根据变压器输入功率的公式：Pin＝C*f*B*Ae*Wd……①其中，Pin为输入功率，C和Wd未系数，f为工作频率，B为工作磁场大小，Ae为有效磁芯截面积。为了降低磁芯体积，即降低Ae，需提高f*B的值，而提高工作频率f是常规的使用手段。根据磁芯的损耗公式：PL＝Kh*B3*f+Ke*B2*f2+Pr……②其中PL是磁芯总损耗，Kh是磁滞损耗系数，Ke是涡流损耗系数，B是应用的磁场，f是应用的频率，Pr是剩余损耗，在500kHz条件下由于其值仍然较小，可以忽略不计。通过公式②，可以看出，如果使用频率提升，为了保持PL处于较低水平，必须同时降低B。根据公式①，为了小型化，需要提高B*f，根据公式②，为了维持较低的功率损耗，提高f的同时，必须降低B，两者是矛盾的关系。常规的功率铁氧体使用的条件一般是：f＝100kHz，B＝200mT；本专利技术的条件是：f＝500kHz，B＝70mT。本专利技术的B*f是一般条件的1.75倍，理论上，可以使磁芯体积缩小42.86％。常规的功率铁氧体(f＝＝100kHz，B＝200mT)功耗水平一般在250-400mW/cm3。而本专利技术的功率铁氧体(f＝500kHz，B＝70mT)的功耗水平在200mW/cm3以下，变压器转化效率还可以进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决解决同时具有高频、大磁场应用，宽温低损耗特性的问题而提供了一种应用于高频(500kHz)大磁场(70mT)变压器的具有宽温低损耗特性的MnZn铁氧体材料。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料，主成分为Fe2O3、MnO与ZnO，按Fe2O3、MnO与ZnO总量计算的含有53.0-55.0mol％的Fe2O3，5.5-7.5mol％的ZnO，余量为MnO。作为优选，相对于主成分的总重量还包含如下含量的第一副成分：Co2O3为0.3-0.5wt％。作为优选，相对于主成分的总重量还包含如下含量的第二副成分：CaCO3为0.06-0.1wt％，Nb2O5为0.01-0.03wt％，ZrO2为0.01-0.03wt％。作为优选，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料通过以下方法制备：(1)配料按照配比，分别以Fe2O3、MnO、ZnO形式计算比例，称取Fe2O3、Mn3O4、ZnO三种原料，然后在砂磨机中加入去离子水进行混合和破碎，时间40分钟，循环混合10分钟后进行喷雾造粒；(2)预烧将喷雾料放入预烧炉中，在750℃下进行预烧，时间3个小时；(3)二次砂磨在预烧料中加入以下按预烧料重量百分比的辅助成分：CaCO3：0.08wt％，Nb2O5：0.02wt％，ZrO2：0.02wt％；然后将粉料放入砂磨机中加入去离子水进行二次砂磨，砂磨时间90分钟；(4)喷雾造粒和成型在二次砂磨料中加入0.08wt％的PVA，以及0.004wt％的消泡剂，然后在喷雾塔中进行喷雾造粒成50-200μm的颗粒；将颗粒成型成密度为3.10-3.20g/cm3的H12.5*7.5*5mm标准样环毛坯；(5)烧结烧结曲线：常温到最高温度，升温速度3℃/min，空气；最高温度为1160-1230℃，保温5h，氧气浓度0.8％-1.6％；降温到900℃，降温速度为1.67℃/min，按照平衡氧气浓度设定；降温到常温，降温速度为3℃/min，氮气；(6)测试将烧结好的样环用CH3302测试磁导率，用日本岩崎公司的SY8218仪器进行功耗Pcv及饱和磁通密度Bs的测试。高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料具有如下性能：μi[25℃]＝1100±25％(@1KHz，0.25mT)；Bs[100℃]≥400mT(@50Hz，1194A/m)；Pcv[25℃]≤120kW/m3(@500KHz，70mT)；Pcv[100℃]≤150kW/m3(@500KHz，70mT)；Pcv[120℃]≤180kW/m3(@500KHz，70mT)。本专利技术的有益效果是本专利技术提供了一种解决同时具有高频、大磁场应用，宽温低损耗特性的问题的新配方。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术作进一步的解释：高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料通过以下方法制备：(1)配料按照配比，分别以Fe2O3、MnO、ZnO形式计算比例，称取Fe2O3、Mn3O4、ZnO三种原料，然后在砂磨机中加入去离子水进行混合和破碎，时间40分钟，循环混合10分钟后进行喷雾造粒；(2)预烧将喷雾料放入预烧炉中，在750℃下进行预烧，时间3个小时；(3)二次砂磨在预烧料中加入以下按预烧料重量百分比的辅助成分：CaCO3：0.08wt％，Nb2O5：0.02wt％，ZrO2：0.02wt％；然后将粉料放入砂磨机中加入去离子水进行二次砂磨，砂磨时间90分钟；(4)喷雾造粒和成型在二次砂磨料中加入0.08wt％的PVA，以及0.004wt％的消泡剂，然后在喷雾塔中进行喷雾造粒成50-200μm的颗粒；将颗粒成型成密度为3.10-3.20g/cm3的H12.5*7.5*5mm标准样环毛坯；(5)烧结烧结曲线：常温到最高温度，升温速度3℃/min，空气；最高温度为1160-1230℃，保温5h，氧气浓度0.8％-1.6％；降温到900℃，降温速度为1.67℃/min，按照平衡氧气浓度设定；降温到常温，降温速度为3℃/min，氮气；(6)测试将烧结好的样环用CH3302测试磁导率，用日本岩崎公司的SY8218仪器进行功耗Pcv及饱和磁通密度Bs的测试。实施例1Fe2O3＝53.0mol％、ZnO＝7.5mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.5wt％。性能：见表1，下同实施例2Fe2O3＝54.0mol％、ZnO＝6.5mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.4wt％。实施例3Fe2O3＝55.0mol％、ZnO＝5.5mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.3wt％。对比例1Fe2O3＝52.5mol％、ZnO＝8.0mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.5wt％。对比例2Fe2O3＝55.5mol％、ZnO＝5.0mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.2wt％。对比例3Fe2O3＝55.0mol％、ZnO＝5.5mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.2wt％。对比例4Fe2O3＝53.0mol％、ZnO＝7.5mol％、MnO＝39.5mol％、Co2O3＝0.6wt％。实施例及对比例说明：1.对比例1中，Fe2O3含量过低，ZnO含量过高，整体损耗升高，各温度段均超过标准。2.对比例2中，Fe2O3含量过高，25℃的损耗扔保持较低水平，但高温部分，尤其是120℃损耗超过标准。3.对比例3中，Co2O3含量过低，K1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，其特征在于，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料，主成分为Fe2O3、MnO与ZnO，按Fe2O3、MnO与ZnO总量计算的含有53.0‑55.0mol％的Fe2O3，5.5‑7.5mol％的ZnO，余量为MnO。

【技术特征摘要】
1.一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，其特征在于，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料，主成分为Fe2O3、MnO与ZnO，按Fe2O3、MnO与ZnO总量计算的含有53.0-55.0mol％的Fe2O3，5.5-7.5mol％的ZnO，余量为MnO。2.根据权利要求1所述的一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，其特征在于，相对于主成分的总重量还包含如下含量的第一副成分：Co2O3为0.3-0.5wt％。3.根据权利要求1或2所述的一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，其特征在于，相对于主成分的总重量还包含如下含量的第二副成分：CaCO3为0.06-0.1wt％，Nb2O5为0.01-0.03wt％，ZrO2为0.01-0.03wt％。4.根据权利要求3所述的一种应用于高频大磁场变压器上的宽温低损耗MnZn铁氧体材料，其特征在于，高频大磁场宽温低损耗软磁铁氧体材料通过以下方法制备：(1)配料按照配比，分别以Fe2O3、MnO、ZnO形式计算比例，称取Fe2O3、Mn3O4、ZnO三种原...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭，严正信，肖时勇，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33