高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法，其按摩尔比例称取主料，于球磨机中混合处理后，在850～980℃的烧结炉内烧结，并保温1～3小时，制得预烧料；进行二次球磨，向得到预烧料中加入辅料进行球磨处理形成粉料；添加第一添加剂及第二添加剂，采用机械进行造粒；在压机上将造粒后的粉料压制成型，将成型后的坯件放入到气氛烧结炉内进行二次烧结，制得高频低功耗锰锌铁氧体材料。本发明专利技术通过调整主料、辅料及添加剂的成分比例，利用微波烧结工艺获得一种在高频条件下也能够进行大功率传输的锰锌铁氧体材料，这种材料晶粒结构细小均匀，气孔少，具有高的晶界电阻率，从而使高频损耗大大降低，使变压器的高温稳定性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法
本专利技术涉及一种软磁低功耗材料
，尤其是涉及一种高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法。
技术介绍
现代电子技术的发展趋势是为用户提供体积更小、更加节约能源的电子设备，为此，就需要体积更小、效率更高的开关电源。显著增加切换频率，是实现以上要求的一种可行方式，通过使用氮化镓GaN的电路，可获得所需高频。2016年为GaN的爆发年，国际上众多大公司如EPC、TI、Navitas等都于近期推出基于GaN的功率驱动及控制芯片，随着新一代的电子开关管技术上的成熟，开关电源系统的频率也由几百kHz跃升至1MHz以上。在开关电源中，变压器占有很大一部分体积，同时也消耗了很大一部分能量。因此，降低变压器中使用的锰锌铁氧体材料的功率损耗就显得尤为重要。为了制造高频低损耗材料，就必须对锰锌铁氧体的损耗机理进行分析和研究，并采取相应的掺杂和工艺。由文献可知，锰锌铁氧体的磁芯损耗可以分为三个主要部分：磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗Pr。这三种损耗在总损耗中各自所占的比例随着工作频率和磁通密度及温度的不同而差别很大，它们可以在一个很宽的范围内变化。在低频下，Ph占优势，因此，形成无点阵缺陷和无气孔的均匀晶粒结构以减小畴壁运动的阻力对减小Ph非常重要，同时也可以降低总损耗。在中频下，Pe所占的比例增大，要降低总损耗，可以通过增大材料电阻率的方法来抑制Pe的增大，此时可以使用CaO-SiO2复合掺杂在晶界形成高电阻层来抑制Pe的增大，但是，晶界层会增大畴壁运动的阻力，从而使Ph增大，因此必须综合考量工艺条件对Ph和Pe的不同影响。而对磁通密度比较低或高频(＞1MHz)条件下剩余损耗Pr就会变得很重要，因此，此时只有设法降低Pr才能降低总损耗。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法，制造过程更加节能，同时所制得的铁氧体材料晶粒结构更加细小均匀，没有异常晶粒的长大，晶界电阻率高，降低了高频涡流损耗，晶粒内部无杂相，对磁畴转动及畴壁位移的阻滞小，减小了的磁滞损耗。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种高频低损耗锰锌铁氧体，包括主料、辅料、第一添加剂及第二添加剂，其中，主料包括53～59mol％的Fe2O3、5～10mol％的ZnO、31～42mol％的MnO，辅料包括0.1～1.5wt％的分散剂、0.5～3wt％的消泡剂、1～3wt％的粘合剂，第一添加剂包括30～80ppm的SiO2、500～3000ppm的CaCO3、200～2000ppm的TiO2及50～600ppm的V2O5，第二添加剂为50～300ppmNb2O5、80～300ppmHfO2、50～300ppmZrO2及50～300ppmTa2O5中的一种或几种。一种高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：按摩尔比例称取主料，于球磨机中混合处理后，在850～980℃的烧结炉内烧结，并保温1～3小时，制得预烧料；进行二次球磨，向得到预烧料中加入辅料进行球磨处理形成粉料；添加第一添加剂及第二添加剂，采用机械进行造粒；在压机上将造粒后的粉料压制成型，将成型后的坯件放入到气氛烧结炉内进行二次烧结，制得高频低功耗锰锌铁氧体材料。在其中一个实施例中，所述气氛烧结炉为微波气氛烧结炉。综上所述，本专利技术高频低损耗锰锌铁氧体及其制造方法通过调整主料、辅料及添加剂的成分比例，利用微波烧结工艺获得一种在高频条件下也能够进行大功率传输的锰锌铁氧体材料，这种材料晶粒结构细小均匀，气孔少，具有高的晶界电阻率，从而使高频损耗大大降低，使变压器的高温稳定性大大提高。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术高频低损耗锰锌铁氧体包括主料、辅料、第一添加剂及第二添加剂，其中，主料包括53～59mol％的Fe2O3、5～10mol％的ZnO、31～42mol％的MnO，辅料包括0.1～1.5wt％的分散剂、0.5～3wt％的消泡剂、1～3wt％的粘合剂，第一添加剂包括30～80ppm的SiO2、500～3000ppm的CaCO3、200～2000ppm的TiO2及50～600ppm的V2O5，第二添加剂为50～300ppmNb2O5、80～300ppmHfO2、50～300ppmZrO2及50～300ppmTa2O5中的一种或几种。在其中一个实施例中，所述粘合剂为聚乙烯醇。根据上述本专利技术高频低损耗锰锌铁氧体，本专利技术提供一种高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法，该方法中涉及的高频低损耗锰锌铁氧体可以与上述高频低损耗锰锌铁氧体实施例阐述的技术特征相同，并能产生相同的技术效果。本专利技术高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法通过调整主料、辅料及添加剂的成分比例，利用微波烧结工艺获得一种在高频条件下也能够进行大功率传输的锰锌铁氧体材料，这种材料晶粒结构细小均匀，气孔少，具有高的晶界电阻率，从而使高频损耗大大降低，使变压器的高温稳定性大大提高。本专利技术高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法，包括如下步骤：按摩尔比例称取主料，于球磨机中混合处理后，在850～980℃的烧结炉内烧结，并保温1～3小时，制得预烧料；进行二次球磨，向得到预烧料中加入辅料进行球磨处理形成粉料；添加第一添加剂及第二添加剂，采用机械进行造粒；在压机上将造粒后的粉料压制成型，将成型后的坯件放入到气氛烧结炉内进行二次烧结，制得高频低功耗锰锌铁氧体材料。在其中一个实施例中，主料包括53～59mol％的Fe2O3、5～10mol％的ZnO、31～42mol％的MnO，辅料包括0.1～1.5wt％的分散剂、0.5～3wt％的消泡剂、1～3wt％的粘合剂，第一添加剂包括30～80ppm的SiO2、500～3000ppm的CaCO3、200～2000ppm的TiO2及50～600ppm的V2O5，第二添加剂为50～300ppmNb2O5、80～300ppmHfO2、50～300ppmZrO2及50～300ppmTa2O5中的一种或几种。在其中一个实施例中，所述粘合剂为聚乙烯醇。在其中一个实施例中，所述二次烧结的烧结温度为1100～1280℃，烧结时间为0.5～2小时。在其中一个实施例中，所述二次烧结采用二次还原烧结法，具体地，在还原气氛中升温至750～950℃，气氛烧结炉内氧含量为0.1％，以促进放氧，使得锰锌铁氧体材料提前生成并致密化；继续升温至1100～1280℃进行煅烧0.5～2小时，制得高频低功耗锰锌铁氧体材料。在其中一个实施例中，所述气氛烧结炉为微波气氛烧结炉，相对于传统电加热气氛烧结炉具有更加节能的优点，同时所制得的铁氧体材料晶粒结构更加细小均匀，没有异常晶粒的长大，晶界电阻率高，降低了高频涡流损耗，晶粒内部无杂相，对磁畴转动及畴壁位移的阻滞小，减小了的磁滞损耗。本专利技术采用本领域的常规的干法生产工艺制备高频低功耗锰锌铁氧体材料，同时使用微波气氛烧结炉进行烧结，制备方法过程简单，相比传统电加热气氛烧结方法能耗更低；这种高频低功耗锰锌铁氧体材料具有在1～3MHz的开关电源系统内传输功率高、功率损失小、温度稳定性及可靠性高等优点，可以应用于使用频率在1MHz以上的开关电源系统中的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频低损耗锰锌铁氧体，其特征在于：包括主料、辅料、第一添加剂及第二添加剂，其中，主料包括53～59mol％的Fe

【技术特征摘要】
1.一种高频低损耗锰锌铁氧体，其特征在于：包括主料、辅料、第一添加剂及第二添加剂，其中，主料包括53～59mol％的Fe2O3、5～10mol％的ZnO、31～42mol％的MnO，辅料包括0.1～1.5wt％的分散剂、0.5～3wt％的消泡剂、1～3wt％的粘合剂，第一添加剂包括30～80ppm的SiO2、500～3000ppm的CaCO3、200～2000ppm的TiO2及50～600ppm的V2O5，第二添加剂为50～300ppmNb2O5、80～300ppmHfO2、50～300ppmZrO2及50～300ppmTa2O5中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的高频低损耗锰锌铁氧体，其特征在于：所述粘合剂为聚乙烯醇。3.一种高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：按摩尔比例称取主料，于球磨机中混合处理后，在850～980℃的烧结炉内烧结，并保温1～3小时，制得预烧料；进行二次球磨，向得到预烧料中加入辅料进行球磨处理形成粉料；添加第一添加剂及第二添加剂，采用机械进行造粒；在压机上将造粒后的粉料压制成型，将成型后的坯件放入到气氛烧结炉内进行二次烧结，制得高频低功耗锰锌铁氧体材料。4.一种如权利要求3所述的高频低损耗锰锌铁氧体的制造方法，其特征在于：所述二次烧结的烧结温度为110...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧巍华，宋秀鹏，
申请(专利权)人：东莞易力禾电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44