铁氧体材料及其制造方法、磁性元件和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种铁氧体材料及其制造方法、磁性元件和装置，涉及软磁铁氧体技术领域。该铁氧体材料呈核壳结构，至少包括核层和壳层；所述核层中的Fe

【技术实现步骤摘要】
铁氧体材料及其制造方法、磁性元件和装置
本申请涉及软磁铁氧体
，尤其涉及一种铁氧体材料及其制造方法、磁性元件和装置。
技术介绍
软磁铁氧体材料作为一种重要的元器件材料，可以用于制成磁芯用于各种电感器、变压器、滤波器和扼流圈的制造，广泛应用于现代电力及电子信息等领域。随着工业与科学技术的不断进步，对电子元器件提出了更高的要求，在保证优异磁性能的同时，电子元器件在更加趋于高频化、小型化、低损耗，要求更低的工作损耗，更高的使用温度范围，基于此，功率型铁氧体材料成为近年来软磁铁氧体材料的一个研究热点。近年来，功率型铁氧体材料作为一种重要的软磁材料被广泛应用在各类电子变压器、扼流圈、滤波器等电子器件中，可以广泛应用在工业自动化和汽车、电脑及外部设备、数字通信和模拟通信设备、互联网、家用电器航天航空及军事等领域中。示例性的，汽车中的许多元器件都会使用功率铁氧体材料，并且随着汽车智能化趋势的到来，上述电子元器件越来越多被应用到汽车中。由于汽车的使用环境特性，要求这些电子元器件需要能够在较宽的温度区间(高温可达到140℃，低温可达到-40℃)正常工作。一般而言，铁氧体材料的损耗特性、饱和磁感应强度Bs、磁导率等随着使用温度的变化会发生较大变化，而这些磁性能的变化会导致电子元器件的正常工作点产生漂移，导致相关系统工作不稳定甚至失效。因此，为了保证铁氧体材料能够在智能汽车中稳定应用，需要提供一种在较宽温度范围中磁性能变化较小的铁氧体材料。现有技术中，为了使铁氧体在工作温度范围内具有较低的功耗，一般通过改变材料的配方或组成如掺杂某些元素的方式，例如铁氧体通过掺入Co(钴)元素提高磁性能的温度稳定性。但是，目前最佳量产材料的140℃的功率损耗比其谷点温度下的损耗上升超过30％，显然其工作温度范围内的功耗稳定性还有待于改善。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种铁氧体材料及其制造方法、磁性元件和装置，能够使得铁氧体材料和磁性元件在较宽温度范围中磁性能变化较小，提高铁氧体材料和磁性元件在较宽温度范围的功耗稳定性，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：根据本申请的一个方面，本申请提供一种铁氧体材料，所述铁氧体材料呈核壳结构，至少包括核层和壳层；所述核层中的Fe2+含量与所述壳层中的Fe2+含量不同；不同的Fe2+含量经由烧结工艺的调控而获得。在一种可能的实现方式中，所述铁氧体材料还包括中间层，所述中间层位于所述核层和所述壳层之间，所述中间层为一层或多层；所述核层中的Fe2+含量、所述中间层中的Fe2+含量和所述壳层中的Fe2+含量均不同。在一种可能的实现方式中，Fe2+含量在所述核层、所述中间层和所述壳层中呈梯度分布。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种磁性元件，所述磁性元件的制作材料包括如上所述的铁氧体材料。可选的，所述磁性元件包括电感器、变压器、滤波器、扼流圈等。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种装置，包括所述的磁性元件。可选的，所述装置包括汽车。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种铁氧体材料的制造方法，所述铁氧体材料为如上所述的铁氧体材料，所述制造方法包括：将成型后的生坯进行烧结，所述烧结过程包括升温步骤、保温步骤和降温步骤；其中，所述降温步骤包括至少一次的降温阶段、至少一个保温阶段和至少一次的重新升温阶段，使得核层中的Fe2+含量与壳层中的Fe2+含量不同。在一种可能的实现方式中，烧结过程中，控制所述至少一个保温阶段期间的氧含量与所述保温步骤期间的氧含量不同。在一种可能的实现方式中，所述升温步骤在空气气氛或保护性气氛中烧结。在一种可能的实现方式中，所述保温步骤和所述降温步骤在保护性气氛中烧结。在一种可能的实现方式中，所述烧结过程包括以下步骤：升温步骤：使铁氧体材料升温至第一温度，控制第一氧含量；保温步骤：在第一温度下维持第一持温时间，控制第二氧含量；降温步骤：使铁氧体材料从第一温度降温至第二温度，控制第三氧含量；在第二温度下维持第二持温时间，控制第四氧含量；使铁氧体材料从第二温度升温至第三温度，控制第五氧含量；在第三温度下维持第三持温时间，控制第六氧含量；使铁氧体材料从第三温度降温至第四温度，控制第七氧含量。在一种可能的实现方式中，升温步骤中，第一温度为1000-1450℃，第一氧含量为空气中的氧含量。在一种可能的实现方式中，保温步骤中，第一温度为1000-1450℃，第一持温时间为0.5-10h，第二氧含量为0.01-100％。在一种可能的实现方式中，降温步骤中，第二温度低于第一温度10-100℃，采用平衡氧分压方式控制第三氧含量。在一种可能的实现方式中，降温步骤中，第二持温时间为1-30min，第四氧含量为0.01-100％，且第四氧含量与第二氧含量不同。在一种可能的实现方式中，降温步骤中，第三温度高于第二温度10-100℃，且第三温度不高于第一温度，采用平衡氧分压方式控制第五氧含量。在一种可能的实现方式中，第三持温时间为1-30min，第六氧含量为0.01-100％；和/或，第四温度不高于300℃，采用平衡氧分压方式控制第七氧含量。与现有技术相比，本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：本申请提供的铁氧体材料及其制造方法，采用独特的烧结工艺，可以使铁氧体材料可以呈核壳结构，并且核层中的Fe2+含量与壳层中的Fe2+含量可以不同，不同的Fe2+含量可以使得不同层的功耗谷点温度(Tsp)是不同的，进而可以使整个铁氧体材料的功耗温度呈现更为平均的效果，减少了铁氧体材料性能的波动，使得铁氧体材料在较宽温度范围内功耗的稳定度更高。从而，本申请通过烧结过程控制铁氧体功耗温度稳定性，使铁氧体材料的功耗稳定性进一步提升。本申请的磁性元件和装置，包括所述的铁氧体材料，具有前面所述的铁氧体材料的所有特点和优点，在此不再赘述。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。附图说明为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请示例性的实施方式提供的锰锌功率铁氧体的功耗-温度曲线(P-T曲线)示意图；图2为现有技术中的一种铁氧体材料的结构示意图；图3为本申请示例性的实施方式提供的铁氧体材料结构示意图；图4为本申请示例性的实施方式提供的Fe2+补偿K1-T曲线示意图；图5为本申请示例性的实施方式提供的铁氧体材料/磁芯结构示意图；图6为图5所示的铁氧体材料的温度-功耗曲线示意图；...

【技术保护点】
1.一种铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料呈核壳结构，至少包括核层和壳层；/n所述核层中的Fe

【技术特征摘要】
1.一种铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料呈核壳结构，至少包括核层和壳层；
所述核层中的Fe2+含量与所述壳层中的Fe2+含量不同；不同的Fe2+含量经由烧结工艺的调控而获得。


2.根据权利要求1所述的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料还包括中间层，所述中间层位于所述核层和所述壳层之间，所述中间层为一层或多层；
所述核层中的Fe2+含量、所述中间层中的Fe2+含量和所述壳层中的Fe2+含量均不同。


3.根据权利要求2所述的铁氧体材料，其特征在于，Fe2+含量在所述核层、所述中间层和所述壳层中呈梯度分布。


4.一种磁性元件，其特征在于，所述磁性元件的制作材料包括权利要求1-3任一项所述的铁氧体材料。


5.一种装置，其特征在于，包括权利要求4所述的磁性元件。


6.一种铁氧体材料的制造方法，其特征在于，所述铁氧体材料为权利要求1-3任一项所述的铁氧体材料，所述制造方法包括：
将成型后的生坯进行烧结，所述烧结过程包括升温步骤、保温步骤和降温步骤；
其中，所述降温步骤包括至少一次的降温阶段、至少一个保温阶段和至少一次的重新升温阶段，使得核层中的Fe2+含量与壳层中的Fe2+含量不同。


7.根据权利要求6所述的铁氧体材料的制造方法，其特征在于，烧结过程中，控制所述至少一个保温阶段期间的氧含量与所述保温步骤期间的氧含量不同。


8.根据权利要求6所述的铁氧体材料的制造方法，其特征在于，所述保温步骤和所述降温步骤在保护性气氛中烧结。


9.根据权利要求6-8任一项所述的铁氧体材料的制造方法，其特征在于，所述烧结过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉晓东，王亮，任美娜，武钧，
申请(专利权)人：麦格磁电科技珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44