一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用技术

本发明专利技术公开了一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用，属于5G通讯领域。包括主晶相和掺杂晶相，其中主晶相为具有单相尖晶石结构的MnZn铁氧体；所述MnZn铁氧体化学成分为：

【技术实现步骤摘要】
一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用
本专利技术属于5G通讯领域，尤其是一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用。
技术介绍
锰锌铁氧体材料是MnZn铁氧体是一类广泛应用于现代通讯、计算机、广播电视、汽车电子以及国防科技等领域中的软磁材料。近年来，随着5G通讯的高速发展，5G通讯电源的效率成为各厂商追求的目标，这就需要相应的锰锌铁氧体材料在特定温度下具备超低的损耗。近十年来，以TDK公司PC95材料为代表的国内外一系列宽温低功耗铁氧体材料获得了广泛的应用，但是这一类材料的最低损耗温度点往往在80℃，而且最低损耗密度仅可以做到300kW/m3。但是，大多数软磁铁氧体功率损耗的功率损耗与损耗温度呈正的温度系数，而且功率损耗增长幅度大。随着5G的推广和应用，市场迫切需要一种针对5G电源应用，最低损耗点为60℃，最低损耗密度可以降低到250kW/m3的新一代超低损耗宽温功率MnZn铁氧体材料。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用，以解决
技术介绍
中所涉及的问题。技术方案：一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用，包括：主晶相，为具有单相尖晶石结构的MnZn铁氧体；所述MnZn铁氧体化学成分为：其中0.75<x<0.83，0.10<y<0.20，0.005<z<0.01，0.05<δ&lt;0.15；掺杂晶相，包括：CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O；所述掺杂晶相中各组分占主晶相质量的百分含量分别为：CaO：0.20～0.35%、SiO2：0.10～0.18%、Nb2O5：0.01～0.10%、ZrO2：0.01～0.08%、Co2O3：0.20～0.50%、Li2O：0.01～0.08%。优选地，所述MnZn铁氧体的颗粒平均尺寸为0.5～0.7μm、偏差为小于14.5%。优选地，所述CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O氧化物的纳米晶粒平均尺寸分别为42～46nm、32～35nm、33～36nm、45～50nm、17～20nm、以及26～30nm。本专利技术还提供一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、MnZn铁氧体材料的制备：以Fe2O3、MnCO3、CeO2和ZnO为原料，按照进行各组分原料的计量配料，经分别研磨与混合过程得到粒度合适与均匀的混合粉料；进而，将混合粉料压成料块，在氮气中进行预烧，合成得到单相尖晶石结构MnZn铁氧体粉料；步骤2、纳米氧化物颗粒的复合掺杂：将预烧合成的物料在乙醇介质中进行碾碎和二次球磨，并通过流体旋流器对二次球磨粉体颗粒进行分选，得到颗粒尺寸均一的铁氧体浆料；进而，将CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O氧化物纳米粉引入铁氧体浆料，并进行混合与均化，通过喷雾干燥过程得到均匀掺杂铁氧体粉料；步骤3、成型：将掺杂铁氧体粉料装入模具，在单轴压力下压制成铁氧体素坯；步骤4、烧结：将压制成型的铁氧体素坯置于气氛电炉中进行烧结，制得超低高频损耗功率MnZn铁氧体材料。优选地，所述Fe2O3、MnCO3、CeO2和ZnO的平均颗粒尺寸为0.6～0.9μm；优选地，所述预烧温度为800～1000℃，合成时间2～5小时。优选地，所述铁氧体浆料的颗粒平均尺寸为0.5～0.7μm、偏差为小于14.5%。优选地，所述掺杂铁氧体粉料为平均粒径为10～1.2mm的球形颗粒粉料；优选地，所述铁氧体素坯的成型压力为300Mpa，保压时间为5分钟；优选地，所述铁氧体素坯为内径为15mm、外径为25mm和高为10mm的圆环形。优选地，所述烧结过程包括如下步骤：步骤41、升温阶段：25℃－290℃，升温速率1.0℃/min，氧分压PO2=0.21atm；290℃保温40分钟，氧分压PO2=0.30atm；290－1290℃，升温速率2.5℃/min，采用平衡氧分压；步骤42、烧结阶段：1290℃保温4小时，氧分压PO2=0.10atm；步骤43、冷却阶段：1290℃－1000℃，冷却速率3℃/min，氧分压PO2=0.05atm；1100℃保温1小时，氧分压PO2=0.02atm；1100℃－室温，随炉冷却，采用平衡氧分压进行。本专利技术还提供一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体在5G通讯领域的应用，所述MnZn铁氧体在60℃具备超低损耗的宽温功率。有益效果：本专利技术涉及一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体、制备方法及其5G通讯领域应用，在多次试验过程中发现，所述单相尖晶石结构的MnZn铁氧体，在配料时Fe2O3含量的提高，所得的MnZn铁氧体的最低损耗点向低温移动；MnZn铁氧体在高温烧结会形成正反混合型尖晶石铁氧体晶粒，然而由于随着Fe2O3添加量的增多，正反混合型尖晶石铁氧体晶粒在烧结过程中，其内部的某种异相会发生塌陷，导致在烧结体中的畴壁的移动被抑制，进而导致损耗的增大，使得Mn-Zn铁氧体的损耗将会增加；本专利技术通过加入CeO2，使此材料晶粒内部高电阻化，从而降低最低损耗密度。而且Ce4+的存在，会使得亚铁离子的含量增加，这样会导致MnZn铁氧体的最低损耗点向低温移动更为平滑，可以通过控制CeO2的含量可优化最低损耗点与最低损耗密度之间的关系。另外，专利技术还具有如下优点：通过在N2中预烧合成单相尖晶石结构铁氧体粉料，并通过颗粒尺寸的旋流分选，可实现对铁氧体晶粒尺寸大小及其分散性的精致调控，有利于缩小铁氧体磁化高频共振带宽；通过引入和优化纳米氧化物颗粒的复合掺杂，在实现对铁氧体晶粒磁晶各向异性系数、磁致伸缩系数、铁氧体中晶粒生长与材料致密化过程调控的同时，对磁畴状态和晶界结构与组分达到了有效调控，有利于提高材料截止频率和减小功率损耗密度；纳米氧化物颗粒的使用促进了铁氧体材料晶内掺杂和晶界掺杂的均匀性，可有效改善铁氧体材料的烧结动力学过程，实现铁氧体微结构的细致调控及其磁性能的提高。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。大多数软磁铁氧体功率损耗的功率损耗与损耗温度呈正的温度系数，而且功率损耗增长幅度大。随着5G的推广和应用，市场迫切需要一种针对5G电源应用，最低损耗点为60℃，最低损耗密度可以降低到250kW/m3的新一代超低损耗宽温功率MnZn铁氧体材料。申请人在多次试验过程中发现，所述单相尖晶石结构的MnZn铁氧体，在配料时Fe2O3含量的提高，所得的MnZn铁氧体的最低损耗点向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体，其特征在于，包括：/n主晶相，为具有单相尖晶石结构的MnZn铁氧体；所述MnZn铁氧体化学成分为：/n

【技术特征摘要】
1.一种超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体，其特征在于，包括：
主晶相，为具有单相尖晶石结构的MnZn铁氧体；所述MnZn铁氧体化学成分为：

；
其中0.75<x<0.83，0.10<y<0.20，0.005<z<0.01，0.05<δ<0.15；
掺杂晶相，包括：CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O；所述掺杂晶相中各组分占主晶相质量的百分含量分别为：CaO：0.20～0.35%、SiO2：0.10～0.18%、Nb2O5：0.01～0.10%、ZrO2：0.01～0.08%、Co2O3：0.20～0.50%、Li2O：0.01～0.08%。


2.根据权利要求1所述的超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体，其特征在于，所述MnZn铁氧体的颗粒平均尺寸为0.5～0.7μm、偏差为小于14.5%。


3.根据权利要求1所述的超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体，其特征在于，所述CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O氧化物的纳米晶粒平均尺寸分别为42～46nm、32～35nm、33～36nm、45～50nm、17～20nm、以及26～30nm。


4.一种基于权利要求1至3任一项所述的超低损耗的宽温功率MnZn铁氧体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、MnZn铁氧体材料的制备：
以Fe2O3、MnCO3、CeO2和ZnO为原料，按照进行各组分原料的计量配料，经分别研磨与混合过程得到粒度合适与均匀的混合粉料；进而，将混合粉料压成料块，在氮气中进行预烧，合成得到单相尖晶石结构MnZn铁氧体粉料；
步骤2、纳米氧化物颗粒的复合掺杂：
将预烧合成的物料在乙醇介质中进行碾碎和二次球磨，并通过流体旋流器对二次球磨粉体颗粒进行分选，得到颗粒尺寸均一的铁氧体浆料；进而，将CaO、SiO2、Nb2O5、ZrO2、Co2O3和Li2O氧化物纳米粉引入铁氧体浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王修炜，李庆，陈小林，赵光，
申请(专利权)人：南京新康达磁业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32