一种高温低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高温低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法，所述高温低损耗MnZn功率铁氧体包括主体成分和辅料，所述主体成分以摩尔分数计，包括Fe2O

【技术实现步骤摘要】
一种高温低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法


[0001]本专利技术属于MnZn功率铁氧体
，涉及一种MnZn功率铁氧体及其制备方法，尤其涉及一种高温低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法。

技术介绍

[0002]软磁铁氧体是品种最多、应用最广、用量最大的一种磁性材料，是电子信息产业的重要基础功能材料。在软磁铁氧体生产和使用中占主导地位的是MnZn铁氧体，MnZn铁氧体的产量约占软磁铁氧体总产量的70％，是目前软磁材料中最受关注和最为活跃的领域。近年来，MnZn铁氧体材料的发展由单一性能的纵深提高转向多项指标同时提高的横向拓展。
[0003]目前，MnZn功率铁氧体基本上使用的温度范围在25
‑
100℃，很少有涉及100℃之后的损耗。主要原因是消费类电子元器件工作温度基本上在这一范围。但是在电动汽车领域要求能在高温环境下工作，因为在车载电机、OBC项目、DC/DC变换器等设备都是在大电流下工作的，器件温度上升较快，最高效率的温度点与传统消费电子领域有区别，一般达100
‑
140℃。因此，降低MnZn功率铁氧体在100
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140℃的损耗具有重要的意义。
[0004]CN102219486A公开了一种高温低损耗MnZn功率铁氧体磁心及其制造方法，所述铁氧体磁心包括主成份和辅助成分，所述主成分为52mol％
‑
53.5mol％的Fe2O3、以MnO计37.5mol％
‑
42mol％的Mn3O4和6mol％
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9mol％的ZnO；以及所述辅助成分选自SiO2、CaCO3、Nb2O5、V2O5、ZrO2、Co2O3、NiO、Li2CO3中的至少一种。该方案提供的高温低损耗MnZn功率铁氧体磁心从120
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150℃的单位体积损耗Pcv(100kHz，200mT)小于450kW/m3，在140℃左右达到最低损耗依然高达360kW/m3，所以还需进一步探究降低MnZn功率铁氧体高温损耗的方法。
[0005]CN104591712A公开了一种用于
‑
20
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140℃的低损耗锰锌铁氧体材料及其制造方法，该锰锌铁氧体材料包括主成分Fe2O3：55.0mol％、MnO：36.5mol％、ZnO：8.5mol％，辅助成分基于主成分总重量为Co2O3：0.34wt％，NiO：0.7wt％，SiO2：60ppm，CaCO3：300ppm，V2O5：100ppm，Nb2O5：200ppm，ZrO2：100ppm，Ta2O5：100ppm，In2O3：100ppm。该锰锌铁氧体材料在140℃左右的损耗依然达370kW/m3。
[0006]综上所述，提供一种有效降低MnZn功率铁氧体在100℃
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140℃的损耗，同时保证高温下的Bs的方法，使元器件在高温下工作的效率更高，满足电动汽车领域的使用要求具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高温低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法，所述高温低损耗MnZn功率铁氧体通过调整原料的配比并辅以烧结工艺的优化，有效降低了100
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140℃下的损耗，同时保证高温下的Bs，具有良好的应用前景。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种高温低损耗MnZn功率铁氧体，包括主体成分和辅料，所述主体成分以摩尔分数计，包括Fe2O
3 52.56
‑
52.85mol％，例如52.56mol％、52.58mol％、
52.6mol％、52.65mol％、52.7mol％、52.85mol％或52.85mol％等；ZnO 8
‑
9.7mol％，例如8mol％、8.2mol％、8.4mol％、8.6mol％、8.8mol％、9mol％、9.5mol％或9.7mol％等；其余为MnO.
[0010]所述辅料包括CaCO3、ZrO2和Co2O3。
[0011]所述辅料以主体成分的总重量计，Co2O3的添加量为0.36
‑
0.38wt％，例如0.36wt％、0.365wt％、0.37wt％、0.375wt％或0.38wt％等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0012]本专利技术中，通过控制各原料的配比降低高温损耗的同时保证了Bs。本专利技术中，通过适当降低Fe2O3的含量来提高材料的电阻率，从而降低涡流损耗；但过低的Fe2O3含量也不利于降低损耗(主要是磁滞损耗)，因为过少的Fe2O3含量不能形成足够量的Fe3O4，不能降低MnZn铁氧体主相的磁晶各向异性常数K1，也不能与钴铁氧体协同作用，从而导致无法降低磁滞损耗。此外，为了同时控制谷点和Bs，ZnO含量同样需控制在适当的范围内，ZnO含量过低不利于降低磁滞损耗，ZnO含量过多一方面不利于提高Bs，另一方面也会使材料的谷点往低温方向移动，不利于降低高温损耗。
[0013]再一方面，辅料Co2O3也对材料的性能具有重要的影响。Co2O3加入量过少，起不到宽温的效果，也起不到降低磁滞损耗的效果；Co2O3加入量过多则会提高材料的磁晶各向异性常数K2值，加大磁滞损耗。
[0014]本专利技术中，“高温”是指100
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140℃。
[0015]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述辅料以主体成分的总重量计，包括CaCO
3 0.05
‑
0.08wt％，例如0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％或0.08wt％等；ZrO
2 0.025
‑
0.04wt％,，例如0.025wt％、0.03wt％、0.035wt％或0.04wt％等；Co2O
3 0.36
‑
0.38wt％，例如0.36wt％、0.365wt％、0.37wt％、0.375wt％或0.38wt％等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种上述的高温低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0018](1)将主体成分混合，混合后依次进行一次砂磨和预烧，得到预烧料；
[0019](2)将步骤(1)得到的预烧料与辅料混合，混合后依次进行二次砂磨、喷雾造粒以及烧结，得到MnZn功率铁氧体；
[0020]步骤(2)所述烧结包括恒温段和降温段；
[0021]所述降温段的氧含量控制在1.5
‑
2.9vol.％，例如1.5vol.％、1.6vol.％、1.7vol.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温低损耗MnZn功率铁氧体，包括主体成分和辅料，其特征在于，所述主体成分以摩尔分数计，包括Fe2O
3 52.56
‑
52.85mol％，ZnO 8
‑
9.7mol％，其余为MnO；所述辅料包括CaCO3、ZrO2和Co2O3；所述辅料以主体成分的总重量计，Co2O3的添加量为0.36
‑
0.38wt％。2.根据权利要求1所述的高温低损耗MnZn功率铁氧体，其特征在于，所述辅料以主体成分的总重量计，包括CaCO
3 0.05
‑
0.08wt％，ZrO
2 0.025
‑
0.04wt％，Co2O
3 0.36
‑
0.38wt％。3.一种如权利要求1或2所述的高温低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将主体成分混合，混合后依次进行一次砂磨和预烧，得到预烧料；(2)将步骤(1)得到的预烧料与辅料混合，混合后依次进行二次砂磨、喷雾造粒以及烧结，得到MnZn功率铁氧体；步骤(2)所述烧结包括恒温段和降温段；所述降温段的氧含量控制在1.5
‑
2.9vol.％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一次砂磨的时间为0.5
‑
1h。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预烧的温度为850
‑
950℃；优选地，步骤(1)所述预烧的时间为1
‑
3h。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预烧料与辅料混合前先进行破碎。7.根据权利要求3
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二次砂磨的时间为1.5
‑
2h。8.根据权利要求3
‑
7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述喷雾造粒的过程中加入粘结剂；优选地，所述粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕东华，许校嘉，
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：