宽温低失真锰锌铁氧体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种宽带网络变压器适用的宽温低失真锰锌铁氧体及其制备方法。该锰锌铁氧体主成分是以Ｆｅ２Ｏ３计的５２．０ｍｏｌ％～５３．０ｍｏｌ％氧化铁、以ＺｎＯ计的２１．０ｍｏｌ％～２３．０ｍｏｌ％氧化锌，其余是四氧化三锰；还包括副成分：以其各自标准物ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｏ２Ｏ３计的含量分别为（ｗｔ％）：ＣａＣＯ３：０．０３～０．０４，ＳｉＯ２：０．００５～０．０１，Ｖ２Ｏ５：０．０１～０．０３，Ｃｏ２Ｏ３：０．０３～０．１。采用氧化物法制备，在钟罩炉致密化条件下烧结。制品具有较高的初始导磁率μｉ、低的相对损耗因子ｔａｎδ／μｉ、宽温低磁滞系数ηＢ（－４０℃～８５℃），能使信号传输过程中降低波形失真、减少传输错误、延长传输距离，满足户外应用恶劣环境的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属锰锌高磁导率软磁铁氧体
，具体涉及一种低温烧结、高初始磁 导率、宽温低磁滞系数(-40°C 85°C)宽带网络变压器用的锰锌铁氧体及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着互联网的快速发展及全球经济信息化的进程加快，世界各地都掀起 新的宽带网络的建设热潮。由于调制解调技术的提高、快速数字信号处理芯片生产技术的 进步，出现了以快速数字信号处理技术和先进调制解调技术相结合的新的接入方式，如不 对称数字用户环线(ADSL，Asymmetrical DigitalSubscriber Loop)技术、高速数字用户环 线(VDSL)和电缆调制解调(CableModem)技术等。在这些宽带接入技术中，需要应用到大 量宽带变压器来实现物理隔离、阻抗匹配、带通滤波等功能。为了在信号传输过程中降低波 形失真、减少传输错误、延长传输距离，满足户外应用恶劣环境的需求，例如一些现代通信 设备的户外设施，中继器、增音机、微波接力站、海底光缆系统的水下设备等等，其工作环境 相对比较恶劣，要求制备这些宽带变压器的磁心材料除了具有高磁导率外，还必须在宽温 下(-40°C 85°C )要有很低的谐波失真因子(可通过磁滞损耗系数来体现)。 谐波失真系数K3 (三次谐波)是xDSL网络变压器设计中的关键参数之一，失真系 数1(3的大小直接反应出信号失真程度。在雷利(Rayleigh)曲线模型条件下，在正弦励磁电 流或正弦磁场下的磁滞损耗系数^和三次谐波失真系数1(3具有直接关系，如公式(1)和 (2)。 K3 = 0. 6 tan S h (1) tan S h = n B U e A B (2) 此外，为了适应宽带网络接入模块的小型化和集成化的发展需求，还需要降低磁 性元件的体积和质量。为了应对这些挑战，在制造磁性元件的过程中需要采用许多新技术， 这其中最为关键的是改进磁心材料的性能，这也是实现其它技术的前提和基础。兼具高磁 导率和宽温低失真铁氧体材料的成功研发，将成为解决这一技术瓶颈问题的关键。但是，目 前国内研制的高磁导率铁氧体材料谐波失真性能都很差，甚至根本没有涉及到这一性能的 研究，因而难以满足宽带网络接入技术发展对无源磁性器件的技术要求。因此，开发高性能 的宽温低失真锰锌高磁导率铁氧体新材料具有十分重要的意义，经济和社会效益重大。
技术实现思路
针对现有高磁导率锰锌铁氧体技术上的缺点，本专利技术的目的是提供一种宽温低失真锰锌铁氧体，该铁氧体具有以下优良综合性能在低温烧结条件下，具有高的初始导磁率、低的高频段相对损耗因子、宽温低磁滞系数(-40°C 85°C )、高阻抗，能够更好的满足信号类电子元器件向宽温化、高频化、小型化方向发展的综合性能要求。 本专利技术解决技术问题的主要原理是采用？6203摩尔含量大于50%的富铁配方，在副成分中加入Co203改善材料的温度特性与宽温低磁滞系数(-40°C 85°C )，在副成分中加入CaC03与Si02组合掺杂优化晶粒多孔结构，降低高频段相对损耗因子，在副成分中加入V205降低烧结温度，通过生产工艺调整材料微观结构，得到良好的材料特性。 本专利技术采取的技术方案是，一种宽温低失真锰锌铁氧体包括主成分和副成分，主成分分别为F^03、Zn0、Mn3(V而所述主成分以各自标准物计的含量如下Fe203 :52. Omol% 53. Omol%，ZnO :21. Omol% 23. Omol%， 其余为]\^304 ; 所述副成分包括碳酸钙、二氧化硅、五氧化二钒、氧化钴，相对所述主成分总量，所 述副成分以其各自标准物CaC03、 Si02、 V205、 Co203计的总含量为0. 075wt% 0. 18wt^，其 中氧化钴以其标准物Co203计的含量为0. 03wt% 0. lwt^，能满足-40°C 85。C都有优 良的磁滞系数ne的要求。 作为一种优选，相对于所述主成分总量，所述副成分碳酸钙、二氧化硅、五氧化二 钒以其各自标准物CaC03、 Si02、 V205计的含量分别为:CaC03 :0. 03wt% 0. 04wt%， Si02 : 0. 005wt% 0. 01wt%， V205 :0. 01wt% 0. 03wt%。 本专利技术的宽温低失真锰锌铁氧体采用传统氧化物法的制造方法，具体步骤依次如 下 (1)混合按主成分配比配料， 一起进行湿法混合，混合时间为30 60分钟； (2)预烧将主成分料浆喷雾干燥后加入回转窑中进行预烧，预烧温度控制在 850°C 950。C，预烧时间为30 60分钟； (3)粉碎在上步预烧得到的主成分预烧料中加入副成分后进行湿法粉碎，粉碎 时间为90 150分钟，粉碎后料浆粒径控制在1. 0 1. 5 ii m ; (4)造粒在上步的料浆加入相当于料浆重量的1. 5%的PVA，采用喷雾造粒，得到 颗粒料； (5)压制将上步的颗粒料采用粉末成型机压制得到坯件，坯件的压制密度控制 在3. 0±0. 2g/cm3 ; (6)烧结将上步得到的坯件在钟罩炉中烧结，升温速率控制在1. 25 3°C /分 钟，在90(TC到烧结温度实行致密化控制，控制氧含量低于1%，烧结温度控制在1340°C 136(TC，保温段氧含量控制在3. 0% 5. 0%，保温3 5小时，降温速率控制在1. 25 2°C /分钟。通过以上工序制得所述锰锌铁氧体制品。 本专利技术的制造方法中烧结温度在1340°C 136(TC，相对常规初始导磁率5000 10000的材料的1370°C 140(TC的烧结温度，降低了 30 40°C 。本专利技术的宽温低失真锰 锌铁氧体的生产工艺具有低的预烧和烧结温度有效的降低了产品的生产能耗。 本专利技术通过合理的主成分配比和优化的副成分的掺入，配以合适的工艺条件，在 低烧结温度的条件下制得了微观晶粒细小均一、多孔状的锰锌体氧体，该铁氧体具有较高 的初始导磁率、低的高频段相对损耗因子和低的宽温磁滞系数。具体地讲，本专利技术制得的锰 锌铁氧体的初始磁导率ii i为5000 10000 (10kHz、0. 25mT、25°C ±3°C )，其相对损耗因子 tan S i小于1. 5X10—6(10kHz、0. 25mT、25。C ±3°C ) ， ten S / y丄小于15 X 10—6 (100kHz、 0.25mT、25。C 士3。C)，磁滞系数nB小于0. 8X 10—7mT(10kHz、1. 5 3mT、 _40°C 士3。C)， 小于0. 2X10—6/mT(10kHz、1. 5 3mT、25。C ±3°C )，小于0. 2X 10—7mT(10kHz、 1. 5 3mT、85°C ±3°C)。本专利技术的宽温低失真锰锌铁氧体在宽温段及高频段的综合性能优越，其初始 磁导率、相对损耗因子和宽温低磁滞系数等性能能够很好的满足通信类电子元器件的使用 要求。特别是_4(TC 85t:具有低的磁滞系数，能够很好的降低信号传输的损耗，延长传输 距离以及满足户外恶劣环境的使用要求。 本专利技术与现有技术相比较具有以下特点采用低温致密化烧结的生产方法制备的 宽温低失真锰锌铁氧体具有高初始磁导率、低的相对损耗因子、宽温低磁滞系数(-40°C 85°C )、稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温低失真锰锌铁氧体，在－４０℃～８５℃都有优良的磁滞系数η↓［Ｂ］，用于宽带网络变压器，能使信号传输过程中降低波形失真、减少传输错误、延长传输距离，满足户外应用恶劣环境的需求，其包括主成分和副成分，主成分为：氧化铁、四氧化三锰、氧化锌；其特征在于，所述主成分以各自标准物计的含量如下：Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］：５２．０ｍｏｌ％～５３．０ｍｏｌ％，ＺｎＯ：２１．０ｍｏｌ％～２３．０ｍｏｌ％，其余为Ｍｎ↓［３］Ｏ↓［４］；所述副成分包括碳酸钙、二氧化硅、五氧化二钒、氧化钴，相对所述主成分总量，所述副成分以其各自标准物ＣａＣＯ↓［３］、ＳｉＯ↓［２］、Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［３］计的总含量为０．０７５ｗｔ％～０．１８ｗｔ％，其中氧化钴以其标准物Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［３］计的含量为：０．０３ｗｔ％～０．１ｗｔ％，能满足－４０℃～８５℃都有优良的磁滞系数η↓［Ｂ］的要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金辉，邵峰，戴勇飞，
申请(专利权)人：天通控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]