宽温低功耗的锰锌铁氧体材料及其制备方法与流程

[0001]

本发明涉及软磁铁氧体的技术领域，尤其是涉及一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术：

[0002]

铁氧体磁性材料主要包括尖晶石型、石榴石型和磁铅石型的多晶和单晶铁氧体材料，其电阻率高、损耗小、介电性能和频率特性好，是一类重要的磁性功能材料，在现代通讯、军事、电子、信息、化工、生物、医学等领域都具有广泛的应用。

[0003]

近年来，随着铁氧体在多个行业的广泛应用，其中户外设施的通信设备对于铁氧体材料的要求也越来越高，不仅要求耐高温，还要承受严寒。这就要求所使用的铁氧体具有宽温、高稳定和长寿命的优良特性。而目前采用的软磁锰锌铁氧体材料的低温磁导率不到2000；bs 520mt以下，所以导致使用mnzn材料制作的产品在使用过程中会出现电感量低、能量转化效率低及使用温度低等缺点。

[0004]

公开号为101169996a的中国专利公开了一种适用于高温环境高bs的锰锌铁氧体材料及制造方法，该专利在铁氧体主成分fe2o3、mn3o4、zno中同时添加zro2、caco3、nb2o5以及co2o3等众多杂质，达到高bs和高温低功耗的效果，但是其烧结后的磁导率较低，不到2500；并且其材料并未提供在低温下的性能情况

[0005]

公开号为cn102693803a的中国专利，公开了一种宽温低损耗mnzn功率铁氧体，其由主成分和辅助成分组成：其中主配方fe2o3：51.0～54mol％，mn3o4：35.0～38.0mol％，zno：9～13mol％，辅助成分的含量以主成分的总重量计：co2o3:0.25～0.5wt％，caco3:0.03～0.10wt％，nb2o5:0.01～0.04wt％，sno2:0.02～0.1wt％以及zro2:0.01～0.05wt％。该铁氧体可以使用传统工艺进行低成本的批量生产，其产品25～120℃宽的温度范围内都有较低的功耗，但并未有负温低温性能。而公开号为cn102693807a的中国专利，公开了一种超高温低损耗mnzn功率铁氧体，该专利在铁氧体主成分fe2o3、mn3o4、zno中同时添加zro2、caco3、nb2o5以及co2o3等众多杂质，达到高bs和高温低功耗的效果。其解决了传统功率材料不能满足汽车电子产品的要求；尤其在超高温25～140℃宽的温度范围内都有较低的功耗，但未有低温电感性能情况。

[0006]

在铁氧体材料中，主成分和辅助成分的组分和添加量不同，将会对铁氧体的电感量、能量转化率等性能产生影响，因此，本领域的技术人员无不尽力在研究锰锌铁氧体材料组分和配比，使满足宽温、低功耗、高稳定、长寿命的性能要求。

技术实现要素：

[0007]

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种宽温低功耗的锌铁氧体材料，可应用于电子电路宽带变压器、滤波电感、叠层磁珠中，能够在很大程度上解决软磁铁氧体材料在极端条件下的应用范围，满足对锰锌铁氧体的高电感量、高能量转化率和宽温使用的要求。本发明还提供了锰锌铁氧体材料的制备方法。

[0008]

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

[0009]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：

[0010]

52～53.8mol％的fe2o3、36～38.5mol％的mno和8.6～11.7mol％的zno；

[0011]

所述辅助成分包括co2o3、caco3、sno2、bi2o3、纳米sio2、纳米ta2o5、v2o5和zro2；以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：co2o3:0.32～0.40wt％，caco3:0.02～0.1wt％，sno2:0.02～0.05wt％，bi2o3:0.03～0.09wt％，纳米氧化硅sio2:0.001～0.009wt％，纳米ta2o5:0.01～0.05wt％，v2o5:0～0.05wt％，zro2:0～0.05wt％。

[0012]

本发明的这种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，其具有的性能如下：

[0013]

初始磁导率μi：3000～3400；(@100khz，0.25mt)；

[0014]

功耗pcv[-40～0℃]：300～340；

[0015]

pcv[25～80℃]：240～270；

[0016]

μi[100～125℃]：285～330(@100khz,200mt)；

[0017]

pcv[140℃]：330～380(@100khz,200mt)；

[0018]

tc：220～250℃；电阻率ρ：≥6ω

·

m

[0019]

作为本发明技术方案的进一步描述，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：fe2o

3 52.2～53mol％，mno 36.5～38.5mol％，zno 9～11.5m。

[0020]

作为本发明技术方案的进一步描述，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.4mol％的fe2o3、37.6mol％的mno和10mol％的zno。

[0021]

作为本发明技术方案的进一步描述，以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：

[0022]

co2o3:0.35wt％，caco3:0.1wt％，sno2:0.03wt％，bi2o3:0.06wt％，纳米氧化硅sio2:0.005wt％，纳米ta2o5:0.03wt％，v2o5:0.03wt％，zro2:0.02wt％。

[0023]

作为本发明技术方案的进一步描述，以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：co2o

3 3750ppm，caco

3 600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o

3 350ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm。

[0024]

本发明还提供了上述锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

[0025]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，循环球磨20～60分钟后进行喷雾造粒；

[0026]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，在700～950℃下进行预烧，时间为2～6h；

[0027]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂；加料时，先采用低转速研磨4-7min，再高速球磨时间0.5～2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0028]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；所述颗粒成型成h25*15*8mm的标准样环毛坯。

[0029]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0030]

s51.在空气中以升温速率0.3～2℃/min，从常温升到温度500-900℃，氧含量控制在0.02～0.5％，再以升温速率为1～3℃/min升到温度1000-1150℃，保温3-8h；

[0031]

s52.控制氧含量在1～8％间，以升温速率为1～4℃/min，升到温度1270-1350℃，

保温3-8h；

[0032]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为0.5-2.5℃/min；

[0033]

s54.在氧含量在0.01～0.05％之间，降温到50℃，降温速率为1-3℃/min。

[0034]

进一步地，在步骤s1的配料和球磨中，放入球磨机的原料：磨介：水比为1：(6～10)：(0.3～1.2)。

[0035]

进一步地，在步骤s3的二次球磨中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：(40～150)：(4～20)：(0.1～2)：(0.001～0.0025)。

[0036]

进一步地，经过步骤s3的二次球磨后，浆料的粒度分布为x

50

：0.9～1.2μm，x

99

：1.5～3.6μm。

[0037]

进一步地，所述步骤s5的烧结为在钟罩窑进行烧结。

[0038]

进一步地，所述s4喷雾造粒和成型中，成型的h25*15*8mm标准样环毛坯的密度为3.00～3.15g/cm3。

[0039]

采用钟罩窑烧结以及降温氧平衡气氛的烧结方式，可以大规模量产磁芯样品，实现低成本的生产方式。

[0040]

本发明制备得到的锰锌铁氧体材料具有宽温、高磁导率，低功耗和距离温度高的特性，可应用于电子电路宽带变压器、滤波电感、叠层磁珠等中能够在很大程度上解决软磁铁氧体材料在极端条件下的应用范围，解决了材料在-40℃到140℃的电感变化大的问题，从而提高电感器在极端低温/高温条件下输出稳定性。

附图说明

[0041]

图1实施例1和对比例1的锰锌铁氧体材料对应的core loss-temperature曲线图

具体实施方式

[0042]

为了便于理解本发明，下面将结合附图和具体的实施例对本发明进行更全面的描述。本发明给出了的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

[0043]

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

[0044]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.4mol％的fe2o3、37.6mol％的mno和10mol％的zno；以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：co2o

3 3750ppm，caco

3 600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o

3 350ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm。

[0045]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0046]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：(6～10)：(0.3～1.2)；循环球磨20～60分钟后进行喷雾造粒；

[0047]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，在700～950℃下进行预烧，时间为2～6h；

[0048]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：(40～150)：(4～20)：(0.1～2)：(0.001～0.0025)；加料时，先采用低转速研磨4-7min，再高速球磨时间0.5～2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0049]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯。

[0050]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0051]

s51.在空气中以升温速率0.3～2℃/min，从常温升到温度500-900℃，氧含量控制在0.02～0.5％，再以升温速率为1～3℃/min升到温度1000-1150℃，保温3-8h；

[0052]

s52.控制氧含量在1～8％间，以升温速率为1～4℃/min，升到温度1270-1350℃，保温3-8h；

[0053]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为0.5-2.5℃/min；

[0054]

s54.在氧含量在0.01～0.05％之间，降温到50℃，降温速率为1-3℃/min。

[0055]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0056]

实施例1

[0057]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.4mol％的fe2o3、37.6mol％的mno和10mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3750ppm，caco3600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o3250ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm。

[0058]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0059]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：6：1；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0060]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为890

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0061]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：60：10：1：0.0015；加料时，先采用低转速研磨约10min，再高速球磨时间1h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0062]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0063]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0064]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0065]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1330℃，保温5h；

[0066]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0067]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0068]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，

再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0069]

实施例2

[0070]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.5mol％的fe2o3、37.5mol％的mno和10mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3685ppm，caco3400ppm，纳米sio240ppm，sno2250ppm，bi2o3400ppm，纳米ta2o5250ppm，zro

2 200ppm。

[0071]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0072]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：6.5：0.5；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0073]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为890

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0074]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：60：10：1：0.001；加料时，先采用低转速研磨约10min，再高速球磨时间2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0075]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0076]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0077]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0078]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1330℃，保温5h；

[0079]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0080]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0081]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0082]

实施例3

[0083]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：51.7mol％的fe2o3、38.3mol％的mno和10mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3580ppm，caco

3 600ppm，纳米sio

2 35ppm，sno2280ppm，bi2o

3 360ppm，纳米ta2o5280ppm，zro2320ppm。

[0084]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0085]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：6.5：0.8；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0086]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为890

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0087]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和

消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：60：12：1.2：0.002；加料时，先采用低转速研磨约10min，再高速球磨时间2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0088]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0089]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0090]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0091]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1330℃，保温5h；

[0092]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0093]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0094]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0095]

实施例4

[0096]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.7mol％的fe2o3、36.3mol％的mno和11mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3800ppm，caco3350ppm，纳米sio

2 30ppm，sno2250ppm，bi2o

3 350ppm，纳米ta2o

5 350ppm，zro2350ppm。

[0097]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0098]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：6.5：0.6；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0099]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为930

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0100]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：60：10：1.0：0.0015；加料时，先采用低转速研磨约3min，再高速球磨时间2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0101]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0102]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0103]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0104]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1330℃，保温5h；

[0105]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0106]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0107]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0108]

实施例5

[0109]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：53mol％的fe2o3、36.5mol％的mno和10.5mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3580ppm，caco

3 600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o

3 300ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm。

[0110]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0111]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：9：1.1；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0112]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为930

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0113]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：50：10：1：0.0025；加料时，先采用低转速研磨约10min，再高速球磨时间2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0114]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0115]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0116]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0117]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1320℃，保温5h；

[0118]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0119]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0120]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0121]

实施例6

[0122]

一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.79mol％的fe2o3、37.2mol％的mno和10.01mol％的zno；以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o

3 3500ppm，caco

3 600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o

3 300ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm。

[0123]

上述锰锌铁氧体材料由以下制备方法制备得到，具体包括以下步骤：

[0124]

s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，其中，原料：磨介：水比为1：10：1；循环球磨40分钟后进行喷雾造粒；

[0125]

s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，窑炉温度为910

±

20℃，进料量为230kg/小时；；

[0126]

s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂，其中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：60：10：1：0.0015；加料时，先采用低转速研磨约10min，再高速球磨时间1.2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；

[0127]

s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200

μm的颗粒；颗粒成型成密度为3.00～3.15g/cm3的h25*15*8mm的标准样环毛坯；

[0128]

s5.烧结：包括以下烧结工序：

[0129]

s51.在空气中以升温速率1.2℃/min，从常温升到温度600℃，氧含量控制在0.03％，再以升温速率为2.3℃/min升到温度1150℃，保温5h；

[0130]

s52.控制氧含量在8％间，以升温速率为3℃/min，升到温度1320℃，保温5h；

[0131]

s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为2.5℃/min；

[0132]

s54.在氧含量在0.03％之间，降温到50℃，降温速率为3℃/min。

[0133]

s6.测试：将烧结好的磁环的外径25mm、内径15mm、高8mm的环用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、以及各温度下的功耗pcv(100khz，200mt)。

[0134]

对比例1

[0135]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：53.9mol％的fe2o3、36.1mol％的mno和10mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例1。

[0136]

对比例2

[0137]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：51.9mol％的fe2o3、38mol％的mno和10.1mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例2。

[0138]

对比例3

[0139]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.8mol％的fe2o3、38.6mol％的mno和8.6mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例3。

[0140]

对比例4

[0141]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：53.5mol％的fe2o3、35mol％的mno和11.5mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例4。

[0142]

对比例5

[0143]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：53mol％的fe2o3、38.5mol％的mno和8.5mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例5。

[0144]

对比例6

[0145]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.2mol％的fe2o3、36mol％的mno和11.8mol％的zno，其余配料和制备方法同实施例5。

[0146]

将上述实施例1～6和对比例1-6制备获得的外径25mm、内径15mm、高8mm的锰锌铁氧体材料样品，进行测试，用th2829c测试电感，再根据尺寸系数计算出磁导率μi，用ch2852磁性材料功耗测试仪和高低温可控烘箱测试居里温度tc、各温度下的功耗pcv(100khz,200mt)。性能测试结果如表1所示。

[0147]

表1实施例1～6和对比例1-6制备的锰锌铁氧体材料样品性能测试结果

[0148][0149][0150]

由表1可知，实施例1-实施例6提供的宽温低功耗的锰锌铁氧体材料为了得到较高的磁导率值和低的功耗值，是通过控制fe2o3、zno的含量实现，当fe2o3含量不在范围内，功耗偏大；由于需要确保-40℃和高温140℃的功耗特性，fe2o3、zno和nio的含量需要搭配调整来实现。

[0151]

对比例7

[0152]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.4mol％的fe2o3、37.6mol％的mno和10mol％的zno，以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o31000ppm，caco3600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o3250ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm；，其余配料和制备方法同实施例1。

[0153]

对比例8

[0154]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.5mol％的fe2o3、37.5mol％的mno和10mol％的zno，以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o34500ppm，caco3600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o3250ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm；，其余配料和制备方法同实施例2。

[0155]

对比例9

[0156]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：51.7mol％的fe2o3、38.3mol％的mno和10mol％的zno，以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o33750ppm，sno

2 300ppm，bi2o3250ppm，纳米ta2o

5 300ppm，zro

2 200ppm；，其余配料和制备方法同实施例3。

[0157]

对比例10

[0158]

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，主成分按摩尔百分比，由以下原料组成52.7mol％的fe2o3、36.3mol％的mno和11mol％的zno，以主成分的总质量为基准，辅助成分的含量为：co2o33750ppm，caco3600ppm，纳米sio

2 30ppm，sno

2 300ppm，bi2o3100ppm，纳

temperature曲线，如图1所示。实施例1的软磁铁氧体材料，主成分及辅助成分的用量控制在本发明的范围内，初始磁导率μi为3300

±

25％(测试条件f＝10khz u＝0.1v)，而高温140℃功耗值不超过400；低温-40℃功耗值不超过350。

[0169]

相比较于对比例1-对比例12，实施例1-实施例6制备得到的锰锌铁氧体材料具有宽温、高磁导率，低功耗和距离温度高的特性，可应用于电子电路宽带变压器、滤波电感、叠层磁珠等中能够在很大程度上解决软磁铁氧体材料在极端条件下的应用范围，解决了材料在-40℃到140℃的电感变化大的问题，从而提高电感器在极端低温/高温条件下输出稳定性。

[0170]

以上内容仅仅为本发明所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。技术特征：

1.一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，其特征在于，包括主成分和辅助成分，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52～53.8mol％的fe2o3、36～38.5mol％的mno和8.6～11.7mol％的zno；所述辅助成分包括co2o3、caco3、sno2、bi2o3、纳米sio2、纳米ta2o5、v2o5和zro2；以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：co2o3:0.32～0.40wt％，caco3:0.02～0.1wt％，sno2:0.02～0.05wt％，bi2o3:0.03～0.09wt％，纳米氧化硅sio2:0.001～0.009wt％，纳米ta2o5:0.01～0.05wt％，v2o5:0～0.05wt％，zro2:0～0.05wt％。2.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52.4mol％的fe2o3、37.6mol％的mno和10mol％的zno。3.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：co2o3:0.35wt％，caco3:0.1wt％，sno2:0.03wt％，bi2o3:0.06wt％，纳米氧化硅sio2:0.005wt％，纳米ta2o5:0.03wt％，v2o5:0.03wt％，zro2:0.02wt％。4.一种如权利要求1-3任一所述的锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.配料和球磨：按照配比，分别称取fe2o3、mno、zno三种原料，然后在球磨机中加入去离子水进行混合和破碎，循环球磨20～60分钟后进行喷雾造粒；s2.预烧：将喷雾造粒料转入回转窑中，在700～950℃下进行预烧，时间为2～6h；s3.二次球磨：将预烧后所得粉料，放入球磨机中加入辅助成分、粘合剂、分散剂和消泡剂；加料时，先采用低转速研磨4-7min，再高速球磨时间0.5～2h；研磨后，把浆料转移到搅拌罐；s4.喷雾造粒和成型：将搅拌完成后的粉料，转移入喷雾塔中，喷雾造粒成30～200μm的颗粒；所述颗粒成型成h25*15*8mm的标准样环毛坯。s5.烧结：包括以下烧结工序：s51.在空气中以升温速率0.3～2℃/min，从常温升到温度500-900℃，氧含量控制在0.02～0.5％，再以升温速率为1～3℃/min升到温度1000-1150℃，保温3-8h；s52.控制氧含量在1～8％间，以升温速率为1～4℃/min，升到温度1270-1350℃，保温3-8h；s53.在逐渐降氧平衡气氛下，降温到900℃，降温速率为0.5-2.5℃/min；s54.在氧含量在0.01～0.05％之间，降温到50℃，降温速率为1-3℃/min。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1的配料和球磨中，放入球磨机的原料：磨介：水比为1：(6～10)：(0.3～1.2)。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3的二次球磨中，预烧料：水：粘合剂：分散剂：消泡剂的用量比为100：(40～150)：(4～20)：(0.1～2)：(0.001～0.0025)。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，经过步骤s3的二次球磨后，浆料的粒度分布为x

50

：0.9～1.2μm，x

99

：1.5～3.6μm。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s5的烧结为在钟罩窑进行烧

结。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述s4喷雾造粒和成型中，成型的h25*15*8mm标准样环毛坯的密度为3.00～3.15g/cm3。

技术总结

本发明提供了一种宽温低功耗的锰锌铁氧体材料，包括主成分和辅助成分，所述主成分按摩尔百分比，由以下原料组成：52～53.8mol％的Fe2O3、36～38.5mol％的MnO和8.6～11.7mol％的ZnO；以所述主成分的总质量为基准，所述辅助成分的含量为：Co2O3:0.32～0.40wt％，CaCO3:0.02～0.1wt％，SnO2:0.02～0.05wt％，Bi2O3:0.03～0.09wt％，纳米氧化硅SiO2:0.001～0.009wt％，纳米Ta2O5:0.01～0.05wt％，V2O5:0～0.05wt％，ZrO2:0～0.05wt％。这种宽温低功耗的锌铁氧体材料，可应用于电子电路宽带变压器、滤波电感、叠层磁珠中，能够在很大程度上解决软磁铁氧体材料在极端条件下的应用范围，满足对锰锌铁氧体的高电感量、高能量转化率和宽温使用的要求。本发明还提供了锰锌铁氧体材料的制备方法。的制备方法。的制备方法。

技术研发人员：杨明雄 鄢传军 肖时勇

受保护的技术使用者：广东泛瑞新材料有限公司

技术研发日：2020.11.25

技术公布日：2021/2/28