[发明专利]低待机功耗FPT型宽温软磁铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低待机功耗FPT型宽温软磁铁氧体材料及其制备方法，属于铁氧体磁性材料技术领域。

背景技术

高新磁性材料的主要分支——软磁铁氧体，是一种发展十分迅速的基础功能材料，已广泛应用于IT产业、汽车工业、航空航天领域、交通运输部门、舰船和国防武器装备系统等几乎遍及国计民生的所有部门。为使上述设备系统高效、稳定、可靠运行，材料电磁特性随温度的变化必须有效控制，才能确保万无一失。现代通信设备的户外设施，如中继器、增音机、微波接力站，海底电缆、光缆水下设备等，在无人值守的情况下，必须保证耐受严酷环境，几十年不出故障。这就要求所使用的元器件具有宽温、低功耗、长寿命、高稳定性的优良特性。

为达到以上目的，世界各大铁氧体公司争相研制开发，先后推出了各种适销对路的产品，以满足不同用途的需要。如TDK公司，以功耗P_CV为改进方向，近二十年来，一代一代的改进，先后推出了PC30-PC40-PC44-PC45、46-PC47等材料，谷点温度的功耗值从最初的600kw/m³渐次降低到410kw/m³，300kw/m³，直至250kw/m³。可惜常温功耗却没有多大改变，最低值始终保持在600kw/m³左右。常温是所有监控设备、仪表电器长时间待机状态的温度，如果其功耗降低不下来，浪费的能源数量惊人。资料表明，仅在德国，每年的待机操作功率损耗就达到200亿KWh左右，这已相当于柏林市一年的电力需求。美国也颁布了相应法规，限定时间减低待机功耗。针对这一全球性的热门课题，德国EPCOS公司(原西门子铁氧体)2006年6月推出了可降低开关电源待机功耗的新型N51铁氧体材料，遗憾的是这种材料虽然把常温功耗压到小于407kw/m³，但高温却翘到700kw/m³去了，即高温功耗仍犯有TDK公司PC45、PC46材料的通病。

本发明使得25℃～100℃宽温范围P_CV均小于400kw/m³，减落因子D_F＜2×10^-6，保证了磁芯长寿命工作而不至于过早失效；该材料在钟罩炉烧结可达到宽温低于350kw/m³的指标，使其制造成本更低、品质更高，具有良好的社会经济效益，表1为本发明批量生产水平与N51材料性能比较。

表1

中国专利申请(CN1749209A)公开了一种高饱和磁通密度、低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法，它通过掺杂和工艺控制，得到了100kHz 200mT45℃时低于245kw/m³的功耗和1194A/m 50mT 25℃时饱和磁通密度高于535mT的结果，但回避了高温特性的介绍，显然其使用范围相当有限。

再如中国专利申请(CN1810710A)公开了一种宽温且较高磁导率的锰锌铁氧体及其制备方法，虽达到了宽温低功耗目的，但对用于通信领域重点考量的时间稳定性——比减落系数没有研究，因而也限制了其使用范围。

发明内容

本发明FPT宽温低功耗铁氧体与传统功率铁氧体相比较，具有更高的磁导率、更宽的使用温度范围内功耗均衡的特点，还特别改善了时间稳定性指标减落因子D_F指标，使得用户对器件失效寿命能明确的估计。尤其是处于待机状态时常温功耗降低了30％，用于LCD背光电源换流器和POP电源变压器时，其能量转换效率提高约25％，体积则减小1/3；用于汽车电子时，当驱动负荷动作大小不同导致温度大幅变化时，这种宽温低功耗磁心材料作为首选，可对汽车电源的小型化、车体轻量化和节约能源作出贡献。该材料与日本TDK公司生产的PC40、PC44、PC47功率铁氧体材料比较，初始磁导率μ_i提高了30％，常温功耗降低了30％；与德国EPCOS公司前不久推出的N51低待机功耗铁氧体新材料比较，高温功耗(工作状态)降低40％，饱和磁通密度提高8％。同时还改善了时间稳定性指标比减落因子D_F＜2×10^-6，即磁心电感量的波动，20年之后小于1％。