[发明专利]一种锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁高导材料相关技术领域，尤其是指一种锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

随着电子元器件的高频、高速化以及集成电路技术的迅速发展和MEMS(Micro Electronical Mechanical System，微机电系统)技术的进步，电子元器件的总功率密度大幅度增长而其物理尺寸却越来越小，热流密度也随之增加，因此很多电子元器件都会工作在较高的温度环境下。这就对这些电子元器件中材料的高温特性要求越来越高，尤其是那些应用在汽车和新能源领域的元器件，其对材料的居里温度要求更高。

锰锌铁氧体软磁材料具有高的初始磁导率、良好的频率特性、低的损耗等优点而受到广泛重视和应用。锰锌铁氧体材料大量制造成变压器磁芯、噪音过滤器、局域网隔离变压器和数字网络变压器磁芯。磁芯主要应用到宽带和脉冲变压器，扼流圈及DSL变压器。随着汽车电子、新能源、网络通信、航空航天及卫星通信等领域的高速发展，对锰锌铁氧体材料磁芯提出了新的更高的要求。

常规的高初始磁导率的锰锌软磁铁氧体材料，初始磁导率μi和居里温度Tc之间，存在着矛盾。例如：μi＝15000的材料，居里温度Tc通常为100-110℃。这类材料由于居里温度低于工作温度已经不能满足汽车电子、网络通信和航天航空等的应用。而另一方面，从元器件小型化发展方向的要求看，高导锰锌软磁铁氧体要具有较高的初始磁导率μi。

目前，市场上广泛应用的MnZn铁氧体材料磁导率最高的就是初始磁导率15000左右的材料(下面简称“R15K MnZn铁氧体材料”)，此类材料居里温度一般都在100～110℃之间。而目前各应用领域的工作温度越来越高，现有R15K铁氧体材料在120℃以上的温度下磁性能就已经失效。国内外现有技术涉及的具有高居里温度的材料主要关注高居里温度和低功耗，所以初始磁导率通常较低，仅5000左右，和本发明构思涉及的R15K软磁铁氧体材料在应用上不同。现有技术提供的高磁导低损耗材料的技术手段通常是采用调整氧化铁、氧化锌和氧化锰的比例，和改变二次添加的氧化物，比如，中国发明专利CN200510033614.0提供的高居里温度低损耗双五千锰锌系铁氧体，虽然其居里温度可达210℃以上，但其磁导率仅能到达5000左右；中国发明专利ZL200910308782.4提供的高居里温度材料，虽然居里温度可以达到150℃以上，但是初始磁导率只有10000左右。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种高初始磁导率且高居里温度的锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锰锌软磁铁氧体材料，包括主成份和辅助成份，所述的主成份组成为：氧化铁为51～54mol％、氧化锌为20～26mol％、其余为氧化锰；所述按主成份总重量计的辅助成份包括：氧化钙为50～300ppm、氧化铋为10～800ppm、二氧化钛为20～1500ppm和氧化钼为10～500ppm。

此外，本发明还提供了上述锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括下述步骤：(1)混合处理；(2)预烧处理；(3)砂磨处理；(4)喷雾造粒；(5)成型处理；(6)烧结处理。该制备方法具有过程简单、能耗低和原材料适应性强的优点。

作为优选，在步骤(1)中，混合处理的具体操作工艺如下：将按配方比例称取的原料主成份于球磨机中混合处理20-60分钟。

作为优选，在步骤(2)中，预烧处理的具体操作工艺如下：将混合处理后的材料于700～1000℃预烧处理60～180分钟时间。

作为优选，在步骤(3)中，砂磨处理的具体操作工艺如下：预烧处理得到的粉料加入按比例称取的辅助成份及其他添加剂，研磨处理60-140分钟。

作为优选，在步骤(3)中，在砂磨处理后，控制材料粒径D50在1.0～1.6μm之间。

作为优选，在步骤(6)中，烧结处理的具体操作工艺如下：成型处理得到的坯件在氧含量为0.005％～21％的N₂保护气氛中进行烧结处理，其中所述烧结温度为1350～1500℃，烧结总时间为15～35小时，烧结处理后氮气保护下降温即可得到所要的锰锌软磁铁氧体材料。

作为优选，制备的锰锌铁氧体材料在室温、10kHz时，初始磁导率μi在13000-18000之间，并且该锰锌铁氧体材料的居里温度Tc在130℃以上。这样高性能的锰锌软磁铁氧体材料可以满足当前汽车、新能源和电子信息等领域对元器件小型化、薄型化和高度可靠性的要求。