低损耗锰锌铁氧体的制备及其磁性能的研究

来源 :浙江工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LIUCHANGQI2003
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目前,电子器件继续小型化,高功率化,高速化,高效化,对软磁铁氧体磁芯的性能提出了更高的要求:除了在常规条件(100 kHz、200 mT)下工作的铁氧体,更需要可以在更高频率下工作的铁氧体。本文基于以上的发展趋势和市场需求,研究了低功率锰锌铁氧体材料的制备工艺,电磁特性及影响机理。本文主要以氧化物陶瓷法为主要工艺流程基础,系统的探究了低中频和中高频两个频率段下低功耗锰锌铁氧体材料的制备工艺,包括主配方的组成、添加剂的添加量以及烧结工艺的控制,本文主要的研究内容如下:(1)通过对低中频下Fe2O3-MnO-ZnO三元系的研究发现,随着Fe2O3含量的增加,材料的晶粒尺寸没有发生太大改变;截止频率先随着Fe2O3含量的增加先减小后增大,常温下的起始磁导率随着Fe2O3含量的增加先增大后减小;材料的损耗谷点温度随着Fe2O3的增加而减小,在Fe2O3含量为53.6%时,出现谷点,谷点为230 k W/m3。随着ZnO含量的增加,材料的密度略微增大;随着ZnO的增加,材料常温下的起始磁导率先增加后减小,材料的截止频率先减小后增大;随着ZnO含量的增加,材料损耗谷点向低温方向移动,在ZnO含量为8.5%时,出现谷点。(2)通过对低中频下的添加剂(SnO2)的研究发现,加入SnO2可以促使晶粒长大,随着SnO2添加量的增加,材料的起始磁导率先增加后减小,截止频率的规律与之相反,当SnO2添加量增加,截止频率先减小后增大;材料的损耗谷点随着SnO2添加量的增加往低温移动,在SnO2添加量为1.0%时,出现谷点,谷点为245.30 k W/m3。(3)烧结是铁氧体制备过程中最为关键的一步,烧结工艺直接影响铁氧体材料的性能。烧结温度会直接影响材料的晶粒大小,适当的改变烧结温度可以改变铁氧体材料的磁性能;烧结过程的氧分压也是影响铁氧体材料的磁性能的关键因素,过高或过低都会引起材料磁性能的变差。低中频低功耗铁氧体材料的最佳烧结温度为1325℃,最佳氧分压为2.5%,此时材料的磁性能最为优异。(4)通过对中高频频率段下Fe2O3-MnO-ZnO三元系的研究发现,随着Fe2O3含量的增大,样品常温下起始磁导率减小,是由于体系中Fe2O3含量过多的缘故;在Fe2O3含量为54.8%时,材料的损耗表现最好,在10~120℃范围内都低于57k W/m3,且在25~100℃温度段损耗都在50 k W/m3以下;铁氧体材料的起始磁导率随着ZnO含量的增加而增加,由于体系中ZnO含量整体偏少,材料的截止频率比较高,大于2000 k Hz;材料的损耗表现随着ZnO含量的增加而变好,在ZnO含量为2.0%时,样品在80~120℃区间的损耗值相比其他四组都更低,损耗值都在70 k W/m3以下。(5)通过对中高频下的添加剂(Co2O3)的研究发现,Co离子具有大的正的磁晶各向异性常数K1可以和锰铁氧体负的K1进行正补偿,可以使材料在较宽的温度范围内一直保持损耗比较低的状态。起始磁导率随着Co2O3添加量的增大而减小,随着Co2O3添加量的增加,Pcv-T曲线整体向更高损耗、更高温度方向移动,当Co2O3添加量为2000 ppm时,材料损耗整体表现较好,在10℃~100℃范围内都在60 k W/m3以下。
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