[發明專利]寬溫寬頻高居里點低損耗錳鋅鐵氧體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910033031.6
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101620908A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 石炎;劉九皋;王修煒;顧駿
• 申請（專利權）人: 南京精研磁性技術有限公司
• 主分類號: H01F1/34
• 分類號: H01F1/34;C04B35/26;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 牛莉莉

技術領域

本發明涉及一種寬溫寬頻高居里點低損耗錳鋅鐵氧體材料及其制備方法，屬于鐵氧體磁性材料技術領域。

背景技術

近年來，世界各大鐵氧體公司競相提高錳鋅鐵氧體材料技術性能，以適應日益拓展的應用領域，在IT產業、電力電子、照明電子等用戶的苛求下，一種求新、求全的理念，已逐漸主導著鐵氧體軟磁材料的研發方向。這就是要求材料具有更高的飽和磁通密度Bs，更好的直流疊加特性，更低的比損耗系數tgδ/μ_i(包括高磁通密度下的功耗Pc)和總諧波失真系數(THD)以及更寬的使用頻率和更廣的使用溫度范圍。因此，錳鋅鐵氧體材料的研究已經進軍到了低溫、高溫和更寬與更高頻段領域。深入分析各公司材料性能指標及各種特征曲線后，可以看出，當使用頻率：

f＜250kHz時，選用類同于TDK公司的PC40、PC44材料，功耗明顯低于PC50，特別是當B＜100mT，f＜100kHz時，PC40占有價格和性能優勢，沒必要選用PC50；

250kHz＜f＜300kHz時，PC44功耗最低，PC50其次，PC40功耗最大，這是PC44獨占的市場范圍；

300kHz＜f＜1MHz時，PC50功耗最低；

1MHz＜f＜10MHz時，選用類同于FERROXCUBE公司3F4、3F45型材料；

f＞10MHz時，目前只有Ni-Zn鐵氧體材料才能當此重任，故選用4F1。

基于以上思維，各材料制造廠家早就在積極尋求一種寬溫寬頻高居里點低剩磁材料，以期取代名目眾多的高頻低功耗鐵氧體材料。

綠色環保電磁感應無極燈的廣泛應用與性能提高，促進了這種材料的?開發與量產，由于突破了傳統的白熾燈、氣體放電燈的發光機理，無極燈已成為國際公認的第四代節能環保新光源。高光效、長壽命、高顯色、光線穩定等特點，更使其迅速風靡世界。因而其電磁能量轉換的核心部件高性能磁心也隨之熱銷市場。

高頻無極燈用磁心大都使用鎳鋅鐵氧體材料，因為設計在發光體中間位置的內置式電磁發生器，距被激活的熒光粉有很大距離，所以必需使用高達2.65MHz的頻率產生足夠大的電磁能量，才能使之激活發光。但2.65MHz高頻振蕩產生的電磁幅射、射頻干擾問題進行的技術處理，既阻礙了燈的透光效率，過高的燈體溫度又影響了這種無極燈的光衰和使用壽命，還極大地增加了制造成本。

低頻無極燈工作在200～300KHz中低頻率狀態下，通常使用錳鋅鐵氧體磁心，其外置式結構利于實現向大功率、超大功率(200W-1000W)燈具發展，所以適用于高大寬廣照明區域，而且效率很高。相對于200KHz左右的振蕩頻率，在EMC、EMI技術處理手段上就很容易達標，制造工藝相對難度也小了很多。仁者見仁，智者見智，內置和外置這兩種結構各有所長，目前并存于無極燈行業各顯神通，如何生產二者皆可兼用的高性能磁心，則成了磁材廠家的困難課題。

這兩種工作狀態對軟磁鐵氧體材料性能的要求都特別苛刻，既要極低溫度[-40℃以下]具有足夠的磁導率，啟動高頻振蕩，又要相當高的居里溫度[+280℃以上]以維持不停振，還要在如此寬溫范圍保持較高磁通密度和較低功耗，這是非常大的一個矛盾。鎳鋅材料有高頻、高居里點特征，但超低溫磁導率低，使線圈感量不足難以啟動，且材料功耗較大，燈具發熱過高；錳鋅材料雖有高磁密低功耗優勢，但居里點和頻率卻難上去，高溫易停振，燈具體積較大。

中國專利申請(CN101183582A)公開了一種高飽和磁通密度低損耗NiMnZn功率鐵氧體材料，它通過優選配方和摻雜，特別是加入2～4mol％NiO，得到了飽和磁通密度Bs1194A/m，100℃下大于460mT，高頻功耗500kHz?50mT?100℃下小于150kw/m³，但絲毫沒提及寬溫寬頻特性和居里點高低，因而其應用范圍有限，且成本較高。

又如中國專利申請(CN1749209A)公開了一種高飽和磁通密度、低損耗錳鋅鐵氧體材料及其制備方法，它通過摻雜和工藝控制，得到了100kHz、200mT、45℃時低于245kw/m³的功耗和1194A/m、50mT、25℃時飽和磁通密度高于535mT的結果，但同樣沒有高、低溫和高頻特性的介紹，顯然其使用范圍相當有限。