[發明專利]一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010974779.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112028619A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 陳俊
• 申請（專利權）人: 無錫斯貝爾磁性材料有限公司
• 主分類號: C04B35/38
• 分類號: C04B35/38;H01F41/02;H01F1/34;C04B35/626;C04B35/634;C04B35/64
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩

本發明適用于軟磁鐵氧體材料技術領域，提供了一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法，包括三氧化二鐵、氧化錳、氧化鋅和碳酸鋰，其中所述三氧化二鐵含量為55.4?60.5mol％，所述氧化錳含量為15.3～22.5mol％，所述氧化鋅含量為10.5～17.6mol％，所述碳酸鋰含量為2.0～5mol％；具有高Bs、低功耗的特點；可以充分利用其高Bs特性，并且溫升也能得到滿足；同時材料成本也遠遠低于磁粉芯材料，能更好的滿足大功率高功率密度電源變壓器設計的性能和成本需求。

技術領域

本發明屬于軟磁鐵氧體材料技術領域，尤其涉及一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子產品的不斷小型化，相應的電源必須要實現高功率密度設計。要實現電源的高功率密度，其中電子元器件中的磁心小型化、扁平化是其中的關鍵。而要實現磁芯的小型化、扁平化和電源的高功率密度設計就需要高Bs、低損耗的磁性材料。

在一些新能源光伏逆變器和充電樁等大功率變壓器設計領域，需要同時考慮小體積設計和溫升設計。常規的功率鐵氧體材料高溫100℃的飽和磁通密度Bs普遍只有400mT左右，即使是現在TDK公司推出的高Bs材料PC90，在高溫100℃條件下飽和磁通密度Bs為450mT，且100℃下的損耗小于320kw/m3。其Bs值仍然不能滿足光伏行業以及汽車領域等需要更高Bs的應用。目前較多設計采用金屬磁粉芯，應用較為廣泛的是鐵硅鋁材料，其高溫Bs為900mT左右。但是其磁芯功率損耗很高，為4000kw/m3，如此高的功率損耗也限制了其本身高Bs特性的應用。

發明內容

本發明提供一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料及其制備方法，旨在解決磁芯功率損耗很高，如此高的功率損耗也限制了其本身高Bs特性的應用問題。

本發明是這樣實現的，一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料，包括三氧化二鐵、氧化錳、氧化鋅和碳酸鋰，其中所述三氧化二鐵含量為55.4-60.5mol％，所述氧化錳含量為15.3～22.5mol％，所述氧化鋅含量為10.5～17.6mol％，所述碳酸鋰含量為2.0～5mol％。

優選的，還包括碳酸鈣和二氧化鋯，所述碳酸鈣含量為200ppm～1000ppm，二氧化鋯含量為100～300ppm。

優選的，還包括氧化鈷、五氧化二鈮中的一種或多種，所述三氧化二鈷含量為500～5000ppm，所述五氧化二鈮含量為200～400ppm。

一種高Bs低功耗錳鋅軟磁鐵氧體材料制備方法，包括如下步驟：

步驟S100：將三氧化二鐵、氧化錳、氧化鋅、碳酸鋰組成的原材料在砂磨機中混合，烘干后，在10Mpa壓力下壓成圓餅，然后進行預燒；

步驟S200：以預燒后的粉料質量為基準，加入相應量的輔助成分進行二次砂磨，二次砂磨料漿烘干做粒度測試；

步驟S300：加入PVA后進行噴霧造粒，成型為標準環形磁芯進行燒結。

優選的，所述步驟S300中保溫溫度1150℃～1280℃；從600℃～保溫段的溫度，升溫速率2～14℃/min；在850℃～1150℃之間，氧氣濃度0～1.0％，保溫段的氧氣濃度2.0～8.0％；降溫時，氧氣濃度按平衡氧氣濃度進行氣氛保護降溫。

優選的，所述保溫段所用的時間為3-8小時。

優選的，制備所得的錳鋅鐵氧體材料在50Hz，1194A/m測試條件下，25℃時，飽和磁感應強度Bs大于600mT；100℃時，飽和磁感應強度Bs大于510mT。

優選的，制備所得的錳鋅鐵氧體材料在100kHz，200mT測試條件下，25℃時，功率損耗小于1000kw/m3；100℃時，功率損耗小于500kw/m3。