低功耗Mn-Zn鐵氧體的制備與性能研究.pdf

1、Mn-Zn功率鐵氧體是一類應(yīng)用廣泛的磁性功能材料，憑借較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高起始磁導(dǎo)率以及在一定溫度和一定頻率下具有較低的功率損耗，在電子元器件領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文采用工業(yè)純原料，通過氧化物陶瓷工藝制備較低功率損耗的Mn-Zn鐵氧體，探究主配方、預(yù)燒工藝、二次球磨時(shí)間、成型壓強(qiáng)、燒結(jié)工藝與添加劑等對Mn-Zn功率鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和電磁特性的影響。
　　本文首先探究了主配方中Fe2O3和ZnO含量對Mn-Zn功率鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和性

2、能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，F(xiàn)e2O3和ZnO含量分別為52mol％和10.8mol%時(shí)，最大起始磁導(dǎo)率（Ⅱ峰）達(dá)到最高值，最低功率損耗降到最低水平；隨著Fe2O3和ZnO含量的增加，μi-T曲線Ⅱ峰點(diǎn)和最低功耗點(diǎn)轉(zhuǎn)移到較低的溫度，最優(yōu)主配方為：Fe2O3︰ZnO︰MnO=52mol%︰10.8mol%︰37.2mol%。
　　然后探究了制備工藝對Mn-Zn功率鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，隨著預(yù)燒溫度的升高，預(yù)燒粉料活

3、性逐漸降低。當(dāng)燒結(jié)溫度固定為1360℃時(shí)，880℃下預(yù)燒的粉料具有最適宜的活性，最終燒結(jié)出的鐵氧體具有最低的功率損耗；預(yù)燒工藝、二次球磨時(shí)間和燒結(jié)工藝三者之間相互影響，在固定預(yù)燒和燒結(jié)工藝的前提下，二次球磨時(shí)間為1.5h，得到的粉末顆粒在1μm左右，燒結(jié)出的試樣具有較均勻的微觀結(jié)構(gòu)和最優(yōu)的磁性能。隨著球磨時(shí)間的增加，μi-T曲線Ⅱ峰位置有移向低溫的趨勢，這是磨球磨損產(chǎn)生的Fe2+對鐵氧體磁晶各向異性補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果；隨著成型壓力的增加，生坯的

4、密度單調(diào)增加，然而燒結(jié)試樣的密度卻先增加后降低，這和壓力過大造成坯件內(nèi)應(yīng)力過大在晶粒生長的過程容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷有關(guān)，當(dāng)成型壓力為70MPa時(shí)，燒結(jié)試樣具有最低的功率損耗；采用二次還原氣氛燒結(jié)比平衡氣氛燒結(jié)得到的試樣密度高，性能更優(yōu)；在預(yù)燒溫度為880℃、二次球磨時(shí)間為1.5h的情況下，在1360℃的燒結(jié)溫度保溫4h，能得到性能相對最佳的鐵氧體試樣。
　　最后，在固定主配方和制備工藝的前提下探究了添加劑對低功耗鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)、元素分

5、布和性能的影響。結(jié)果表明：少量的NiO添加可以提高燒結(jié)密度和燒結(jié)樣的飽和磁化強(qiáng)度，功率損耗輕微改善，但NiO添加過量時(shí)，晶粒出現(xiàn)不連續(xù)生長，并且在樣品表面出現(xiàn)不規(guī)則顆粒，抑制了疇壁移動(dòng)，惡化了磁性能，適宜的NiO添加量為0.1wt%；合適量的TiO2（0.1wt%）和Co2O3(0.08wt%)聯(lián)合添加時(shí)，Ti4+能促進(jìn)Co2+從晶界轉(zhuǎn)移到晶內(nèi)，由于Co2+對鐵氧體磁晶各向異性常數(shù)有較大的補(bǔ)償作用，最大起始磁導(dǎo)率對應(yīng)的溫度移動(dòng)到較低的溫