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國內外高飽和磁通密度的MnZn磁心材料技術狀況
來源:國際新技術資料網
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作者:泛舟
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發布時間: 2014-06-23
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個人電腦、網絡通訊、信息家電、汽車電子等IT技術的飛速發展，對電子器件提出了愈來愈高的要求。隨著電子器件的小型化和高效率化，在電氣電子設備中對小型、高效率的變壓器的需求越來越大。特別是作為車用變壓器線圈產品的MnZn鐵氧體磁心材料，為了使之在外界氣溫變化和發動機室發熱等惡劣溫度條件下也能起作用，除了要求在高溫下功耗低外，還要求在高溫條件下能保持很高的飽和磁通密度（Bs)。而且普通的電氣電子產品所用的線圈產品如果使用具有高飽和磁通密度的MnZn磁心材料，也同樣可控制因自發熱等造成的飽和磁通密度的下降，并能實現線圈的小型化設計。
近幾年來，各大鐵氧體公司競相提高錳鋅鐵氧體材料綜合性能，使這種基礎功能材料的發展出現了勃勃生機。高Bs材料也就是功率鐵氧體材料，其飽和磁通密度Bs越高，則磁心處于正常工作狀態時越不容易飽和。新的設計理念不再偏重使磁心在高磁通密度下工作以降低銅線繞組功耗，因為Mn-Zn鐵氧體磁心在這種情況下功耗會急劇增大，繞組功耗的降低遠不能抵償磁心材料功耗的增加。所以，新的設計理念是以低的交流勵磁電平而不再以高的勵磁電平激勵元件，即讓磁心工作在“可用磁通密度”，而不是硬飽和狀態，以避免磁通密度處于磁滯回線非線性區域時導致磁導率陡直下降，磁心繞組因阻抗降低而惡性發熱甚至燒毀。一般“可用磁通密度”為飽和磁通密度的80%，提高Bs的途徑不外乎調整工藝，如提高磁心密度和優選配方及有效添加物。
近兩年來，國內外廠家在提高Bs，特別是高溫Bs方面，不遺余力的推陳出新，取得了不少出色的成果。如德國EPCOS和荷蘭Philips公司去年推出的N45和3B46材料，其常溫Bs為550mT，100°C時為435mT；荷蘭Philips公司改進后的3C92材料，常溫Bs為540mT，100°C時達460mT，140°C時尚達400mT；日本FDK公司去年推出的4H45和4H47材料，100°C時Bs分別為450mT和470mT；日本TDK公司去年推出PC95后，今年又適應市場需求推出了寬溫高BsPC90材料，其常溫Bs為540mT，100°C時為450mT，且100kHz、200mT、100°C狀態下功耗為320mW/cm3；東磁公司DMR2KP及DMR1.2KH材料高溫Bs分別為460mT和470mT,已接近FDK公司4H47和Philips公司3C92水平。在功率鐵氧體材料市場拓展方面，各公司真可謂你方唱罷我登場，使出了渾身解數。高μ材料常溫Bs值也刷新到了430?450mT的水平，除改善直流疊加特性外，還大大降低了裝配壓力對磁心電感的影響。
當然，Bs，特別是高溫Bs的提高，不僅僅是為了傳輸更大的功率，同時還可以大大改善磁導率的直流疊加特性。
目前現有批量生產的高Bs低功率鐵氧體材料，一般Bs(IOO0C、1194A/m)只能達到390mT左右，功耗與PC40相當。
據恒志信網消息：為了克服上述現有技術存在的缺陷，國內最新研制成功一種同時具備高飽和磁感應強度（Bs)、低功率損耗性能的高飽和磁感應強度的軟磁錳鋅鐵氧體材料配方。
新技術的目的可以通過以下技術方案來實現：高飽和磁感應強度的軟磁錳鋅鐵氧體材料，該材料包括主料和微量添加物，主料包括：氧化鐵50-55%，氧化鋅5-10%，氧化錳36-43%；微量添加物選自Nb205、V2O5,TiO2,NiO,CaCO3中的2種或者2種以上，其加入量為材料總重量的600-3000ppm。制備方法包括步驟：
(1)混合：按原料中主料配方的組分和摩爾百分含量，采用強混機混合l-3h得到含主料的粉料；
(2)預燒：將上述粉料投入回轉窯預燒，預燒溫度在900?1100°C，預燒時間為40?70分鐘，控制混和粉料流量為3-5公斤/分鐘，回轉窯轉速為5?20轉/分鐘，使紅色的混和粉料初步發生固相反應，并使混和粉料由紅色轉變成黑色混合物；
(3)粗粉碎：將上述預燒得到的黑色混合物采用振動球磨機進行粗粉碎，粉碎時間為30?60分鐘，使粉料粒徑大小分布均勻，用水沖法過200目篩網過篩；
(4)砂磨：將上述過篩后的粗粉碎含主成份的黑色粉末與微量添加物在砂磨機中進行砂磨，整個砂磨時間為40?120分鐘，得到細粉碎后含主成份的黑色粉末；
(5)制漿：砂磨過程結束時，將細粉碎后含主成份的黑色粉末在制漿桶里攪拌1-2小時使其料漿充分攪拌均勻，再投入膠水和消泡劑，膠水和消泡劑的總加入量為料漿的0.5?lwt%；
(6)噴霧干燥：經過制漿后的漿料，控制進口溫度在290°C?350°C，出口溫度在8o°c?iio°c下通過噴霧造粒塔噴成表面干燥、中間濕潤、具有良好流動性與分散性的顆粒，即得產品。
與現有技術相比，新技術利用廉價的原材料，通過調整材料配方、摻雜及窯爐氣氛，可以生產同時具備高飽和磁感應強度（Bs)、低功率損耗性能的軟磁錳鋅鐵氧體材料KP4A。新技術的高飽和磁感應強度的軟磁錳鋅鐵氧體材料KP4A材質既有較低的功率損耗又兼顧了高溫高Bs，其高溫Bs為420mT100°C，100°C時PCV為350KW/m3，比傳統PC40的功耗及Bs均有提高。填補了國內磁性行業的空白，有著廣闊的市場前景。
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