锰锌铁氧体微观结.ppt

锰锌铁氧体微观结构及性能的探讨 Prepared by Samdy 锰锌功率铁氧体与高导铁氧体对照 锰锌功率铁氧体 居里温度：200-250℃ 饱和磁通密度：500-550mT 晶粒大小：5-10um 通过降低Fe2+含量（氧化）或者通过厚度大于3nm的玻璃相以达到晶粒边界绝缘 氧化铁含量 53-54mol% 氧化锌含量 8-12mol% 磁晶各向异性性能 接近0 磁致伸缩系数 接近0 电阻率 1-20Ω。m 密度大于理论密度的94% 10MHz时介电常数 20000 最高烧结温度 1140-1260℃ 进一步改善的潜力： 平均晶粒大小2um的微观结构 密度大于理论密度的94% 初始磁导率1000 用溶胶-凝胶法制备细晶粒铁氧体粉料 优化更高电阻率的掺杂 锰锌高磁导率铁氧体 居里温度130℃ 饱和磁通密度 450mT 晶粒大小30um 晶粒边界绝缘 氧化铁含量 51.8-52.3mol% 氧化锌含量18.0-24.4mol% 磁晶各向异性 接近0 磁致伸缩系数 接近0 密度 大于理论密度的94% 最高烧结温度 1380℃ 进一步改善的潜力 平均晶粒大小30um的微观结构 密度大于理论密度的94% 初始磁导率30000 用溶胶-凝胶法制备的粉料 更好的化学均匀性 优化更高电阻率的掺杂系统 对于大尺寸磁心采用薄膜晶粒绝缘以得到更好的u-f性能。 改善潜力及限制原因 更好的设备和低成本是批量生产高品质铁氧体的必要条件。 目前在继续降低功率铁氧体损耗方面存在限制的原因是： 晶粒大小2um的致密细晶粒微观结构 更高的电阻率 降低剩余损耗水平 在提高初始磁导率方面存在限制的原因是： 烧结铁氧体存在化学组成梯度（锌损失） 从材料表面到材料内部氧气分布的梯度 烧结气氛中的杂质。 工艺因素对磁心性能影响的探计 控制好磁心生产过程中的各项工艺因素，必须弄清下面五个问题： 在磁心的整个生产过程中，有哪些影响磁心性能的工艺因素。 哪些工艺因素会对磁心的哪些性能产生影响 各种工艺因素会对磁心的性能产生什么影响 各种工艺因素对磁心性能影响的机制是什么 在磁心生产过程中应该注意控制好的有哪些主要工艺因素 具体分析： 1. 压制成型 在磁心规格一定时，压力愈大磁心就压得愈密实，比重就越大，反之就比较疏松了，这就意味着磁性粒子所占比例相对的小了，磁导率就要降低。为保证磁心具有最大的密度值，压制时必须要有足够大的压力，当压力达到一数值，密度值达到极限就不能增加了。在生产实际中，一般采用的压力为（9.8-25.2）×108Pa,对于小而薄的磁心取小限，大而厚的磁心取上限，同时压制时要有足够的保压时间，否则会直接影响磁心的性能。 2．处理温度的影响 ⑴随着处理温度的提高，ue和Q逐渐增加 ⑵当处理温度增加到某一数值后ue和Q值分别出现一峰值并在一定的温度区保持不变，即ue和Q值分别出现峰值区 ⑶ue值的峰值志始温度略小于Q值的峰值起始温度，其峰值区比Q值峰值区温度范围也要宽些。 ⑷超过峰值区ue值与Q值均降低，但ue值降低较为平坦，Q值下降要快些。特点是临界绝缘层完全破坏，Q值急剧下降，我们称之为“快毁”，一般选择处理温度是当ue和Q值两者达到高峰值的温度。 3．恒温时间 在处理温度下的恒温时间对性能会产生明显的影响。实践证明，过短的保温时间会使ue，Q值达不到峰值而偏低，且ue值的一致性差，适当延长恒温时间可以提高ue值，过分延长时间又会使Q值下降。恒温时间的选择以ue值与Q值均能满足使用要求为宜。 4．升温与降温速度的影响 过快的升温速度，会导致磁心开裂，而过慢的升温速度，会增加成本。 高温进炉会使ue值一致性差，有的Q值会降低。 降温速度对Q值影响不大，然而对ue值影响明显。快速降温能使ue获得满意结果，一致性也好，工艺通常采取出炉后迅速水淬，如随炉冷却，虽一致性可以，但ue值会略低。如果出炉后空气冷却，一致性会变坏。 5．处理时气氛影响 磁心通常采用的时空气处理或者氮气处理等方式。 ◆过高的处理气氛（PO2）会导致磁心氧化，电磁性能劣化。 ◆过低的处理气氛会磁心磁导率达不到要求。 对提高锰锌铁氧体性能的添加物的分类 主要分为三类： ◆第一类添加物在晶界处偏析，影响晶界电阻率。 ◆第二类影响铁氧体烧结时的微观结构变化，通过烧结温度和氧含量的控制可改善微观结构，降低功率损耗，提高材料的磁导率的温度和时间稳定性，扩展频率等。 ◆第三类则固溶于尖晶石结构中，影响材料磁性能。 Ca,Si等元素的添加物属第一类和第二类。 Bi, Mo, V,P等元素属第二类。 Ti, Cr,Co,Al,Mg,Ni,Cu,Sn等元素主要作用属于第三类。 我国化学试剂的分类 纯度名称 级别