锰锌软磁铁氧体材料的制备及应用

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烧结
MnZn铁氧体烧结过程中的化学变化
⑴ MnZn 铁氧体的平衡气氛
平衡氧分压的控制,一般按下式设定: log(PO2)=a–b/T
式中,PO2为氧分压,a、b为常数,b通常取 14540,T为绝对温度。
⑵ Mn 和 Fe 的变价
Mn 的离子价可以是二价、三价、四价、六 价和七价
第三部分 粉料检测
2)MnZn 铁氧体中的金属离子分布
我们假设x(x<1)份的锌铁氧体与(1-x)份的锰锌铁氧体固熔,即有:
第一部分 理论基础
1. 2 MnZn 铁氧体的自发磁化理论
⑴亚铁磁性的奈耳分子场理论
奈耳把尖晶石结构抽象成两种次晶格,即A位和B位,并认为A位 和B位之间的相互作用是主要的相互作用,并且具有相当大的负值。 绝对零度时,这种相互作用导致磁矩按如下方式取向:A 位所有离 子磁矩都平行排列,其磁矩为 MA;B 位所有离子磁矩都平行排列, 其磁矩为 MB。MA和 MB取向相反,但数量不相等。观察到的自发磁 化强度等于两者之差值︱MA﹣MB︱。
第三部分 粉料检测
检测
主要关注参数:
μi、Bs、Pcv、Tc、Q 、ρ等
第四部分 应用
——MnZn功率铁氧体
主要关注参数:Bs、Pcv、磁导率、居里温度
发展趋势:应用更高频率、更低功耗、宽温 特性、高直流叠加
适用25~100KHz: PC30 适合100~500KHz: PC40 适合500~1000KHz:PC50
Tc=12.8×(x-2z/3)-354 式中,x表示100 mol铁氧体中Fe2O3的摩尔数,z表示100 mol铁氧体 中ZnO的摩尔数。
第二部分 粉料制备
MnZn铁氧体工艺流程
第二部分 粉料制备
锰锌铁氧体常用添加剂
第二部分 粉料制备
粉料物理特性
粉料 物理特性 Powde Characteris
第一部分 理论基础
⑵MnZn铁氧体的分子饱和磁矩
第一部分 理论基础
⑶MnZn 铁氧体的超交换作用
三种类型的超交换作用的强弱取决于两个主要因素: ①两离子间的距离,以及金属离子之间通过氧离子所组成的键角; ②金属离子 3d 电子数目及其轨道组态。
第一部分 理论基础
⑷MnZn 铁氧体的居里温度
对于MnZn铁氧体而言,不仅Zn2+离子含量影响居里 温度,Fe3+离子含量也可以影响居里温度。Fe3+离子 的加入,增加了A位上磁性离子数目,使得A-B交换 作用增强将会导致居里温度的升高MnZn铁氧体的 居里温度符合经验公式:
第三部分 粉料检测
⑷ 锰铁氧体的降温氧化过程
I 在1300℃左右时,空气中的氧分压接近于锰铁氧体 的平衡气氛,所以在1250~1350℃左右温度范围内的锰 铁氧体可以在空气中烧结。
II 在1050℃左右时,锰铁氧体被氧化的速度最大,并 析出有四方结构的β-Mn3O4引起晶格畸变,所以1050℃ 左右的温区是锰铁氧体的氧化危险区,在冷却过程中应 该高度重视。
PC44
PC95
第四部分 应用
第四部分 应用
高频、低功耗MnZn功率铁氧体
TDK公司 PC50
μi=1400,100℃Pcv(500kHz,50mT)=80kw/m3
Tc≥240℃,25℃Bs=470mT, 100 ℃Bs=380mT FERROXCUBE公司 3F4 μi=900, Bs=410mT,100℃Bs=350mT Tc≥220℃, 100℃Pcv(1MHz,30mT)≈130kw/m3 100℃Pcv(3MHz,10mT)≈220kw/m3
⑶ Zn的挥发
在制造MnZn铁氧体时,通常添加的是高 纯度的ZnO。ZnO的熔点为1950℃,加压升 华温度1725℃,因此在MnZn铁氧体制造过 程中按理说ZnO是不会挥发的。但是当温度 升高时,ZnO会发生如下反应: 2ZnO→2Zn↑+O2↑
使得Zn游离出来。而Zn的沸点是907℃, 所以在MnZn铁氧体的烧结过程中,如果有 Zn游离出来就很容易挥发掉。
第三部分 粉料检测
⑶冷却方式 冷却速度和冷却气氛对 MnZn 铁氧体的磁性能有很大影响。MnZn铁氧体在空 气中缓慢冷却时,会由于严重氧化而使磁导率显 著下降。一般高磁导率MnZn 铁氧体和高稳定性 MnZn 铁氧体冷却时,在高温要求有较低的氧分 压,保证Mn和Fe离子不至于被氧化而变价;但 又必须有一定含量的氧气以避免 Fe2O3过分离解 而影响Q值。
----锰锌软磁铁氧体 材料的制备及应用
目录
一、 MnZn铁氧体的理论基础 二、 MnZn铁氧体的粉料制备 三、 MnZn铁氧体的性能分析 四、 MnZn铁氧体的应用
第一部分 理论基础
1.1MnZn 铁氧体的晶体结构及离子分布
1)MnZn 铁氧体的晶体结构
氧离子面心立方结ห้องสมุดไป่ตู้示意图
第一部分 理论基础
III 低温时容易出现片状组织和针状组织,但由于温度 低,析出的速度较慢,因此冷却速度可以适当快些。
第三部分 粉料检测
MnZn 铁氧体烧结过程中的物理变化 ⑴ 烧结收缩 ⑵ 结晶成长
第三部分 粉料检测
烧结温度、烧结气氛和冷却方式是烧 结工艺的三个主要方面。
⑴烧结温度 烧结温度是直接影响微观结构和磁 性能的一个重要因素。在低温欠烧时,晶粒大小悬 殊,气孔分散在晶界和晶粒内部。随着温度的升高, 晶粒趋于均匀,气孔呈球形,烧结密度增加,磁导 率增大。当温度过高发生过烧时,晶粒虽然长大, 但是由于Fe2O3的还原和Zn的挥发,晶界和晶粒内部 的气孔迅速膨胀,使得烧结密度下降,磁导率显著 下降,机械性能也下降。
第三部分 粉料检测
⑵烧结气氛 烧结气氛是影响磁性能的另一个 重要因素。烧结气氛对固相反应速度、产物和微 观结构都有直接影响,采用平衡气氛来控制铁氧 体烧结的方法称为平衡气氛烧结法。MnZn 铁氧 体的化学组成不同时,烧结温度和平衡气压的关 系也随之改变。烧结气氛的控制已经成为生产控 制的重要环节。
tics
参数 Parameter
含水率 Moisture
松装密度 Granule bulk density
安息角 slope angle
% g/cm3
规格 Spec. 0.15~0.40
1.25~1.45
<32°
第三部分 粉料检测
成型→烧结→检测
成型: 0.3%的硬脂酸锌 压力1T/cm2
第三部分 粉料检测
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