锰锌铁氧体微观结

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锰锌铁氧体

锰锌铁氧体

锰锌铁氧体本文来自维库电子市场网/news/, 本文地址:/news/html/2007-5-24/38340.html试制高导锰锌铁氧体试制:氧化物湿法工艺,原材料按下列配方:Fe2O3:52.1mol%,MnO:23.9mol%,ZnO:24mol%,经湿混砂磨一次喷雾造粒(25kg蒸发量)后,850℃预烧,加入少量微量元素如Bi2O3、Zn2O3、MoO3等,再经二次砂磨二次喷雾干燥造粒(25kg蒸发量),压成φ4×2×1.5环形磁芯。

在小型钟罩炉中1400℃烧结4~6小时,烧结过程中严格控制氧含量。

磁环的磁导率μi通过HP4284ALCR表测量,用电子显微镜SEM观察磁环表面及断面结构,用EDAX分析表面成份。

选择原辅材料及微量添加元素如Bi2O3、In2O3、MoO3等,获得了初始磁导率达32000的高磁导率MnZn 铁氧体材料。

经喷雾干燥后铁氧体粉料颗粒外观形状是实心球状,该粉料具有较好的流动性,同时松装比重较高,对铁氧体毛坯成型非常有利。

粉料压制特性对毛坯密度及强度的影响,铁氧体粉料颗粒均已破碎,对应毛坯的密度为3.2g/cm3,较高的毛坯密度对于获得较好的电磁性能如高磁导率和低损耗的铁氧体是十分有益的。

铁氧体颗粒形态及成型密度对初始磁导率影响还是比较大的。

微量元素是加入0.02wt%的Bi2O3,0.03wt%的Zn2O3,以及0.04wt%的MoO3,材料起始磁导率为32000,测试条件为:f=1kHz,U=0.05V,N=10Ts,25℃,φ4×2×1.5环。

平均晶粒直径为45μm。

Bi2O3及ZnO在烧结过程中的挥发性,向铁氧体中加入过量Bi2O3(为0.08wt%,其中主成份及其它微量元素完全相同)后,由于Bi2O3大量挥发,导致铁氧体磁芯表层存在大量不规则气孔。

φ4×2×1.5环内表面和外表面EDAX成份谱线。

开发具有细微观结构的低损耗MnZN铁氧体

开发具有细微观结构的低损耗MnZN铁氧体

开发具有精细微观结构的低损耗MnZn铁氧体S.Otobe 等段曦东译摘要:我们研究了电源用MnZn铁氧体的磁心损耗与微观结构的关系。

结果我们发现当平均颗粒尺寸为15-17 微米时在100KHz和200mT下有最低的损耗。

然后我们研究了CaO-SiO2外第三种添加剂对他们在颗粒边界沉积行为的影响。

,我们发现Nb2O5,Ta2O5,ZrO2能降低损耗。

进一步,,通过优化烧结条件,我们能够得到具有特别低的损耗的电源用MnZn 铁氧体。

关键词:低损耗MnZn铁氧体,100KHz,微观结构控制,颗粒边界,添加剂。

1引言为了满足更加集成,更加省电的电子设备发展的需求,需要更加小,更加有效的开发关电源。

在一种开关电源中,变压器占据了很大一部分的体积和损耗。

因此降低变压器磁心用的MnZn铁氧体的损耗很重要。

因为MnZn铁氧体的电磁性质不仅依赖于其主要成分,而且依赖于它的微观结构,因此有许多努力来控制其颗粒尺寸和少量添加剂在颗粒边界区分布来改善其电磁性能(1)。

作为开发低损耗的材料的一个基本方法,有许多研究和分析用来阐明MnZn铁氧体中产生损耗的机理(2,3)。

磁心损耗可以分为三个部分:磁滞损耗P h,涡流损耗P e,剩余损耗P r。

这三个组员在总损耗中占据的比例依据测定条件如频率和磁通密度而很不相同。

在低频下Ph是主要的,为了降低P h,形成规整的微观结构(尽量少的晶格缺陷和气孔)以不要阻碍磁畴壁的运动是重要的。

在高频下,P e的比例上升,提高磁心电阻率是可以降低损耗。

广泛应用的抑制P e的方法是使用CaO-SiO2复合添加剂,以在颗粒边界处形成高阻层(4)。

对于Pr,最近的研究表明当频率大于500KHz时,占据总损耗的80%以上(2)。

为了减小Pr,复数磁导率的峰频率越高越好,而这可以通过细颗粒化而得到(2)。

如上所述,降低损耗的三个组员的手段是矛盾的,在一定的条件下,确定那一种组员是主要的是必要的。

在本研究中,我们求得了不同微观结构的试样的电磁性质。

MnZn铁氧体关键磁参数和工艺

MnZn铁氧体关键磁参数和工艺

第一章MnZn铁氧体的关键磁参数引言铁氧体磁性即亚铁磁性,来源于被氧离子所分隔的磁性金属离子间的超互换彼此作用,它使处于不同晶格位置上的金属离子磁矩反向排列。

当相反排列的磁矩不相等时,那么表现出强磁性。

很明显,铁氧体的大体特性与应用特性都与晶体结构、化学键及离子散布紧密相关。

本章由MnZn铁氧体的晶体结构研究入手,探讨分析MnZn铁氧体有关的基础理论,对本文所涉及的大体电磁参数如起始磁导率µi、损耗P L、饱和磁感应强度B s、居里温度T c等进行了分析,为本文的研究提供理论依据。

MnZn铁氧体的晶体结构及磁性来源MnZn铁氧体的晶体结构凡是晶体结构和天然矿石—镁铝尖晶石(MgAl2O4)的结构相似的铁氧体,称为尖晶石型铁氧体。

咱们研究的MnZn铁氧体就属于尖晶石型铁氧体。

尖晶石型铁氧体的晶体结构属于立方晶系,其化学分子式能够MeFe2O4(或AB2O4)表示。

其中,Me为金属离子Mg2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+、Li1+等;而Fe为三价离子,也能够被其他三价金属离子Al3+、Cr3+或Fe2+、Ti4+所代替。

总之,只要几个金属离子的化学价总数为8价,能与四个氧离子化学价平稳即可,但也要注意离子的大小及其他一些问题。

尖晶石型结构的一个晶胞共有56个氧离子,相当于8MeFe2O4,其中有24个金属离子,32个氧离子。

由于晶胞中的离子很多,结构较复杂,不易全数画出。

图1-1表示了部份金属离子在晶胞中的散布。

每一个晶胞事实上能够分为8个小立方,这8个小立方体又分为两类,每种各有4个;每两个共边的小立方体是同类的,每两个共面的小立方体分属于不同类型的结构。

在每一个不同类型的小立方体内都有4个氧离子。

在8个小立方体中,氧离子都位于体对角线中点至极点的中心。

由于氧离子比较大,金属离子比较小,而以氧离子作为密堆积结构,金属离子都填充在氧离子密堆积的间隙中。

氧离子之间存在两种间隙:即八面体间隙和四面体间隙,如图1-2。

锰锌软磁铁氧体材料的制备及应用

锰锌软磁铁氧体材料的制备及应用

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
氧离子面心立方结构示意图
第一部分 理论基础
PC44
PC95
第四部分 应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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︱。

MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析

MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析

MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析 2003年05月30日02:52MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析Analysis Stabilization of Permability Versus Frequency Temperature of MnZn Ferrite摘要:本文综合分析了MnZn铁氧体材料磁导率的频率稳定性及温度稳定性。

要获得有温度稳定性的软磁材料,通常采用过铁配方,当的含量控制在53.6mol %时,可以获得很好的温度稳定性;且通过适当控制和的比例,可以得到多个补偿点,在较宽温度范围内得到平坦的~T曲线。

材料的起始磁导率截止频率是互相制约的,因此在磁导率没有特殊要求的情况下,可以通过适当降低磁导率来提高材料的应用频率。

若对材料磁导率要求比较高时,可以用缺铁配方以及降低烧结温度的途径来提高软磁铁氧体材料的使用频率。

关键词:MnZn铁氧体频率稳定性温度稳定性前言高精尖特别是高可靠工程技术的发展,要求软磁材料不但要高,低tanδ,更重要的是高稳定性,即磁导率的温度稳定性、频率稳定性要高,减落要小,随时间的老化要尽可能小,以保证长寿命工作于太空、海底、地下及其它恶劣环境。

在低温、潮湿、电磁场、机械负荷、电离辐射等影响因素较强的情况下,软磁材料性能的变化是其基本特性参数在物理化学过程中发生变化结果。

锰锌铁氧体是低频段应用极广的铁氧体,在500kHz频率以下较其他铁氧体具有更多的优点。

如磁滞损耗低,在相同高磁导率的情况下居里温度较Ni-Zn高,起始磁导率甚大,目前最高达4×,且价廉。

因此,对MnZn铁氧体进行稳定性研究具有良好的市场前景。

本文将分别对MnZn铁氧体磁导率的频率稳定性和温度稳定性进行具体分析。

1 MnZn铁氧体磁导率温度稳定性分析软磁材料的温度稳定性用温度系数α表示。

定义为:由于温度的改变而引起的被测量的相对变化与温度变化之比。

故磁导率的温度系数为:(1)式中,,分别是温度时材料的磁导率。

锰锌铁氧体工字电感耐压问题

锰锌铁氧体工字电感耐压问题

锰锌铁氧体工字电感耐压值主要受到其材质和工艺的影响。

在工字电感的设计和制造过程中,需要考虑到其使用环境和应用要求,以选择合适的材料和工艺。

一般来说,锰锌铁氧体的耐压值取决于其制造过程中的烧结温度和压力,以及所添加的元素种类和含量。

为了提高工字电感的耐压值,可以采取以下措施:
1. 增加烧结温度和压力:高温高压的烧结条件可以提高锰锌铁氧体的致密度和晶格常数,从而提高其耐压性能。

2. 添加增强耐压的元素:例如添加Co、Ni、Cu等元素可以改变铁氧体的微观结构和晶格常数,从而提高其耐压性能。

3. 优化工字电感的结构设计:通过优化工字电感的线圈匝数、线径、气隙等结构参数,可以提高其自感和互感系数,从而降低其电压和电流的密度,提高其耐压性能。

需要注意的是,提高工字电感的耐压性能可能会对其磁导率和损耗产生影响。

因此,在设计和制造工字电感时,需要综合考虑其性能要求和使用环境,以选择合适的材料和工艺。

同时,为了确保工字电感的可靠性和稳定性,还需要进行一系列的测试和验证。

锰锌铁氧体

锰锌铁氧体

锰锌铁氧体综述1.1MnZn铁氧体中的金属离子分布尖晶石型铁氧体用普通的结构式可表示为:何就F貯)[呼號Rm ⑴A位B位式中:用圆括弧()表示A位;用方括弧[]表示B位。

这个结构式表示A位上有x 份的Fe3+,(1-x)份M2+;在B位上有(2-x)份的Fe3+, x份的M2+。

这里x为变量,称为反分布率。

如果:⑴x=0,结构式为(閻岀)[甩娜]04,表示M2+全部在A位,Fe3+全在B位,这种结构的铁氧体称为正型尖晶石结构,如Zn、Cd、Ca铁氧体。

⑵x=1,结构式为(Fe3+)[]能咆沪']04,表示M2+全部在B位,而Fe3+—半占据A位,另一半占据B位,这种结构的铁氧体称为反型尖晶石结构,如Li、Cu、Fe、Co、Ni铁氧体。

⑶O v x v 1,表示在A位置和B位置上两种金属离子都存在,称为混合型尖晶石结构。

尖晶石铁氧体中金属离子的分布比较复杂,决定阳离子在A和B位上分布的因素有:离子半径、电子组态、静电能、极化效应和离子价态平衡等。

锌铁氧体为ZnFe2O4正型尖晶石结构的铁氧体,其离子分布式为(綸沖)[二「]O4;锰铁氧体MnFe2O4为混合型尖晶石结构的铁氧体,即任:)[工斗1 F W「:]O4,锰锌铁氧体MnZnFe2O4也为混合型尖晶石结构的铁氧体,我们假设x(x v 1)份的锌铁氧体与(1-x)份的锰锌铁氧体固熔,即有:心「]O4+)1-x(渤:舟,兔D[.y 4.. ]O4(-二二)[:二-:1「.…]O4(2)1.2MnZn铁氧体的自发磁化理论⑴亚铁磁性的奈耳分子场理论为了解释铁氧体的特征,奈耳将反铁磁性的定域分子场理论应用到亚铁磁性中。

奈耳以反型尖晶石铁氧体的晶体结构为基础,建立了亚铁磁性的简单分子场理论。

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M A;B位所有离子磁矩都平行排列,其磁矩为M B。

锰锌铁氧体磁芯的制备方法与工艺研究

锰锌铁氧体磁芯的制备方法与工艺研究

锰锌铁氧体磁芯的制备方法与工艺研究摘要:本研究对锰锌铁氧体磁芯的制备方法与工艺进行了详细的探讨。

首先,介绍了锰锌铁氧体磁芯的三种主要制备方法:传统固相法、溶胶-凝胶法和液相共沉淀法。

每种方法的原理、步骤和优缺点均进行了深入的分析。

其次,针对锰锌铁氧体磁芯的工艺优化进行了研究,探讨了微观结构的控制、烧结温度与时间的影响,以及添加剂与掺杂对性能的影响。

通过对这些关键工艺参数的优化,旨在提高锰锌铁氧体磁芯的性能和应用价值。

关键词:锰锌铁氧体、制备方法、工艺优化、烧结温度、添加剂、掺杂。

前言:锰锌铁氧体是一种重要的软磁材料,因其良好的磁性能、高的饱和磁感应强度和低的磁滞损耗,广泛应用于电子、通信、电力等领域。

尽管其已有数十年的研究历史,但随着现代电子技术的发展,对其性能的要求也在不断提高。

因此,对锰锌铁氧体磁芯的制备方法和工艺进行优化,提高其性能,仍然具有重要的研究价值和实际意义。

本文旨在综合探讨锰锌铁氧体磁芯的制备技术和工艺优化方法,为实际应用提供理论支持和技术指导。

一、锰锌铁氧体磁芯的制备方法锰锌铁氧体(Mn-Zn ferrite)是一种具有高初磁导率、低磁滞损耗和高饱和磁感应强度的材料。

由于其优越的磁性能,它在电源、变压器、感应器等电子元件中找到了广泛的应用。

为了满足不同应用的需求,研究人员已经开发出多种制备锰锌铁氧体的方法。

这些方法在原料、设备、工艺和最终产物的性能上都存在差异。

1.1 传统固相法制备固相法是生产锰锌铁氧体的最早和最常用的方法。

它依赖于粉体冶金技术,涉及将粉末状的金属氧化物混合、研磨和烧结。

在固相法中,首要的步骤是选择合适的原料。

常用的原料包括氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)和氧化铁(Fe2O3)。

这些原料的纯度、粒度和均匀性对最终产物的性能有直接的影响。

因此,对原料进行适当的预处理和筛选是至关重要的。

接下来的步骤是混合和研磨。

在这个阶段,上述的原料被混合在一起,然后经过机械研磨,以确保混合物的均匀性。

锰锌铁氧体结构性能的研究及发展概况

锰锌铁氧体结构性能的研究及发展概况
李 雪1, 2 , 张俊喜1, 2 , 刘国平3 , 颜立成4
( 1 上海电力学院电化学 研究室 国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室 , 上海 200090; 2 上海 200072; 3 上海宝钢 天通磁业有限公司 , 上海 201900; 4 摘要
上海大学环境与化学工程学院 ,
杭州师范大学教务处 , 杭州 310036)
锰锌铁氧体 结构 性能 发展状况
Research on Struct ure and Propert ies of M n Zn Ferrite and Its Development
L I Xue , ZH ANG Junxi , LIU Guoping , YAN L icheng
(1
1, 2 1, 2 3 4
10
离子的 B B 超交换作用 , 使一部分 F e3+ 的电子 会反向 运动 , 导 致 B 位上部分 离子磁矩与其他大多数 B 位离子磁矩反 平行 , 故 B 位磁矩下降。由此使 得整个 铁氧体 的磁矩 减小 , 磁 感应强 度 降低 , 且温度越高 , 这种现象就越明显。 锰锌铁氧体 Zn x M n 1- x Fe2 O4 ( 0 x 1) 的居里温 度和磁 化 强度与锌的相对含 量 x 密 切相 关 [ 4] 。居里 温度 随着 x 的增 加 而单调降低。在外加磁场一定的 情况下 , 当 锌的相对 含量较 低 时 , 磁化强度随着锌 的相 对含量 x 的 增加 而增 大 ; 当锌 的相 对 含量大 于 0. 6 时 , 磁 化强 度随 着锌 的相 对含 量 x 的增 加而 减 小 , 如图 1 所 示 [ 5, 6] 。就 功 率铁 氧体 而 言 , 饱和 磁 感应 强度 B s 和居里温度 T C 是由配方和密度决定的 , B s 随 F e3+ 含量的 增加 而增大 , Zn 2+ 含量过多 , 则会造成材料高温 B s 和 T C 的下降 [ 7] 。

锰锌铁氧体用原材料的工艺与理化性能

锰锌铁氧体用原材料的工艺与理化性能
讨 论 了各 种 原 材 料 之 问 的 匹配 问题 。
关键 词:锰锌铁氧体;原材料; 3艺;理化性 能 ' -
中图 分 类 号 :T 2 7 M 7 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 : 10 —8 02 1)50 6 —3 0 13 3 (0 0 —0 40 o
Phy ia n h m ia o e te fR a M a e i l o n r ie sc la d C e c l Pr p r iso w t ra sf rM Zn Fe rt
t erp y ia n h mi a r p ris h v p r ca l i a to h i b sc la d c e c l o e t a e a p e ib e mp c n Mn e r e h r d c i n p o e s p y ia - p e Zn f ri .T e p o u t r c s , h sc l t o c e c l r p ris a d man s p l r r u h mia o e t n i u p i swe e s mm a ie , e p ci e y At h n ft e p p r ma c i g a n h p e e r d r s e t l . e e d o a e , t h n mo g t e z v t h r w ae a s sb e y d s u s d. a m t r l wa r f i s e i i l c
须分 别对酸洗废 液和氧化 铁进行 提纯精制 处理 。
生产 ,其产 品性 能有 可能相 差甚远 。 业 中 比较 关 行
注 原材料 的纯度 、粒 度 、比表 面积 及松 装密度 等 指
标 ,下文对 此进 行 了讨 论。

锰锌软磁铁氧体材料的制备及应用

锰锌软磁铁氧体材料的制备及应用

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。
主要应用领域:各种宽带变压器(或称低功 率线性变压器),共模扼流圈等,常用于通 信领域。
第四部分 应用
LAN变压器:
ADSL变压器磁心:
第四部分 应用
ADSL变压器工作示意:
第四部分 应用
共模扼流圈工作示意:
第四部分 应用
工业化使用的12K-15K-18K 科研结果:30K,单纯追求高 μi对实际使用没有太大意义
第四部分 应用
高直流叠加特性宽温高导MnZn铁氧体
美国纽约FERRONICS公司在 ICF10上公布的适应于网络工业 使用的高直流叠加特性新材料: -40~85℃范围内感量变化不大, 在H=54A/m DC偏场下,电感相 当平坦。
Thanks!
tics
参数 Parameter
含水率 Moisture
松装密度 Granule bulk density
ห้องสมุดไป่ตู้
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
温度
25℃ 60℃ 100℃ 120℃
Pcv(kw/m3)
680 470 320 460
μi

SnO2掺杂对MnZn铁氧体微观结构和性能的影响

SnO2掺杂对MnZn铁氧体微观结构和性能的影响

能的影响 。结果表 明添加适 量的 S n 02 可 以有 效提 高晶粒均 匀性和 致 密度 。随 着 s n 0 2添加量 的增加 , 起 始磁 导率 先上升后 下降 , 磁损 耗先下降后上升 。 " 3添加 量 为 0 - . 5 ( 摩 尔分数 ) 时, 。 达到 最大值 , 损耗 最低 。此外 , 铁氧 体损 耗 最低 点所对应的 温度 随着 S n 0 2 掺杂量 的增加 向低温移动 。通过对 比一次掺 杂和二 次掺 杂, 发现一 次掺 杂的 s n 0 2
S n O。 掺 杂对 Mn Z n 铁 氧体微 观 结构 和性 能 的影 响/ 张
选等
・ 5 3 ・
S n O 2 掺 杂对 Mn Z n铁 氧体 微 观 结构 和 性 能 的影 响
张 逸, 郑 鹏 , 张强原 , 秦会 斌 , 杨 已青 , 郑 梁
( 杭州 电子科 技大学 电子信息学 院 , 杭州 3 1 0 0 1 8 ) 摘要 采 用氧化 物陶瓷工 艺制备 Mn Z n 功 率铁 氧体 , 研究 了S n ( ) 2 掺 杂对 Mn Z n功率铁氧 体微观 结构及磁 性
主 要 作 用 于 晶 粒 内部 , 二 次掺 杂 的 S n O2 主要 作 用 于 晶界 处 , 而且 一 次掺 杂 所 获 得 的 样 品 性 能 更优 。
关 键 词 Mn Z n 铁氧体 S n O z 掺杂 微观结构
Байду номын сангаас
中图分类号 : TM2 7 7
文献标识码 : A
I n f l u e n c e o f S nO2 Add i t i v e o n t h e Mi c r o s t r uc t u r e a nd Pr o p e r t i e s o f M nZn Po we r Fe r r i t e

锰锌铁氧体软磁材料的微波烧结

锰锌铁氧体软磁材料的微波烧结
( 西 安 理 工 大 学 材 料科 学 与 工 程 学 院 , 西安 7 1 0 0 4 8 )

要: 采用 x射线衍射仪 ( X R D ) 、 金相显微镜 、 振动样 品磁强计 ( V S M) 等 测 试 研 究 不 同 微 波 烧 结 工 艺 对
锰 锌 铁 氧 体 材 料 组 织 结 构 与磁 性 能 的影 响 。 结 果 表 明 : 利 用 微 波 烧 结 制 备 的锰 锌 铁 氧体 软 磁 材 料 , 主 要 生 成
Abs t r ac t :I n t he p a p e r, M n- Zn f e r r i t e ma t e r i a l s we r e f a b ic r a t e d by di f f e r e n t mi c r o wa v e s i n t e r i ng t e c h n o l o g y . Th e s t r u c t ur e a nd ma g n e t i c p r o p e r t i e s o f M n - Zn f e r r i t e m a t e r i a l s we r e s t u di e d b y XRD a s we l l a s me t a l l o g r a p hi c mi c r o s c o pe a n d VS M . Th e r e s ul t s s h o w t ha t t h e mi c r o s t uc r t u r e o f M n— Zn f e r r i t e s o f t ma g n e t i c ma t e r i a l s p r e p a r e d b y


ma g n e t i c ma t e r i a l s pr e pa r e d b y m i l l i ng M nO , ZnO , F e 2 O3 t o l e s s t ha n 1 m a n d c o l d p r e s s  ̄r mi n g a s we l l a s

废碱锰电池水热法制备锰锌铁氧体的研究的开题报告

废碱锰电池水热法制备锰锌铁氧体的研究的开题报告

废碱锰电池水热法制备锰锌铁氧体的研究的开题报告一、研究背景锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料,在电子、信息、通讯等领域有广泛的应用。

目前,锰锌铁氧体的制备方法主要有烧结法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等多种方法。

然而,这些方法均存在成本高、工艺复杂、污染环境等问题,因此需要开发一种简便、低成本的制备方法。

废碱锰电池水热法制备锰锌铁氧体是一种新型的制备方法,该方法可以利用废碱锰电池废料制备锰、锌、铁离子水溶液,通过水热反应制备锰锌铁氧体,制备过程无需添加任何外源化学试剂,具有成本低、工艺简单、环保等优点。

因此,该方法已成为制备锰锌铁氧体的研究热点之一。

二、研究目的本研究旨在探究废碱锰电池水热法制备锰锌铁氧体的可行性和优越性,具体研究任务包括:1.研究废碱锰电池废料中锰、锌、铁的提取方法及提取效率;2.优化水热反应制备锰锌铁氧体的工艺参数,包括反应温度、反应时间、反应物比例等;3.研究制备的锰锌铁氧体的微观结构、物理性质和磁性能。

三、研究内容1.废碱锰电池废料中锰、锌、铁的提取方法研究废碱锰电池废料中的锰、锌、铁存在于氢氧化物和碱性溶液中,主要有浸出法、水热法、电化学方法等多种提取方法。

本研究将探索不同条件下锰、锌、铁的浸出效率,并选取最优提取方法。

2.水热法制备锰锌铁氧体工艺参数优化水热法制备锰锌铁氧体的制备条件影响着产品的性能,通过改变反应温度、时间、反应物比例等条件来优化制备工艺,获得具有良好磁性能的锰锌铁氧体。

3.锰锌铁氧体微观结构、物理性质和磁性能研究通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等测试手段分析锰锌铁氧体的微观结构,测定其物理性质和磁性能,评估制备方法的可行性和优越性。

四、研究意义本研究通过利用废碱锰电池废料,采用水热法制备锰锌铁氧体,实现了废物利用和资源化,并能够取得具有较好磁性能的锰锌铁氧体。

该方法具有成本低、工艺简单、环保等优点,有望成为锰锌铁氧体制备的一种新型方法,为锰锌铁氧体制备技术的发展提供新思路。

锰锌铁氧体导电率

锰锌铁氧体导电率

锰锌铁氧体导电率
锰锌铁氧体(Mn-Zn ferrite)是一种常见的磁性材料,具有良好的导电性能。

导电率是一个衡量材料导电能力的物理量,通常用电导率(conductivity)来表示,单位为西门子每米(S/m)。

导电率是材料导电性能的关键指标之一,它反映了材料对电流的传导能力。

对于锰锌铁氧体这样的磁性材料,其导电率主要受到材料的组成和结构的影响。

锰锌铁氧体的导电性能主要由其中的金属离子贡献。

锰锌铁氧体的晶体结构是由氧离子形成的晶格,其中夹杂着两种金属离子:锰离子(Mn2+)和锌离子(Zn2+)。

这些金属离子在晶格中的排列方式和含量会直接影响锰锌铁氧体的导电性能。

一般来说,锰锌铁氧体的导电率随着锌离子的含量增加而增加。

这是因为锌离子具有较高的电导率,增加锌离子含量可以增加整个材料的导电性能。

然而,过高的锌离子含量也会导致晶体结构的不稳定性,从而影响导电性能。

此外,锰离子的含量和氧化状态也会对导电性能产生影响。

锰离子的氧化状态可以是二价(Mn2+)或三价(Mn3+),而不同氧化状态的锰离子对电导率的贡献不同。

通常情况下,锰离子的氧化状态越高,导电率越低。

总体而言,锰锌铁氧体的导电率通常在10^(-6)到10^3 S/m之间。

具体数值会受到多种因素的影响,包括锰锌铁氧体的具体组成、制备
工艺以及温度等。

需要注意的是,导电率是一个宏观物理量,它描述的是材料整体的导电能力。

在实际应用中,我们也可以通过调控锰锌铁氧体的微观结构和制备工艺,来实现特定导电率范围内的性能要求。

锰锌铁氧体的制备及掺杂研究

锰锌铁氧体的制备及掺杂研究

锰锌铁氧体的制备及掺杂研究锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料,具有广泛的应用领域,如电子技术、信息技术、电磁兼容等。

锰锌铁氧体的制备及掺杂研究对于改善其磁性能,优化其性能和应用具有重要的意义。

本文将介绍锰锌铁氧体的制备方法以及常见的掺杂研究成果。

锰锌铁氧体的制备主要有固相法、溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等。

其中,固相法是最早的制备方法,主要通过高温固相反应来制备锰锌铁氧体。

溶胶-凝胶法是一种较新的制备方法,其优点是可通过调整溶胶-凝胶中的组分以及加热处理条件来控制材料的微观结构和形貌。

水热法则是通过高温高压条件下使金属离子在水热环境中发生反应生成锰锌铁氧体,其优点是反应时间短、操作简单。

掺杂是改善锰锌铁氧体磁性能的一种有效手段。

常用的掺杂元素包括Ni、Cu、Co、Mg、Li等。

掺杂元素可以改变锰锌铁氧体的晶体结构和晶格常数,从而影响其磁化过程和磁性能。

例如,Ni的掺杂可以提高锰锌铁氧体的饱和磁化强度和矫顽力,同时也能降低磁滞损耗和磁属损耗。

Cu的掺杂可以提高锰锌铁氧体的剩磁和磁能积。

Co的掺杂则可以提高锰锌铁氧体的矫顽力和矫顽力系数。

掺杂对锰锌铁氧体的影响与掺杂浓度和掺杂方式密切相关。

通常情况下,低浓度的掺杂能够提高锰锌铁氧体的磁性能,而高浓度的掺杂则会导致磁性能的恶化。

此外,不同的掺杂方式也会对锰锌铁氧体的性能产生不同的影响。

例如,替代型掺杂和间隙型掺杂会对锰锌铁氧体的晶体结构和晶格常数产生明显的影响。

还有一些新的掺杂方法如机械合成法、溶胶-凝胶法、水热法等也被用于锰锌铁氧体的制备和掺杂研究中,并取得了一定的研究成果。

综上所述,锰锌铁氧体的制备及掺杂研究可以通过不同的方法和掺杂元素来优化其性能和改善其应用。

随着科学技术的不断进步和发展,锰锌铁氧体的制备方法和掺杂研究也将不断完善和改进,为其应用领域的拓展提供更多的可能性。

MnZn软磁铁氧体纳米粉末的烧结特性

MnZn软磁铁氧体纳米粉末的烧结特性

The Sintering Characteristic of Nanosized Mn-Zn Soft Magnetic Ferrite Powders
XIAO Xiang-quan, SUN Jian School of Material Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China Abstract Because of the superfine grain, nanosized MnZn ferrite is of strong reactivity, and the sintering characteristic of powders is very sensitive to the sintering process parameters. MnZn ferrite can be prepared from nanosized powders by decreasing the sintering temperature, and reducing the sintering time, which is advantageous to the control of the composition and microstructure, and consequently to the improvement of magnetic properties . It shows that nanosized MnZn ferrite powders can be sintered to nearly theoretical density at temperatures as low as 700 . However, the nanosized powders are sensitive to the heating rate. Due to the high specific surface area of nanosized powders, they are very susceptible to oxidation. So the sintering atmosphere must be controlled strictly. The sintering should be in a nitrogen atmosphere and the equilibrium oxygen pressure is changed constantly. In this paper, according to the basic sintering theory of powders and the sintering characteristic of the nanosized powders, the sintering characteristic of the nanosized MnZn ferrite is analyzed. Key words: soft magnetic ferrite; nanosized powder; sintering

高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性

高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性

高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性摘要:随着现代电子技术的发展,高频锰锌铁氧体磁芯在许多应用中都显示出其重要性。

该文主要讨论了锰锌铁氧体磁芯的基础知识,探究了其在高频下的磁性质原理,同时也深入分析了在高频下的损耗特性。

通过对不同的损耗机制的介绍和损耗测量方法的描述,本文为减少高频下的损耗提供了一些优化策略和实际应用的例子。

关键词:锰锌铁氧体、高频、磁性质、损耗特性、优化策略前言:随着电力电子和通信技术的飞速发展,对磁性材料的性能要求也日益增高,尤其是在高频应用中。

锰锌铁氧体作为一种广泛应用的软磁材料,因其良好的磁性质和较低的损耗在高频应用中受到了广泛关注。

为了更好地理解其在高频下的性能和损耗特性,本文旨在对其进行深入探讨,希望为相关研究提供有益的参考和启示。

一、锰锌铁氧体磁芯的基础知识锰锌铁氧体(MnZnFeO)是一种常用的多晶软磁材料,其在电力电子、通信技术以及其他高频应用中发挥着关键作用。

由于其优越的磁性能和低损耗特性,它在现代电子领域中受到了广泛关注。

为了更深入地理解锰锌铁氧体的这些特性,首先需要研究其基本成分和结构,探究其在高频下的磁性质原理,并分析生产工艺对其磁性质的影响。

1.1 锰锌铁氧体的成分与结构锰锌铁氧体是由锰(Mn)、锌(Zn)和铁(Fe)组成的多晶磁性材料。

这种材料的结构由于其原子排列的特定方式而获得独特的磁性特性。

锰锌铁氧体的化学式通常为Mn_xZn_yFe_2O_4,其中x和y的值可变,以调整其磁性质。

这种材料的磁性主要来源于铁(Fe)离子的磁矩,而锰(Mn)和锌(Zn)离子主要起到调节的作用,使得材料在特定的应用中表现出优越的磁性。

在微观层面,锰锌铁氧体的结构基于尖晶石型晶体格子。

在这种格子中,Fe离子占据八面体和四面体的位置,而Mn和Zn离子则主要分布在八面体位置。

这种特定的离子排列方式决定了其磁性质,如饱和磁感应强度、磁导率和磁滞特性。

不同的生产工艺和制备条件会导致锰锌铁氧体中的离子分布和排列发生变化,从而影响其磁性质。

锰锌铁氧体微观结

锰锌铁氧体微观结
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 )
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。
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-
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。
12mol%
?
磁晶各向异性性能 接近0 磁致伸缩系数
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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。
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 812mol% 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18.024.4mol% 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℃
我国化学试剂的分类
纯度名称 工业纯 实验纯 化学纯 分析纯 保证试剂 光谱纯 超纯 级别 五级 四级 三级 二级 一级 特级 代号缩写 C LR CP AR GR SR 纯度
一个九 二个九 三个九 四个九 五个九以上
常见添加剂及其对铁氧体材料性能的影响 ◆二氧化锡SnO2 作用:促使晶粒均匀生长 对铁氧体性能的影响:提高起始磁导率及烧 结密度,降低比损耗因子。 ◆五氧化二铌Nb2O5 作用:细化晶粒,促进晶粒均匀致密,还有 助于阻止Zn的挥发 对铁氧体性能的影响:提高起始磁导率和电 阻率,降低损耗
Байду номын сангаас
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。
三氧化二钴CoO3
作用:促使晶粒均匀生长,阻止晶粒异常长 大 对铁氧体性能的影响:提高截止频率,降低 损耗 ◆氧化铜CuO 作用:降低烧结温度,使晶粒更加完整,组 织更加致密 对铁氧体性能的影响:提高初始磁导率,改 善温度特性,降低磁滞损耗。
如何保证获得稳定可靠的磁心
从内因考虑,必须控制以下几个因素: ◆选用纯度高,活性好,杂质少的原材料 ◆严格控制生产当中各工序的参数 ◆选用最佳生产工艺(配方,掺杂,烧结) 从外因考虑,必须注意以下几方面: ◆磁心在搬运过程中不能剧烈的震荡 ◆测试温度必须控制在室温 ◆测试磁心的夹持力应当适当
二氧化钛TiO2
作用:实现磁晶各向异性常数和磁致伸缩系 数的补偿 对铁氧体性能的影响:提高磁导率并改善磁 导率温度系数,降低涡流损耗和磁滞损耗。 ◆碳酸钙CaCO3 作用:使晶界明显,晶粒均匀 对铁氧体性能的影响:使起始磁导率增加, 改善起始磁导率的频率特性。
三氧化二铋Bi2O3
作用:细化晶粒,降低气孔率,增加材料密 度 对铁氧体性能的影响:提高起始磁导率以及 饱和磁感应强度。 ◆三氧化钼MoO3 作用:加速晶界移动,促进尺寸增大 对铁氧体性能的影响:提高起始磁导率,过 量掺杂会使烧结密度和起始磁导率降低。
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。
END
Thank you !
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。

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
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