锰锌铁氧体微观结
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? 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。
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-
?
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℃
END
Thank you !
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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 一级 特级
代号缩写 纯度
C
LR
CP
一个九
AR
二个九
GR
三个九
SR
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。
? 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
◆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
? 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
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
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
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。
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。
×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。
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。
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。
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。
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-
?
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℃
END
Thank you !
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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 一级 特级
代号缩写 纯度
C
LR
CP
一个九
AR
二个九
GR
三个九
SR
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。
? 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
◆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
? 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
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
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
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。
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。
×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。
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。
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。