專利名稱：一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，特別是一種關(guān)于制造錳鋅鐵氧體的燒結(jié)工藝，屬于錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體磁性材料的制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，以及軟磁鐵氧體材料將進(jìn)一步向高頻、高磁導(dǎo)率和低損耗的兩高一低方向發(fā)展，傳統(tǒng)的普通軟磁鐵氧體已經(jīng)不能滿足新興的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，高磁導(dǎo)率材料成為許多新興的IT技術(shù)不可缺少的組成部分。另外，電子技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，特別是數(shù)字電路和開關(guān)電源應(yīng)用的普及，電磁干擾問題日趨嚴(yán)重。高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體磁芯能有效地吸收電磁干擾信號，以達(dá)到抗電磁場干擾的目的。在這其中，對高導(dǎo)鐵氧體要求最重要的一個參數(shù)就是阻抗，要求產(chǎn)品在高頻下，阻抗特性良好。在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用 Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成，但不是三者簡單相加。阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對于一個具體電路，阻抗不是不變的，而是隨著頻率變化而變化。在串聯(lián)電路中，阻抗可以用公式(1)表示 Zs=Rs+j ω Ls (1)
在并聯(lián)電路中，阻抗可以用公式(2)表示 Zp=I /〔(1/ jcoLp)+l/Rp〕 (2)
在公式(1)和(2)中Zs為串聯(lián)阻抗；ω為角頻率=2 Jif ;Ls為串聯(lián)電感；Rs為串聯(lián)電阻；Zp為并聯(lián)阻抗；Lp為并聯(lián)電感；Rp為并聯(lián)電阻；
Zs與Zp都與頻率有關(guān)，其特性稱之為阻抗頻率特性，他們與繞組參數(shù)有關(guān)，在高頻的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率當(dāng)中，表現(xiàn)為u'和u'‘的頻率特性。通過控制燒結(jié)的氣氛，提升晶界間的電阻，改善晶粒大小的一致性，進(jìn)而提高燒結(jié)產(chǎn)品密度，提升產(chǎn)品的阻抗特性。軟磁鐵氧體材料的燒結(jié)過程是一個物理和化學(xué)變化的綜合反應(yīng)過程，它對磁芯幾何尺寸和電磁性能起著決定性作用。對高磁導(dǎo)率材料來說，要得到密度高、氣孔率低、晶粒大而均勻的鐵氧體磁芯，就必須在燒結(jié)時嚴(yán)格控制燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間和燒結(jié)氣氛，同時要控制Mn離子和Si離子的變價、防止出現(xiàn)ZnO的高溫?fù)]發(fā)引起配方偏移，又要保證鐵氧體固相反應(yīng)完全和抑制巨晶形成。窯爐在燒結(jié)過程中升溫速度對鐵氧體產(chǎn)品的密度、晶粒大小及均勻性有直接關(guān)系，升溫速度過快將使晶粒尺寸不均勻；升溫速度太慢，則燒成的鐵氧體密度低，氣孔明顯增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的，在于提供一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，使用本燒結(jié)工藝，可使錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體磁性材料，具有密度高、晶界電阻率高，氣孔率低、晶粒大而均勻的鐵氧體，提高其阻抗特性。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，本工藝燒結(jié)的材質(zhì)是高磁導(dǎo)率鐵氧體，主要成分為60 64mol %的狗203、8 12mol %的Mn304、其余的是ZnO ；和副成分的為 0. 04 0. 08wt%^ CaC03、0. 04 0. 08wt%^ Bi203、0. 02 0. 06wt%^Mo03 和 0. 01 0.Nb205 ；
用原有氮?dú)夥毡Ｗo(hù)窯爐，采用二次還原氣氛工藝，使用鐘罩爐進(jìn)行燒結(jié)。其工藝為
①升溫階段在窯爐的升溫階段，窯爐先按自然狀態(tài)升溫，到100(TC時，保溫0. 5小時，然后緩慢降低溫度至900°C，保溫2小時，同時加大氮?dú)膺M(jìn)入量，降低燒結(jié)區(qū)的氧含量至 0. 05-0. 10% ；產(chǎn)生二次還原的氣氛，使正常燒結(jié)的鐵氧體在晶粒成長的過程中，在晶界之間產(chǎn)生部分微小的氣孔，增加晶界電阻率。②保溫階段窯爐溫度再緩慢升高，在窯爐1350°C以上的保溫段，升高氧含量，控制在15-20%，以抑制SiO的揮發(fā)，提升電性能。③降溫階段在1150°C時，快速降溫。從1150°C降至900°C以下，降速為3小時，同時匹配相應(yīng)氧含量為，1150°C時 0. 25-0. 4%, 1100°C時 0. 1-0. 25%, 1050°C時 0. 05-0. 1%， IOOO0C以下時均小于0. 03%。使用本燒結(jié)工藝，可使錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體磁性材料，具有密度高、晶界電阻率高，氣孔率低、晶粒大而均勻的鐵氧體，提高其阻抗特性。高導(dǎo)磁率鐵氧體是指磁導(dǎo)率大于4000的鐵氧體。其特性為具有低損耗因子、高磁導(dǎo)率、同功率類材料相比，其最突出的特點(diǎn)就是高電感、同時部分材料還具有高阻抗/頻率特性。


圖1通常的高阻抗磁芯燒結(jié)工藝的燒結(jié)曲線圖。圖2是本發(fā)明一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝燒結(jié)曲線圖。
具體實(shí)施方式
；
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的描述。圖1通常的高阻抗磁芯燒結(jié)工藝的燒結(jié)曲線圖。圖2是本發(fā)明一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝燒結(jié)曲線圖。從圖可以看出，本發(fā)明燒結(jié)的材質(zhì)主要是高磁導(dǎo)率鐵氧體材質(zhì)，使用本發(fā)明可以獲得一種用本發(fā)明方法制得的錳鋅鐵氧體， 包括作為主成分的換算為60 64mol %的Fe203，8 12mol %的Mn304，其余的是SiO ；和包括作為副成分的換算為0. 04 0. 08wt % ^ CaC03、0. 04 0. 08wt % ^ Bi203、0. 02 0.Mo03 和 0. 01 0.Nb205。本發(fā)明對原有氮?dú)夥毡Ｗo(hù)窯爐的燒結(jié)工藝曲線進(jìn)行了調(diào)整，采用二次還原氣氛工藝，使用鐘罩爐進(jìn)行燒結(jié)。(原有氮?dú)夥毡Ｗo(hù)窯爐的燒結(jié)工藝曲線見圖1)
在窯爐的升溫階段，先按照自然狀態(tài)進(jìn)行升溫，到100(TC，保溫0.5小時，此時氧含量控制在10-15%，然后緩慢降低溫度至900°C，并保溫2. 5小時，同時加大氮?dú)獾倪M(jìn)入量，降低燒結(jié)區(qū)的氧含量至0. 05-0. 10%，產(chǎn)生二次還原的氣氛，使正常燒結(jié)的鐵氧體在晶粒成長的過程中，在晶界之間產(chǎn)生部分微小的氣孔，增加晶界電阻率。在窯爐1350°C以上的保溫段，升高氧含量，控制在15-20%，以抑制SiO的揮發(fā)，提升電性能。到降溫段時，在1150°C是產(chǎn)品最容易氧化的階段，采用快速降溫。從1150°C降至900°C以下，降速為3小時，同時匹配相應(yīng)氧含量為1150°C時0. 25-0. 4%，1100°C時0. 1-0. 25%, 1050°C時0. 05-0. 1%，1000°C以下時均小于0. 03%,達(dá)到期望效果。上述工藝可以對窯爐，在升溫階段溫度和氧含量的控制，以及快速降溫，得到密度高、晶界電阻率高，氣孔率低、晶粒大而均勻的鐵氧體，提高其阻抗特性。高導(dǎo)磁率鐵氧體是指磁導(dǎo)率大于4000的鐵氧體。其特性為具有低損耗因子、高磁導(dǎo)率、同功率類材料相比，其最突出的特點(diǎn)就是高電感、同時部分材料還具有高阻抗/頻率特性。本發(fā)明可以燒結(jié)出Ui在12000以上，阻抗特性在較高頻率范圍內(nèi)(大于500KHz) 優(yōu)異，各項(xiàng)電磁性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各類電信及信息用基本材料，如共模濾波器、 飽和電感、電流互感器、漏電保護(hù)器、絕緣變壓器、信號及脈沖變壓器等，適合各個電子領(lǐng)域，特別適合寬帶及EMI材料、LED照明，數(shù)碼相機(jī)、3G網(wǎng)絡(luò)通信等。本發(fā)明的一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以根據(jù)其構(gòu)思推導(dǎo)出多個技術(shù)方案，完成相同的目的，但是，凡是在本構(gòu)思下的所有技術(shù)方案都在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，其特征在于本工藝燒結(jié)的材質(zhì)是高磁導(dǎo)率鐵氧體， 主要成分為60 64mol%的狗203、8 12mol %的Mn304、其余的是SiO ；和副成分的為 0. 04 0. 08wt % 的 CaC03、0. 04 0. 08wt % 的 Bi203、0. 02 0. 06wt % 的 Mo03 和 0. 01 0. (Mwt %的恥205 ；用原有氮?dú)夥毡Ｗo(hù)窯爐，采用二次還原氣氛工藝，使用鐘罩爐進(jìn)行燒結(jié)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，其特征在于，其工藝為①升溫階段在窯爐的升溫階段，窯爐先按自然狀態(tài)升溫，到100(TC時，保溫0.5小時，然后緩慢降低溫度至900°C，保溫2小時，同時加大氮?dú)膺M(jìn)入量，降低燒結(jié)區(qū)的氧含量至 0. 05-0. 10% ；產(chǎn)生二次還原的氣氛，使正常燒結(jié)的鐵氧體在晶粒成長的過程中，在晶界之間產(chǎn)生部分微小的氣孔，增加晶界電阻率；②保溫階段在窯爐1350°C以上的保溫段，升高氧含量，控制在15-20%，以抑制SiO的揮發(fā)，提升電性能；③降溫階段在1150°C時，快速降溫；從1150°C降至900°C以下，降速為3小時，同時匹配相應(yīng)氧含量為，1150°C時0. 25-0. 4%, 1100°C 時 0. 1-0. 25%, 1050°C 時 0. 05-0. 1%，1000°C 以下時均小于 0. 03%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高阻抗磁芯燒結(jié)工藝，用原有氮?dú)夥毡Ｗo(hù)窯爐，采用二次還原氣氛工藝，使用鐘罩爐進(jìn)行燒結(jié)；①升溫階段在窯爐的升溫階段，窯爐先升溫，到1000℃時，保溫0.5小時，然后降低至900℃，保溫2小時，同時加大氮?dú)饬浚瑹Y(jié)區(qū)的氧含量至0.05-0.10%；②保溫階段在窯爐1350℃以上的保溫段，氧含量控制在15-20%；③降溫階段在1150℃時，快速降溫。從1150℃降至900℃以下，降速為3小時，相應(yīng)氧含量為，1150℃時0.25-0.4%，1100℃時0.1-0.25%，1050℃時0.05-0.1%，1000℃以下時均小于0.03%。使用本燒結(jié)工藝，可使錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體磁性材料，具有密度高、晶界電阻率高，氣孔率低、晶粒大而均勻的鐵氧體，提高其阻抗特性。
文檔編號C04B35/26GK102390990SQ20111023312
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者劉洪建 申請人:江蘇省晶石磁性材料與器件工程技術(shù)研究有限公司