锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制
锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制
王朋生,侯拥和,侯季淹,宇文静
(长沙矿冶研究院,湖南长沙410012)
摘要:锰锌铁氧体磁芯烧结试验炉是研究锰锌铁氧体烧结工艺的重要手段。简述了锰锌软磁铁氧体磁芯烧结试验炉的解决方案和设计原理。并依此制作出了样机,制备出性能指标良好的磁芯,为锰锌铁氧体烧结工艺研究提供了科学手段。关键词:锰锌铁氧体;软磁磁芯;烧结炉;研制中图分类号:TF111文献标识码:A文章编号:0253-6099(2008)04-0066-03
DevelopmentofExperimentalSinteringFurnaceforMnZnSoftFerriteCore
WANGPengsheng,HOUYonghe,HOUJiyan,YUWenjing(ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Changsha410012,Hunan,China)
Abstract:TheexperimentalsinteringfurnaceforMnZnferritecoreisanimportantmeanstoinvestigatesinteringtechniquesforMnZnferrite.Abriefdescriptionofthedesigningplanandprincipleofthesinteringfurnacewasmade.Basedonthedesign,amodelfurnacewasfabricated.Theferritecoreswithgoodperformancewerepreparedusingthisfurnace.ItisascientifictoolfortheresearchofsinteringtechniquesforMnZnsoftferrite.Keywords:MnZnferrite;softferritecore;sinteringfurnace;development
锰锌软磁铁氧体磁芯广泛应用于电子工业和IT
产业。不同电子产品和IT产品对磁芯磁性能的要求是不相同的,如磁芯的功耗、电感的频宽、磁导率、磁芯
的形状和制造精度等。
不同物理性能的锰锌铁氧体磁芯具有不同组份的
化学成分和晶粒、晶间结构形状,烧结工艺曲线差异很大,因此,对磁芯配方和烧结工艺曲线的研究是各磁芯
生产企业应对复杂多变的市场需求必须进行的工作。
长期以来,各磁芯生产企业对产品的原材料配方和烧结工艺曲线的应用多采用资料查询和钢包炉试验
的方法来确定。由于试验装置与工业装置设备结构相
差很大,所以试验结果很难在工业磁芯烧结窑炉上重
现。因此许多磁性生产企业为了满足市场需要,只能使用现有的生产烧结设备作原材料配方和烧结工艺曲
线试验。由于摸索一条磁芯烧结曲线或一个原料配
方,均最少需进行几十次试验,用工业炉做试验成本太高,一般企业根本承受不起。因此,尽快研制出满足不
同用户要求的高性能磁芯产品磁芯烧结试验用炉,具
有重要的经济意义。
1锰锌软磁磁芯试验炉的解决方案
根据上述所提出的问题,很有必要研制一种经济组合炉型,用少量的原料既能研究出符合各种铁氧体
材料的合理配方,又能研究出合适的烧结曲线并能轻松地移植到本系列的产能炉上。这种装置应具备下列
功能:
1)必须满足小试和扩试的要求,即在小试炉上可
以进行500~1000g/次的条件试验以确定满足工艺要求的材料配方,在扩试炉上可以进行15kg/次的扩
大试验,扩大试验成果应能准确地移植到工业烧结炉
上(钟罩炉或推板窑)。2)试验过程应能由计算机全自动控制,以消除人
的因素对试验结果的影响,计算机控制系统应具有良
好的人机交换和数据处理功能,以提高试验的效率和
准确性。3)温度场和气氛场的控制精度应达到或优于工
业生产磁芯烧结炉的控制精度。
4)应具备优良的性能价格比,一般磁芯生产企业能使用得起。
为此作者设计了一拖二烧结软磁锰锌铁氧体磁芯
用试验电阻炉,即由1台装载量15kg/炉的可控气氛
钟罩炉、一台装载量500~1000g/炉的可控气氛管式炉和一套可分别控制的计算机控制系统组成。
装置的主要设计性能指标为下:
收稿日期:20080317作者简介:王朋生(1952-),男,湖南益阳人,高级工程师,主要研究方向为冶金、材料、非标设备的研发。第28卷第4期2008年08月矿冶工程MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGVo.l28 4August20081)小试用管式炉。
使用范围:空气/氮气气氛控制条件下烧结锰锌铁
氧体;产能:500~1000g/炉;最高使用温度:1450!;
控制精度:∀1!;温度均匀性:∀5!;加热速率:最大5!/min;炉内氧气调节范围:21%~0.005%;炉内
压力可调。
2)扩试用一垛钟罩炉。使用范围:空气/氮气气氛控制条件下烧结锰锌铁
氧体;产能:15kg/炉;最高使用温度:1450!;炉膛有
效区各点温度差:#∀5!;恒温段控温精度:∀1!;
空炉升温速率:∃300!/h;降温速率:1400~1050!之间#480!/h、1050~900!之间#250!/h、900
~150!之间#200!/h(配有快速冷却系统);炉内氧
气含量调节范围:21%~0.005%;控制精度:氧含量在21%~1%时为∀3%,氧含量在ppm(10-6)级时为∀10
ppm;功率:45kW;最大氮气消耗:150L/min;最大空气
消耗:150L/min;冷却水消耗:冷却水循环使用量#5
t/h;换热器排水温度:#50!;炉体表面温升:#70!。由于各种产品的不同烧结要求以及各用户的烧结
曲线设置习惯不尽相同,因此给用户提供一个优质的
烧结平台是至关重要的。
2试验电炉的设计
众所周知,可控气氛钟罩炉的工作条件十分苛刻,
工作温度长期处于1380~1450!之间,氧分压长期要求保持在50ppm以下;且要求气氛场和温度场
均匀。
为了实现上述温度和气氛场控制精度要求,设计采用了人工智能计算机控制系统,其温度场采用模糊控制技术,三段控温,确保炉内各点温度均匀性能保证在∀5!偏差之内。在加热元件的布置上,经过热工的精确计算和设
计,为温度场的均匀性提供有力的保障。温度控制方框图如图1。
图1温度控制方框
气氛场控制亦采用模糊控制技术,气氛由在线氧
分析仪检测,送入计算机与设定值比较,输出通过流量控制器控制空气和氮气的配比,实现气氛的准确控制,使炉内气氛达到设定值要求。气氛控制方框图如图2所示。图2气氛控制方框
另外,为了保证试验要求,还设计了炉压控制系
统,试验程序控制系统,设备安全报警系统等。
全套计算机控制系统,采用DCS结构,确保控制系统的可靠性。实现设备操作和温度、气氛设定值与
实际值的全自动跟踪,全方位满足气体传输与气氛场精密控制的系统要求,保证设定烧结曲线的无误实现。
同时为了降低设备造价,管式炉和钟罩炉共用同一套
控制系统。管式炉结构与一般试验用管式炉结构类同,为了
保证温度的均匀性,采用了三段控温结构以及增加了
气氛场的自动控制功能。钟罩炉本身就是一个完整的烧结系统,它由7大
部分组成,分别为炉体、炉座和窑车、供气系统、冷却循环系统、供电系统和控制系统。
炉体由钢板焊接而成,上设集气箱和排气口,下设
窑车入口,加热元件和受控的各类气体管道主要分布在炉体的四周,气体管道由气箱在炉体四周进行有效
分配。供气管道和循环管道各行其道,互不干涉。炉体上设有若干温度测试点、压力测试点和气体分析取
样口。炉体内衬耐火材料,窑车入口处的耐火材料必
须具备足够的弹性。炉座支撑炉体和窑车,确保窑车限位和平稳的出
入、上升和下降。
供气系统由流量控制器控制,根据设定的烧结曲线和炉内实际的温度场和气氛场受控提供不同氧分压
的气体。循环冷却系统由热交换器、风机、电磁阀和管道组
成完全密封的系统,完成产品冷却过程中受控降温。
供电系统根据烧结曲线要求以及炉内温度场,受控提供热能等。
与生产炉相比,试验炉由于炉内有效容积过小,因此加热元件和气氛控制通道的大小、多少和位置受到
制约。这对温度场和气氛场的动态平衡控制技术提出
了更高的要求。温度场的准确建立,其加热元件的多少和辐射位
置是很重要的,除了考虑热容较大的炉底、炉壁耐材、
窑具、产品以及设置的具有一定漏气系数的炉顶外,还必须考虑建立起来的气氛场中气流的热传导作用,以67第4期王朋生等:锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制达到瞬时温度场的动态平衡。反过来,气氛场的准确
建立,必须以对应温度场的确立为基础。
综合考虑气流的进气点、进气量,热气体的流动传
热以及顶部的排出量等,尽可能使炉膛内上下纵截面的温度梯度趋于最小。
炉膛与产品堆积区间形成%回&字形主气道。在实
际的各进气口的设计中,气流是禁止直吹产品的。设置于主气道中的进气口使进入炉膛内的气体在%回&字形
主气道中产生迴旋并逐步上升排出,同时,设置干扰气
流,使之更有利于热的传导和炉内气氛的均匀。
炉膛的气密性是保障气氛场和温度场的先决条件,即使由于炉压控制时的泄压,也不能扰乱炉膛内所建立
的气氛场。在炉顶上设立足够大的集气箱,集气箱上部
设计灵敏的重力排空阀,用于炉压的粗调。不泄压时,重力排空阀是密闭的。炉压的精调由电控阀控制。
窑车由剪刀叉结构的液压平台支撑,窑车密封圈
与炉体水套压紧,液压油路设置双向锁,配合电器限位
的联锁,有效地保证了该处工作期间的密封。加热元件的接线密封室设计要确保2个目的:
加热元件的接线部件防止过热和腐蚀;∋加热元件更
换后密封室密封快速处理。部分受控的混合气体通过
接线密封室进入炉膛,即防止了接线部件的过热和腐蚀,又为软体密封材料的使用提供了可能。
循环冷却风机的轴密封一直以来是人们难以克服
的难题,炉内氧分压要求50ppm,其动密封要求相当高。为此自行开发的由迷宫密封、软材料密封、油膜密封和
气幕密封相结合的密封总成,取得了十分满意的效果。
3样机的实测效果
1)小试用管式炉。样机制成后,实测的效果如下:
产能:500~1000g/炉;最高使用温度:1450!;
控制精度:∀1!;温度均匀性:∀5!;加热速率:空
炉最大升温速率达300!/h;炉内氧气调节范围达到21%~0.005%。炉内压力利用水封维持所需压力。
2)扩试用一垛钟罩炉。
样机制成后,实测的效果如下:产能:15kg/炉;最高使用温度:1450!;炉膛有
效区各点温差:#∀5!;恒温段控温精度:∀1!;空
炉升温速率:∃300!/h;降温速率:1400~1050!之
间#480!/h、1050~900!之间#250!/h、900~150!之间#200!/h(配有快速冷却系统);炉内氧
气含量调节范围:21%~0.005%;控制精度:氧含量在
21%~1%时为∀3%;氧含量在ppm级时为∀10ppm(0.001%);功率:45kW;最大氮气消耗:150L/min;
最大空气消耗:150L/min;冷却水消耗:冷却水循环使
用量#5t/h;换热器排水温度:#50!;炉体表面温
升:#70!。
4市场使用情况
试验炉完成后,2005年开始投放横店东磁杭州计
量学院研究院实验室,到目前共计实现7台套的应用。从目前各使用用户反馈过来的信息,该一拖二烧结软磁
PC40锰锌功率软磁铁氧体的制备经典获奖
目 录
摘 要………………………………………………………………………………………I
ABSTRACT…………………………………………………………………………………II
引 言……………………………………………………………………………………1
1 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体材料所用添加剂的作用机理分析………………2
2.1 CaO、SiO2的作用机理…………………………………………………………2
2.2 TiO2的作用机理…………………………………………………………………3
2.3 Co2O3的作用机理………………………………………………………………4
2 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体的工艺过程分析……………………………………5
3 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体的工艺控制技术……………………………………6
3.1 备料工序工艺控制技术……………………………………………………………6
3.1.1 预烧料的制备…………………………………………………………………6
3.1.1.1 原材料的控制……………………………………………………………6
3.1.1.2 配方的选择………………………………………………………………6
3.1.1.3 混料与制浆………………………………………………………………7
3.1.1.4 造粒………………………………………………………………………8 3.1.1.5 预烧………………………………………………………………………9
3.1.2 二次球磨……………………………………………………………………10
3.1.3 二次喷雾造粒………………………………………………………………10
3.2 成型工序工艺控制技术…………………………………………………………11
锰锌软磁铁氧体材料的制备及研究新进展综述
锰锌软磁铁氧体材料的制备及研究新进展
摘要: 目前国内外制备锰锌铁氧体材料的主要方法及研究进展, 包括传统的干法工艺 (陶瓷工艺 )和湿法工 艺等, 同时指出了各种制备方法的优缺点。认为煅烧条件的控制及产品粒径的分布是影响材料磁性能的关键,湿 法工艺中的溶胶-凝胶法和水热法是今后研究的主要方向。
关键词: 锰锌铁氧体 制备 研究 发展
1.引 言 : 锰锌铁氧体又称磁性陶瓷,是具有尖晶石结构的软磁铁氧体材料,与同类型的金属磁性材料相比,它具 有电阻率高,涡流损耗小等特点,因其具有高磁导率、低矫顽力和低功率损耗等物理化学性能,被广泛应用于 电子工业,主要用来制造高频变压器、感应器、记录磁头和噪声滤波器等。随着电子工业的飞速发展,对磁性 材料性能的要求也越来越高。适用于不同场合的高品质磁性材料的制备研究越来越受到人们的广泛关注。 为了推动该领域研究工作的进展,结合笔者近年来的研究工作实际,我们从不同角度出发,对国内外制备锰 锌铁氧体磁性材料的研究进展情况作以述评。
2. 锰锌铁氧体的性能特点及其改良途径
2. 1 锰锌铁氧体的性能特点
作为一种软磁铁氧体材料,对锰锌铁氧体性能的基本要求是起始磁导率要高, 磁导率的温度系数要小, 以适应温度变化。同时矫顽力要小, 以便能在弱磁场下磁化, 也容易退磁。此外比损耗因素要小, 电阻率高，这样材料的损耗小, 适用于高频应用。与磁性金属材料相比,尽管锰锌铁氧体具有电阻率高、涡流损耗小等优点,但同时它也存在着饱和磁感 应强度低、磁导率不高、居里点低、磁导率的温度系数高等不足之处,改善锰锌铁氧体的磁性能的研究正日益 受到人们的广泛关注。
2. 2 改善锰锌铁氧体磁性能的主要途径
欲提高锰锌铁氧体的磁性能应从两方面着手: 一是对材料化学成份的比例调整, 包括各种稀土元素的加入等;二是设法调整材料晶粒粒度及外观形貌。有关研究表明: 配方中 F e3O 4的适量存在,使 Fe2O 3在配方 中含量为 53~ 63. 5m o%
锰锌铁氧体
锰锌铁氧体
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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。其中内表面成份是：Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=35.36 : 13.27 : 53.60 : 0.40 mol%；外表面成份是：Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=46.62 : 18.82 : 35.28 : 0.09 mol%，经比较不难发现，内表面Bi2O3和ZnO含量分别是外表面的4倍和1.5倍。说明经过1400℃烧结时，Bi2O3的挥发比ZnO更厉害。料浆参数会影响铁氧体喷雾造粒粉料颗粒形状，以及铁氧体粉料的压制特性，从而影响毛坯的密度及机械强度，并最终影响铁氧体的初始磁导率。
锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制
锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制
摘要
随着现代电子技术的迅猛发展，锰锌铁氧体软磁磁芯在电力电子、通信技术及其他领域中的应用越来越广泛。为了满足工业生产和科研需求，本文对锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉进行了深入研究。首先，详细介绍了烧结试验炉的设计原理、结构组件及材料选择。接着，深入探讨了烧结过程中的关键参数、性能测试方法以及结果分析与优化。通过对这些关键技术的研究，旨在为锰锌铁氧体软磁磁芯的生产与研发提供有力的技术支持。
关键词：锰锌铁氧体、软磁磁芯、烧结试验炉、设计原理、性能测试
前言
锰锌铁氧体软磁磁芯由于其出色的磁性能、较高的电阻率和良好的频率特性，已经成为众多电子和电力应用中的首选材料。随着市场对这类磁芯的需求不断增长，如何提高其生产效率和性能已成为业界关注的焦点。烧结技术作为锰锌铁氧体软磁磁芯生产中的一个关键环节，其研究对于提高磁芯性能和生产效率至关重要。本文旨在对烧结试验炉的设计、结构和性能进行深入研究，以期为相关领域的研发与生产提供参考。
一、烧结试验炉的设计与结构
烧结试验炉是一个专门用于锰锌铁氧体软磁磁芯烧结的装置，其设计和结构对于保证磁芯的烧结质量和性能至关重要。合理的设计可以确保烧结过程的均匀性、稳定性和可控性，从而获得理想的磁性能。同时，结构的优化能够提高生产效率，降低能耗，确保长时间的稳定运行。
1.1 设计原理与参数选择 烧结试验炉的设计原理主要基于固态反应的动力学和热力学原理。在高温下，锰、锌、铁和氧之间发生固态反应，形成锰锌铁氧体结构。为了确保烧结过程中的反应完全和均匀，必须对炉内温度、气氛和压力进行严格控制。
在参数选择方面，考虑到锰锌铁氧体的烧结温度通常在1100°C至1300°C之间，因此烧结试验炉的最大工作温度应设置为1350°C，以留出一定的余量。气氛通常选择为氮气或氩气，以防止在高温下与氧气发生反应。压力通常维持在1atm，但在某些特殊情况下，可以考虑进行真空或高压烧结。
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。研磨可以促进后续烧结过程中相之间的反应。
锰锌铁氧体软磁材料的微波烧结
第３１卷第５期 ２０１３年ｌ０月 粉末冶金技术 Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．５ ０ｃｔ．２０１３
锰锌铁氧体软磁材料的微波烧结木
陈文革一 苏瑞 周弦
（西安理工大学材料科学与工程学院，西安７１００４８）
摘要： 采用ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、金相显微镜、振动样品磁强计（ＶＳＭ）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 物是尖晶石型铁氧体与Ｆｅ：０ 相；对ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＦｅＯ球磨至粒径＜１ ｍ，冷压成形，在１ Ｏ００￣Ｃ下保温６ｍｉｎ微波 烧结制备的锰锌铁氧体软磁材料矫顽力较小（１５．５２ Ｏｅ，１Ｏｅ一８０Ａ／ｍ），磁导率最大（３ ７６２Ｈ／ｍ）；微波烧结获 得的材料组织均匀，晶粒细小。 关键词：锰锌铁氧体；软磁材料；微波烧结
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｎ－Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅｓ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｃｈｅｎ Ｗｅｎ’ｇｅ，Ｓｕ Ｒｕｉ，Ｚｈｏｕ Ｘｉａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，Ｍｎ－Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｎ－Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ａｎｄ ＶＳＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｎ—Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈａｓｅ Ｍｎｌ一 Ｚｎ Ｆｅ２ Ｏ４ ａｎｄ ｓｏｍｅ Ｆｅ２ ０３ ｐｈａｓｅ．Ｍｎ—Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｍｉｌｌｉｎｇ ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｆｅ２ Ｏ３ ｔｏ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ｍ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｐｒｅｓｓ￣ｒｍｉｎｇ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｔ １ ０００℃ａｎｄ ｈｏｌｄｉｎｇ ６ｍｉｎ ｈａｖｅ ｓｍａｌｌ ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ（１５．５２Ｏｅ）ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ（３ ７６２Ｈ／ｍ）ａｎｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｉｎｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｎ—Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅｓ；ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
第四章软磁铁氧体的制备
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第四章 软磁铁氧体的制备
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第四章 软磁铁氧体的制备
软磁铁氧体的发展现状 1.
软磁铁氧体的材料性能 2.
MnZn铁氧体的制备 3.
NiZn铁氧体的制备 4.
第四章 软磁铁氧体的制备
软磁铁氧体的发展现状
•产品种类:尖晶石-MnZn,NiZn,LiZn,MgZn
六角铁氧体-Y-, Z-型
•产品档次:中低档为主;部分产品接近国际先进水平
•生产及市场需求
第四章 软磁铁氧体的制备
分类与用途：
包括锰锌系、镁锰锌系和镍锌系（或镍锌铜系）等尖晶石型铁
氧体，以及Co
2Y、Co
2Z等平面六角晶系铁氧体
大致用于：
（1）用功率铁氧体材料制成的U型、E型磁芯，主要作用开
关电源变压器、回扫变压器、枕校变压器和行推动器等；
（2）用高阻率的镁锰锌系铁氧体材料制成的偏转磁芯；
（3）用高磁导率的锰锌铁氧体制成的电源滤波器磁芯，如
UF型、EE型、日字形磁芯等；
（4）用高频镍锌铁氧体制成的多种电感线圈、小型固定电
感器，其形状种类众多，主要有工形磁芯、螺纹磁芯、帽形磁
芯、双孔磁芯等。
宽带变压器
用的高磁导
率铁氧体 发展趋势
开关电源用
的低功耗铁
氧体 第三章 软磁铁氧体的制备
第四章 软磁铁氧体的制备
制备软磁铁氧体的工艺流程如下：
第四章软磁铁氧体的制备 软磁铁氧体的材料性能
=-j (高，低，即要求Q值高，tg小或Q值高。)
在可逆转动磁化情况下，有
或
在可逆壁移磁化情况下，当
1．掺杂物和空泡对壁移起主要阻碍作用时，有
2．应力对壁移起主要作用时，有
获得高
i，低Hc的软磁材料的途径有：
1．提高M
s值
2．降低K
1、
s值
非磁性离子如Zn、Cd等的置换 ;抵消法 (CoFe
2O
4 , Fe
3O
4 )
3．降低值
第四章软磁铁氧体的制备
磁导率的稳定性
1．磁导率的频率稳定性—磁谱
第四章软磁铁氧体的制备
旋转底式软磁气氛烧结炉的开发与设计
旋转底式软磁气氛烧结炉的开发与设计
魏唯，肖益波，刘 杰，刘金平，杨琦，唐超凡 （中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南长沙４１０１１１） 摘要：自行研制开发了新一代软磁铁氧体烧结设备——璇转底式气氛烧结炉，它采用旋转底盘、全纤维 高温炉衬、分区分组加热、循环强制冷却、计算机全自动控制等技术，具有批次产量大、温度和气氛均匀性好、 控制精度高、产品一致性优、操作使用灵活等优越特性。特别适用于高磁导率锰锌铁氧体和低功耗软磁铁氧体 等高档铁氧体材料的气氛烧结。 关键词：软磁铁氧体材料；旋转底盘；气氛烧结炉；循环强制冷却 中图分类号：ＴＭ２７７；ＴＦ０６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—３８３０（２００７）０３．００４３．０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａ Ｒｏｔａｔａｂｌｅ Ｈｅａｒｔｈ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｆｕｒｎａｃｅ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ＷＥＩ Ｗｅｉ，ＸＩＡＯ Ｙｉ－ｂｏ，ＬＩＵ Ｊｉｅ，ＬＩＵ Ｊｉｎ－ｐｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｑｉ，ＴＡＮＧ Ｃｈａｏ－ｆａｎ Ｎｏ． ８ Ｒｅｓｅａｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１１。Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｔａｔａｂｌｅ ｈｅａｒｔｈ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｆｏｒ ｓｏｆｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｉＳ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｎｏ．４８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｓｏｍｅ ｎｏｖｅｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｏｔａｌ ｒｏｔａｔａｂｌｅ ｈｅａｒｔｈ，ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｆｉｂｅｒ ｆｕｒｎａｃｅ ｌｉｎｅｒ，ｓｕｂａｒｅａ ｈｅａｔｉｎｇ，ｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ａｎｄ ｆｕｌｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｅｔｃ．，ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｌａｒｇｅｒ ｂａｔｃｈ ｖｏｌｕｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｈｉｇｈ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｉｔ ｉｓ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｍｎ－Ｚｎ ｓｏｆｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｒｏｔａｔａｂｌｅ ｈｅａｒｔｈ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ；ｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ
软磁锰锌铁氧体纳米粉体的烧结特性研究
第３期 ２００７年６月 纳米科技 Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２ＯＯ７ 软磁锰锌铁氧体纳米粉体的 烧结特性研究冰 王永明， 王新， 姜延飞， 郝顺利， 刘春静 （河北工业大学材料学院， 天津３００１３０） 摘要：研究了烧结温度和掺杂对软磁锰锌铁氧体材料性能和微观结构的影响。采用传统成型工 艺和冷等静压成型相结合，进行分段烧结，研究坯体的致密化程度和晶粒生长情况。烧结体的密 度、微观结构和相组成分别采用阿基米德法、扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）进行测试分 析。烧结体的磁性能用振动样品磁强计（ＶＳＭ）来测定。结果表明：烧结温度在８５０￣Ｃ时材料密度、微 观结构和磁性能较好，但还未能达到高性能产品的标准，需要通过掺杂等其他手段进行进一步研 究。 关键词：锰锌铁氧体；烧结温度；掺杂；磁性能 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｉｎｔｅｒｅｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｎ－Ｚｎ Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｎａｎｏｐｏｗｅｒｓ ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｍｉｎｇ， ＷＡＮＧ Ｘｉｎ， ＪＩＡＮＧ Ｙａｎ—ｆｅｉ， ＨＡＯ Ｓｈｕｎ－ｌｉ，ＬＩＵ Ｃｈｕｎ－ｊｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００ １ ３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｏｐｅｎ ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｏｍｐａｃｔｓ ｏｆ Ｍｎ－Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ ｍｅｔｈｏｄ，Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｍｓｃ叩ｙ（ＳＥＭ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｏｍｐａｃｔｓ ｏｆ Ｍｎ－Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｓ ａｒｅ ｂｅｔｔｅｒ，ｂｕｔ ｎｏｔ ｇｏｏｄ ｅｎｏｕｇｈ． Ｏｔｈｅｒ ｗａｙｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｄｄｉｎｇ ｄｏｐｅｎｓ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ￣：Ｍｎ—Ｚｎ ｆｅｒｒｉｔｅ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｄｏｐｅｎ；ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 中图分类号：ＴＢ３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１８１２—１９１８（２００７）０３—０００９—０５ ０ 引言 软磁锰锌铁氧体材料具有高磁导率、低矫顽 力和低功率损耗等物理化学特性，主要用来制造 高频变压器、感应器、记录磁头和噪声滤波器等［】１。 收稿日期：２００６—０８—０１ 基金项目：河北省自然科学基金资助项目 ＩＥ２００５００００２７）。天津市自然科学基金资助项目 １ ０６ＹＦＪＭＪＣ０２４００） 随着电子工业的飞速发展，对磁性材料性能的要 求也越来越高，要求材料具有高磁导率（ “）、高 饱和磁感应强度（日 ）、高居里温度（ ）、高电阻率 （Ｐ）和低的功率损耗（ ）。因此，改善和提高材料 性能以满足信息材料快速发展的需要成为科技工 作者关注的焦点，近年来，国内外学者对此进行了 大量研究工作。 影响高频低损耗功率铁氧体材料性能的因素 很多，诸如材料配方和添加剂的使用，烧结工艺条
固相烧结法制备Mn_Zn铁氧体的工艺
收稿日期:2008-07-10基金项目:南昌市重点攻关资助项目(Z04025)作者简介:姜贵文(1978-),男,硕士生13通信作者:罗广圣(1970-),男,博士,教授1E-mai: 文章编号:1006-0464(2008)06-0560-04
固相烧结法制备Mn-Zn铁氧体的工艺
姜贵文,罗广圣3,李文善,李建德,周正有,李长全
(南昌大学材料科学与工程学院,江西南昌 330031)
摘 要:采用固相烧结法制备Mn-Zn铁氧体样品,分别探讨了成型压力、预烧温度、烧结气氛、烧结温度对样品的致密性、相、结构及微结构的影响.样品的相组成成分、微结构及密度分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、阿基米德法进行表征.结果表明:成型压力较小时,生胚体及烧结体的密度都随压力的增大而增大,空气中烧结并随炉冷却,只能生成部分Mn-Zn铁氧体,且有大量的Fe2O3存在;采用氮气保护或空气中烧结在1300℃时水中淬火、空气中淬火,均能生成单一尖晶石相的Mn-Zn铁氧体.空气中950℃×3hN2预烧,然后氮气中1300℃×5h烧结,得到的样品晶粒大小较为均匀,结合较为紧密,气孔较少。关键词:固相烧结;成型压力;烧结气氛;预烧温度;烧结温度;Mn;Zn中图分类号:TM20114+5 文献标识码:A
Mn-Zn铁氧体是一种具有高磁导率、低损耗
和低矫顽力等优异磁性能的软磁材料,广泛应用于
多路通信、开关电源、变压器磁芯、滤波器、录音和录
象的各种记录磁头、信息存储系统、医疗诊断、军工
和民用的抗电磁干扰等[1-4]。磁导率μi是Mn-Zn铁氧体重要参数之一,一方面,高的磁导率可以获得
大的电感量,在获得电感量相同时,高磁导率材料可
以减少线圈的砸数,这样可以减少线圈的直流电阻
及其引起的损耗,此外,磁导率高的材料可以明显减
少变压器的体积,有利于电子器件小型化,轻量
化[5-7]。另一方面,低功率宽频带变压器其频带宽