专利名称：一种NiMnZn铁氧体材料及其制备方法MnSi铁氧体广泛用于电子、通讯领域作为电源变压器材料。传统的开关电源变 压器的工作温度一般为60 100°C，工作频率为10 100kHz。为了降低铁氧体器件在变 压器工作温度范围的磁心损耗，到目前为止进行了添加剂的加入、元素取代和优化工艺条 件等各种研究，以降低铁氧体磁心在变压器工作温度范围的损耗，如公开号为CN1402^56A、 CN1492453A、CN1896032A、CN1286237A等的中国发明的报道。随着开关电源向小型化、节能 化方向发展，其工作频率向高频方向发展，如已经开发出工作频率为500kHz IMHz的低损 耗铁氧体材料，如公开号为CN1503^0A、CN101004962A等中国发明专利的报道。由于变压器本身会产生热量以及其高工作温度环境，如汽车发动机周围的电子元 器件，变压器磁心的实际工作温度常常更高，在80 120°C范围。这就要求铁氧体材料在这 一温度范围不但磁心损耗低，而且饱和磁通密度高，以实现变压器在上述工作温度范围的 小型化和高效化。在已经公开的现有技术中，为降低铁氧体的损耗，材料组成中aio的含量通常大 于9mol%。但在上述变压器工作温度范围不能实现材料的高饱和磁通密度的要求。同时为 了进一步降低材料的损耗，常常添加SnO2或TiO2成分，由于它们为非磁性杂质，会使铁氧体 材料的饱和磁通密度降低百分之几。公开号为CN12M224A的中国发明专利和公开号为CN1627455A的中国发明， 公布的高Bs铁氧体材料，通过把!^e2O3的含量限制在53 55mol %、ZnO的含量限制在 6. 5^9. 5mol%范围，实现了材料的高温高Bs。但在材料主配方中没有加入NiO的任何内容， 所以不同于本发明。公开号为CNU94099A的中国发明专利及公开号为CN1404076A、CN 1649039A的中 国发明公布的铁氧体，通过在主配方中加入MO的方法来提高材料的高温饱和磁通密度。 但在添加剂中没有有关加入Nii2O的任何内容，且其损耗有进一步降低的需要。由于以上原因，需要开发一种在高温下饱和磁通密度高、损耗低的NiMnSi铁氧体 材料。
本发明的目的首先是提供一种在高温下饱和磁通密度高、损耗低的NiMnSi铁 氧体材料，使所述的材料在100°c下的饱和磁通密度在450mT以上(测试条件1194A/m)， 100°C下的损耗在320kW/m3以下(测试条件100kHz/200mT)，以使所述的材料能够适用于 80-120°C下的工作环境。本发明还提供所述的NiMnSi铁氧体材料的制备方法。为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案一种NiMnSi铁氧体材料，由主成分和副成分组成，其中所述的主成分原料为=Fe2O3 53. 2 55. 7mol%,Zn0 2 1 Imol %，NiO O 2. 5mol% 但不包括O，余量为MnO;所述的副成分原料以主成分原料总重量计包括SW2 50 200ppm，CaCO3 200 1500ppm, ZrO2 50 500ppm，Nb2O5 50 500ppm 和 Nei2O 50 300ppm。发明人经过大量实验研究，发现，通过合理控制铁氧体主成分配比，并配以适当的 副成分，可以获得一种同时具备高饱和磁通密度和低损耗特性的铁氧体材料。经检测，所述 的铁氧体材料在100°c下的饱和磁通密度在450mT以上(测试条件1194A/m)，100°C下的损 耗在320kW/m3以下(测试条件100kHz/200mT)，得到的材料能够适用于80_120°C的工作环^Ml O上述主成分范围中，若!^e2O3含量小于53. 2moW)，则得不到所希望的高饱和磁通密 度；若!^e2O3含量大于55. 7moW)，则磁心损耗有增大的趋势，得不到所希望的磁心低损耗特 性。若ZnO含量小于2md%，则磁心损耗有恶化的趋势；若ZnO含量大于llmd%，则材料居 里温度降低，不能实现高温高饱和磁通密度。若不加入NiO，则难以实现材料的高饱和磁通 密度；若NiO含量大于2. 5mol%,则有磁心损耗增大的趋势。上述副成分主要是在铁氧体晶界形成高电阻层，细化晶粒，促进晶粒均勻生长，以 降低材料损耗。当它们的含量低于下限值时，起不到降低St心损耗的作用；而当它们的含量 高于上述上限值时，则容易引起晶粒异常生长，使磁心损耗恶化。作为优选方案，根据本发明所述的MMnSi铁氧体材料，其中，所述的主成分原料 为Fii2O3 53. 2 55. 0mol%，SiO 3 ~ 9mol%, NiO 1. 2 2. 4mol%，余量为 MnO。发明人 研究发现，进一步优化主成分配方，可以使获得的铁氧体材料在具备高饱和磁通密度的基 础上，使损耗进一步降低。作为优选方案，根据本发明所述的MMnSi铁氧体材料，其中，所述的副成分原 料以主成分原料总重量计包括150 200ppm，CaCO3 600 1200ppm，ZrO2 150 250ppm, Nb2O5 150 250ppm和Nei2O 100 200ppm。发明人研究发现，进一步优化副成分 配方，可以使获得的铁氧体材料在具备高饱和磁通密度的基础上，使损耗进一步降低。本发明还提供了上述的NiMnSi铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤(1)称取主成分原料进行湿式混合，(2)步骤(1)得到的粉料进行预烧，(3)步骤(2)得到的预烧料中加入副成分原料进行湿式砂磨处理，得到料浆，(4)步骤(3)得到的料浆进行喷雾造粒并成型，(5)步骤(4)得到的成型体在控制氧分压的条件下于保温温度下烧结，其中在 1000°C 保温温度的升温阶段升温速率为4-7°C /分钟，氧分压浓度为0. 2%以下。作为优选方案，根据本发明所述的MMnSi铁氧体材料的制备方法，其中，所述的 步骤(5)中的保温温度为1300-1350°C，烧结的时间为2_8个小时。作为优选方案，根据本发明所述的MMnSi铁氧体材料的制备方法，其中，所述的 步骤(3)中Na2O以NaCl或Na2CO3的形式加入。NaCl或Na2CO3的加入量以NaCl或Na2CO3 中Na元素的量等于Nii2O中的Na元素的量为准。作为优选方案，根据本发明所述的MMnSi铁氧体材料的制备方法，其中，所述的制备方法还包括步骤(6)在平衡& - N2的气氛下进行的冷却阶段。“平衡& - N2的气氛” 是本领域技术人员公知的技术，此处不再详述。本发明通过限制材料主成分、副成分组成及含量，配合适当的烧结工艺，实现了所 提供的铁氧体磁心，在100°c下的饱和磁通密度在450mT以上(测试条件1194A/m)，100°C 下的损耗在320kW/m3以下(测试条件100kHz/200mT)。与现有技术相比，本发明具有以下优点现有的软磁铁氧体材料往往不能把低损耗和高饱和磁通密度结合在一起。本发明的铁 氧体材料同时具备磁心损耗低、饱和磁通密度高的特点。磁心损耗低可以提高器件的能量 转换效率，实现了电子器件的节能化；饱和磁通密度高可以在相同的输出功率条件下减小 器件的体积，实现了电子器件的小型化和轻薄化。本发明属于软磁材料领域，具体公开一种NiMnZn铁氧体材料，由主成分和副成分组成，其特征在于所述的主成分原料为Fe2O3 53.2～55.7mol%，ZnO2～11mol％，NiO0～2.5mol％但不包括0，余量为MnO；所述的副成分原料以主成分原料总重量计包括SiO250～200ppm，CaCO3200～1500ppm，ZrO250～500ppm，Nb2O550～500ppm和Na2O50～300ppm。本发明还提供了所述的NiMnZn铁氧体材料的制备方法，其中烧结工序中在1000℃～1300℃的升温阶段升温速率为4-7℃/分钟，氧分压浓度为0.2%以下；保温温度为1300-1350℃，烧结的时间为2-8个小时。本发明提供的铁氧体磁心，在100℃下的饱和磁通密度在450mT以上，100℃下的损耗在320KW/m3以下。