掺杂对锰锌功率铁氧体温度稳定性的影响研究

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MnZn功率铁氧体是软磁材料中重要组成部分之一,具有相当广阔的应用前景及发展潜力。本文对MnZn功率铁氧体的晶体结构、磁性来源、磁化理论及一些基本参数进行了阐述,并对其制备工艺流程及原理进行了说明,采用传统氧化物陶瓷工艺制备具有宽温低损耗特性的MnZn功率铁氧体,对MnZn功率铁氧体的主配方、掺杂、成型压力、预烧温度及烧结气氛等方面进行了研究。首先通过对比不同含量Fe2O3、ZnO对起始磁导率和损耗温度特性的影响,确定出适宜的配方组成为Fe2O3:MnO:ZnO=52.8:34.9:12.3(mol%)。其次研究了9001020℃不同预烧温度对MnZn功率铁氧体的微观结构及磁性能的影响,结果表明预烧温度过低时,晶粒出现了二次生长的现象,均匀性较差,预烧温度过高时,晶粒不连续生长,晶界变得模糊,随着预烧温度的升高,起始磁导率先上升后下降,损耗先下降后上升,适宜的预烧温度为940℃。在确定主配方和预烧温度之后,研究了Sn和Co对MnZn功率铁氧体磁性能的影响,并通过两者的复合掺杂进行了进一步研究。结果表明添加适量的SnO2可以有效提高晶粒均匀性和致密度。随着添加量的增加,起始磁导率先上升后下降,磁损耗先下降后上升。当添加量为0.5mol%时,μi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SnO2掺杂量的增加向低温移动。通过对比一次掺杂和二次掺杂的对比,发现一次掺杂的SnO2主要作用于晶粒内部,二次掺杂的SnO2主要作用于晶界处,而且一次掺杂能所获得的样品性能更优。通过在MnZn功率铁氧体中加入Co2O3,利用Co2+离子对MnZn铁氧体磁晶各向异性的正补偿作用,提高了室温下MnZn铁氧体的起始磁导率,同时使PcvT曲线变得平坦,提高MnZn铁氧体的温度稳定性,适宜的Co2O3添加量为0.20wt%。最终通过复合掺入SnO2和Co2O3,确定出制备宽温低功耗MnZn功率铁氧体适宜添加的组合为0.8mol%SnO2和0.136wt%Co2O3。最后研究了成型压力及烧结气氛对MnZn功率铁氧体微观结构和磁性能的影响。结果表明,适当增加成型压力能提高晶粒致密性,提高材料的起始磁导率,但是对损耗的影响不大;较低的氧分压有利于改善铁氧体的微观结构和磁性能,但是会导致铁氧体内Fe2+含量增加,使损耗增加。
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