饱和磁通密度

饱和磁通密度是指用于磁通密度上的电流增加到一个点而铁芯的磁通却不增加了的现象。

饱和会导致激磁电流增大铁芯发热。2100433B

《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》涉及一种锰锌铁氧体及其制备方法，尤其涉及一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法。

一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法专利目的

《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》针对MnZn功率铁氧体及其制备工艺出现的技术问题，提供一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法。《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》直接利用原材料中的SiO₂，并控制制备方法所带进的SiO₂，而不是采用添加SiO₂的方式来改善MnZn功率铁氧体的磁性能；从而得到高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体。

一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法技术方案

《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》的专利目的通过以下技术方案解决：一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体，该铁氧体包括如下按摩尔百分比的成分：Fe₂O₃：51~53摩尔百分比；MnO：34~43摩尔百分比；ZnO：6~13摩尔百分比。

在上述的的高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体，该铁氧体还含有以下按重量百分比的辅助成分中的四种或以上：CaCO₃：0.01~0.07重量百分比；TiO₂：0.01~0.08％；SnO₂：0.01~0.07重量百分比；Nb₂O₅：0.01~0.06重量百分比；ZrO₂：0.01~0.09重量百分比；Co₂O₃：0.01~0.06重量百分比。

《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》还提供一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法，该方法由以下步骤组成：

（1）配料：采用主要成分按摩尔重量百分比为Fe₂O₃：51~53摩尔百分比；MnO：34~43摩尔百分比；ZnO：6~13摩尔百分比进行称量，称重后在砂磨机中加入去离子水进行砂磨，砂磨的时间为30~80分钟；

（2）预烧：将上述经过砂磨后的成分进行预烧，预烧温度为750摄氏度~980摄氏度，预烧时间为1~9小时；

（3）二次砂磨：在上述预烧料中加入以下按重量百分比的辅助成分中的四种或四种以上：CaCO₃：0.01~0.07重量百分比，TiO₂：0.01~0.08％，SnO₂：0.01~0.07重量百分比，Nb₂O₅：0.01~0.06重量百分比，ZrO₂：0.01~0.09重量百分比，Co₂O₃：0.01~0.06重量百分比；然后将粉料加入去离子水后放入砂磨机中进行二次砂磨，二次砂磨时间为1~3小时；

（4）喷雾造粒和成型：将上述的二次砂磨料在喷雾塔中进行喷雾造粒，喷雾造粒制成粒径为50~200微米的颗粒；然后成型为具有一定形状的坯件；

（5）烧结：将上述成型后的坯件进行在1260摄氏度~1350摄氏度的范围下进行烧结，烧结后即形成高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体。

在上述的高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法中，在步骤（3）中所述粉料的粒度为1~1.18微米，二次砂磨料中SiO₂的重量百分含量为0.005~0.023重量百分比。

在上述的高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法中，在步骤（4）中喷雾造粒时加入PVA和消泡剂，其中两者比例为20：1，所述的消泡剂为氨水、正辛醇中的一种。

在上述的高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体的制备方法中，在步骤（5）中所述的烧结过程是在氧气和氮气的环境进行，其中氧分压的范围为：1~10％。

MnZn功率铁氧体的损耗是由磁滞损耗，涡流损耗和剩于损耗组成的。在100千赫兹，200毫特斯拉条件下，损耗主要是由磁滞和涡流两种损耗组成，剩于损耗所占的比例较小。为了降低在该测试条件下的损耗，相关技术中都是采用通过添加SiO₂提高材料的电阻率的方法来降低涡流损耗。但是《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》发明人通过长期研究发现：将SiO₂作为添加剂加入预烧料中，虽然可以提高材料的电阻率，但是在烧结的过程中容易出现液相，出现异常晶粒的机率会增加。如果材料内部出现异常晶粒，那么材料的性能将会恶化。于是发明人想通过另外的方法来提高材料的电阻率，又可以避免晶粒异常长大的现象出现。考虑到原材料中SiO₂的存在和二次砂磨工艺中带入SiO₂的不可避免性，所以可以通过不添加SiO₂，直接利用原材料中SiO₂和砂磨工艺中带入SiO₂来提高材料的电阻率。这样就可以降低烧结过程中液相出现的机率，同时还可以降低生产成本。当然仅仅这样还是不能优化MnZn功率铁氧体的性能的，还需要优化材料的成分和采用合适的制备方法，而发明人通过上述材料成分和制备方法得到一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体。该高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体功耗谷点在90摄氏度，在100千赫兹，200毫特斯拉的条件下功耗小于等于260毫瓦/立方厘米，在1000安培/米，50赫兹的条件下25摄氏度的饱和磁通密度大于等于530毫特斯拉，在1000安培/米，50赫兹的条件下100摄氏度的饱和磁通密度大于等于420毫特斯拉。这样就能很好的满足工作温度在80摄氏度~100摄氏度的器件对MnZn功率铁氧体低损耗，高Bs的要求。

2021年6月24日，《一种高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体及其制备方法》获得第二十二届中国专利优秀奖。