高磁导率铁氧体材料与磁芯制备工艺探索

随着数字技术和光纤通信技术的发展，电感器、滤波器、扼流圈、宽带和脉冲变压器的普及，电磁干扰（EMI）问题日趋严重，在电磁兼容（EMC）领域，用作抑制电磁干扰的共模扼流圈等元器件发展非常迅猛。此外，热门话题的节能灯市场磁芯需求量也很庞大。这些应用都促进了高μ铁氧体材料的飞速发展。

对高μ材料的要求，已不再局限于过去的单纯追求高磁导率，它还必须具有良好的频率特性，即随着频率的增高，磁导率衰减较慢，阻抗降低较少，当然还必须有较高居里点和良好的温度特性。制造高μ及超高μ铁氧体软磁材料，必须精细调整配方，优选Fe2O3的过量程度及Zn/Mn比例，从而确定K1、λs尽可能小的最佳配方点，同时加入各种有效杂质，改善材料晶粒特性，降低内应力和严格控制二峰位置，这样在较低烧结温度和普通冷却方式下，也可以获得超高μ、高居里温度、良好频率特性，以及温度、时间、磁场、压力稳定性俱佳的优质铁氧体材料。

高磁导率铁氧体粉料按照Fe2O3，Mn3O4，ZnO三者合理比例，加入不常用的特殊杂质，经强混、预烧、砂磨、喷雾造粒及N2窑烧结，各厂家均与大生产线功率铁氧体工艺基本相同。关键点在于独特的掺杂与工艺，使得10K、12K、15K均可在N2窑烧结，同时对气氛选择也不太苛刻，毛坯磁环在推板窑（出炉后真空罐淬火）和N2窑烧结均可得到性能合格的15K材料样环。批量料磁环的在钟罩炉中快速烧结，可得到初始磁导率μi可达18000～20000，比损耗系数tgδ/μi小于5×10－6（10kHz）且居里点大于120℃的优良功率磁芯。批量生产的高μ、超高μ系列材料显著的特点是，从μi=7000到μi=15000均采用同一基本配方。其工艺路线与普通功率铁氧体相同，即：干混→振磨→推板窑预烧→砂磨（加小料）→搅拌、喷雾造粒→压坯→烧结→测试包装。

在掺杂方面，通过广泛试验采用了通常禁忌的氧化物添加，对展宽频带改善μ～T特性，降低烧结温度，提高阻抗会收到显著效果。但高温烧结时易出现大晶粒，故需加入其他氧化物添加，加速完成固相反应，细化晶粒，缩短烧成时间，使磁芯断面质地细匀致密。对不同用户订单的各种要求，通过分别加入不同含量的其他不同氧化物添加，这样组成的系列小料，在功率N2窑中与PC40产品批量同烧，生产7K、10K磁芯，保证了产品性能优良。在真空炉和推板窑中，提高温度，空气烧结真空冷却，也能获得12K、15K材料。实验说明合理掺杂、复合掺杂是高磁导率铁氧体材料与磁芯制备的关键。