宽频特性MnZn高磁导率软磁铁氧体材料HS103的研制及产业化
Research and Industry of wind Frequency Characterstic and High Pernieability HS103 MnZn Soft Magnetic Ferrit

摘 要：采用氧化物湿法工艺，选择适当的配比和添加剂，在氮气保护的窑炉内烧结，制得宽频特性MnZn高磁导率软磁铁氧体材料。
关键词： 产业化 宽频特性 高磁导率软磁铁氧体 配比 添加剂


1 前言
在通讯、电脑、办公自动化设备等领域中，电磁兼容元件(EMC)、滤波器、脉冲变压器是其关键器件，而这些器件中的关键元件是高磁导率软磁铁氧体磁芯。随着高频化、电路密集化（小型化）的发展及环保的更高要求，以及我国3C认证的强制执行，国内外铁氧体厂商都投入大量精力研发宽频特性的高磁导率软磁铁氧体材料，以日本TDK公司为代表，至今相继开发了HS52、HS72，最近推出HS10材料，国内也有关于R10K的报道，但电感到100KHz~150KHz就已下降，无法满足要求。我们在前两年也开发了HS502、HS702材料，但客户提出了更高磁导率的要求。

为了满足市场的需求，紧跟国际先进水平，我们组织研发并批量生产了宽频特性高磁导率软磁铁氧体材料，材料牌号为HS103。
2 实验方法
小试：采用普通、、ZnO作为原材料，配比（摩尔分数）选择范围：Fe2O3：51%~53%，MnO：23%~26%，ZnO：20%~22%。按比例称量后湿法混合均匀，在空气炉中900℃保温2.5小时预烧。在预烧料中加入适量的添加剂，再次湿法球磨，加入8%的PVA溶液（浓度8%）作粘结剂并造粒，压制成Ф25×Ф15×7.5mm的环形毛坯，将毛坯分别放在氮气推板窑及钟罩炉内烧结。用SY-8232BH分析仪测试Bm、Br、Hc。用HP4284电桥测不同频率的电感L，计算初始磁导率。用HP4192阻抗分析仪测试阻抗|Z|。用电子扫描显微镜对样品的断面进行微观分析。





3 实验结果及产业化
经过Fe、Mn、Zn配比的精细设计，添加剂的选择及掺杂量的摸索，研发出性能优越的HS103材料。
该产品的研发成功，迅速得到国际变压器大公司的相继认证。为了满足市场需求，我们组织了大批量的投产，在现有的高μi生产线上，进行连续多批投产，性能稳定，达到设计要求。

4 分析及讨论
在微观结构上，一直以来对高磁导率软磁铁氧体的研究都是如何促进晶体增长，通过巨大的晶粒而获取更高值，再通过添加、等杂质加厚晶界，提高频率特性。
HS103材料是通过优化配方，掺入有效添加剂，抑制晶体生长，并使晶体均匀一致，气孔较少，且处于晶界间，在细小晶体（约10um）下仍具超高μi值特性，并使μi-T曲线比较平坦，大大改善了温度稳定性。而高密度细晶体结构使材料具有高截止频率，改善材料的频率特性。
工艺方面，适当添加剂的加入，大大降低HS103的烧结温度，在1250℃~1300℃就可烧结，并达到预定的性能。我们针对不同规格的产品，研制了一系列的烧结工艺，既不存在致密化区，也不类同于国外的富氧烧结工艺，烧结出的产品完全符合客户要求[2]。
5 结论
1、选择适当的Fe、Mn、Zn配比及添加剂，可制备频率特性优异的高磁导率软磁铁氧体材料。
2 、特殊的低温烧结工艺是HS103材料稳定生产的保证。

参考文献
[1] 刘九皋等．批量生产的高磁导率铁样体材料与磁芯．磁性材料及器件．2002.33（2）14-17.
[2] 张有纲、黄永杰．磁性材料[M]，成都电讯工程学院出版社，1998.