2.2.1 TiO2 说明
在 MnZn 铁氧体中加入 TiO2 可以改进材料的电性能和磁性能。扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪 X-ray（EDAX）分析显示：Ti4+ 均匀地分布在晶粒的表面，在高导配方中掺入少量的 Ti4+ 可以促进晶粒的均匀增长，添加钛离子的高导铁氧体的结构和磁性能更巩固了，因为 Ti4+ 离子和 Fe2+ 离子配对并占据了水晶格的八面体位置。当 Ti4+ 进入晶格时，在 B 位出现 2Fe3+→Fe2+ + Ti4+ 的转化，不仅增多了 Fe2+（起正 K1 的补偿作用），还由于 Ti4+ 的离子半径（0.69Α）和 Fe2+ 的离子半径（0.83A）均比 Fe3+ 的（0.67A）大，从而改变晶体的晶场特性，但过量的 Ti4+ 使磁晶各向异性常数 K1 更大，反而会使 μi 下降[3]。
2.2.2 CaO 说明
Ca2+ 半径较大。常富于晶界，生成非晶质的中间相，从而增进晶界电阻，降低损耗，提高 Q 值。故 CaO 在 MnZn 铁氧体中所起的作用主要为改善电磁性能的作用，同时这也可抑制晶粒生长。当配方使用时，可以显著地增加铁氧体的电阻率，从而降低损耗因素[4-5]。
2.2.3 实验具体组成数量
为了研究 TiO2 和 CaO 对显微结构和磁性能的影响，本实验进行了四组试验，试验一采用纯基体、试验二为基体加 TiO2，其添加量为（0.02wt%～0.15wt%），试验三为基体加 CaO，其添加量为 0.04wt%，试验四为基体加 TiO2，其添加量为 0.08wt%，再加入 CaO，其添加量为 0.08wt%。
2.3 制造方法和过程的确定
利用氧化物湿法工艺制备材料，具体工艺流程如图 1 所示[6]。
工艺说明：将按组成配好的原料砂磨 0.5 小时，使原料充分混合均匀，一次喷雾成型后在空气中 900℃ 预烧，然后在预烧料中分别加入 TiO2 、CaO 及 TiO2 + CaO（注：添加剂均为分析纯），再二次砂磨 1.5 小时，加入原料重 12% 的聚乙烯醇（浓度为 10%）再次喷雾造粒后成型，生坯在钟罩式气氛烧结炉致密化烧结，烧结温度在 1360℃，保温 4h，保温段氧气的体积百分含量为 3.5%，采用平衡氧分压法降温冷却，具体烧结曲线如图 2 所示。 
用 EDAX 扫描电镜观察材料的显微结构和光谱图，用 HP4284A 频谱测试仪测量材料磁谱特性（μ～f）、用 SY8232 功耗仪测磁损耗特性（Pc～f）等。
3 实验结果与分析
3.1 显微结构
在锰锌铁氧体基体中（见图 3）掺入 TiO2 、CaO 及TiO2 + CaO 杂质，显微结构表明，其能有效地控制晶粒的长大，包括晶粒的大小和均匀性。经过测试，各样品的晶粒大小、常温磁导率及常温功耗如下表所示：
表 2  不同实验成分的分析结果
Tab.2  Analysis data of different components
样品编号 实验成分 平均晶粒大小（μm） 常温μi（f=100kHz） 常温损耗Pc（f=100kHz）
S1 基体 有不规则连续生长 11500 0.13w

S2 基体+ TiO2 20 12000 0.18w
S3 基体 + CaO 12 9000 0.10w
S4 基体 + TiO2 + CaO 16 11000 0.07w

以上分析结果表明，在工艺过程中适当地添加一些有益杂质（TiO2 、CaO 及 TiO2+CaO），材料的显微结构、晶粒大小有明显的不同，相应各样品的磁导率（μi）和损耗（Pc）也有一定的变化。
在制造过程中，掺入不同种类的微量元素，可以得到不同效果的产品微观结构。显微组织决定了材料的磁性能，图 4～7 显示四种不同掺杂的显微结构，从显微结构可以看出， S2 样品的晶粒尺寸平均在 22μm，S4 样品的晶粒尺寸平均在 18μm，S1 和 S3 晶粒尺寸相对较小。另外，S2 和 S4 的晶粒比 S1 和 S3 要饱满完整。通过测试在 f=10kHz时，S2 在常温下的磁导率最高（μi =12056），ηB =0.15×10-6/mT，S3 在常温下磁导率最低（μi=8200），ηB 为 0.35×10-6/mT。由于 μi∝1/fr 的关系，磁导率提升的同时，会降低了fr，限制材料应用频率，从图 8 中可以看出，μi2＞μi1＞μi4＞μi3，而 fr4＞fr3＞fr1＞fr2，结果表明在工艺过程中适当地添加一些有益杂质（如 Ti、Co、Ca、Bi），可以调整 μi 与 fr 的乘积。另外，添加一些有益杂质可以降低材料的磁滞损耗系数（ηB）。
3.2 磁性能
图 8 给出了不同组成样品的 μi～f 特性，图中可以看出 S4 样品在高频（150kHz）以上比其它样品表现出更高的初始磁导率。对比 S4 样品与基体（S1 样品）的磁导率频谱特性，在（150kHz 以上，S4/S1＞1，图 9 中可知，特别是当 f≥250kHz 时表现更加优越。同样图 10 给出了不同组成样品的 Pc～f 特性，图中可以明显地看出 S4 样品处于损耗线的最下面，比其它样品的损耗都要小，另外将 S4 样品与基体（S1 样品）进行各个频率点上损耗的大小对比，可以得出 S4/S1=（0.25～0.52），从图 11 中可以知道，当 f=1000kHz 时，S4  样品的损耗表现最为优越。
3.3 材料性能及应用
在数字用户线路技术（xDSL）的分离器中，通常使用锰锌铁氧体的磁心用作宽带变压器，根据设计的需要选用的形状有 RM、EP 系列磁心，产品结构如图 12 所示。
表3 是 μi=10000 材料，浙江华洋电子与著名软磁铁氧体厂家同类材料的性能对比情况[7-8]：
5 结论
在高导磁率铁氧体的制备过程中，复合添加适量的 TiO2、CaO 杂质，可以明显地改善铁氧体的显微结构，同时降低铁氧体的磁损耗和提高了铁氧体的应用频率，以满足变压器的高滤波和低失真的效果。
参考文献
[1] 刘九皋. 高性能 Mn-Zn 铁氧体材料现状与分析[J].国际电子变压器，2006，(7):109
[2] C S Liu，J M Wu，M J Tsay. Optimum Power-Loss and   Microstructure of MnZn Ferrites under Consideration of Particle Size[J].IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，1996，32(5):4860-4862.
[3] J.Zhu and K.J.Tseng.Reducing Dielectric Losses in MnZn Ferrites by Adding TiO2 and MoO3[J]. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，2004，40(5):3340:3341
[4] 都有为. 铁氧体[M].南京：江苏科学技术出版社，1996:120
[5] 黄永杰，李世堃，兰中文.磁性材料[M].成都：电子科技大学出版社，1993:48
[6] Y.Matsuo，K.Ono，et al.Magnetic Properties and Mechanical Strength of MnZn Ferrite[J].IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，2001，37(4):2369
[7] Acme corporation hompage.http://www.acme-ferrite.com.tw/images/pro/A102material.pdf. Last retrieved on September 18，2005
[8] Epcos corporation hompage.http://www.epcos.com/web/generator/web/sections/productcatalog

/Ferrites/FerritesAndAccessories/- M.Last retrieved on September 18，2006