第三部分 粉料检测
⑶冷却方式 冷却速度和冷却气氛对 MnZn 铁氧体的磁性能有很大影响。MnZn铁氧体在空 气中缓慢冷却时，会由于严重氧化而使磁导率显 著下降。一般高磁导率MnZn 铁氧体和高稳定性 MnZn 铁氧体冷却时，在高温要求有较低的氧分 压，保证Mn和Fe离子不至于被氧化而变价；但 又必须有一定含量的氧气以避免 Fe2O3过分离解 而影响Q值。
----锰锌软磁铁氧体 材料的制备及应用
目录
一、 MnZn铁氧体的理论基础 二、 MnZn铁氧体的粉料制备 三、 MnZn铁氧体的性能分析 四、 MnZn铁氧体的应用
第一部分 理论基础
1.1MnZn 铁氧体的晶体结构及离子分布
1）MnZn 铁氧体的晶体结构
氧离子面心立方结构示意图
第一部分 理论基础
PC44
PC95
第四部分 应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四部分 应用
高频、低功耗MnZn功率铁氧体
TDK公司 PC50
μi=1400,100℃Pcv(500kHz,50mT)=80kw/m3
Tc≥240℃,25℃Bs=470mT, 100 ℃Bs=380mT FERROXCUBE公司 3F4 μi=900, Bs=410mT,100℃Bs=350mT Tc≥220℃, 100℃Pcv(1MHz,30mT)≈130kw/m3 100℃Pcv(3MHz,10mT)≈220kw/m3
2）MnZn 铁氧体中的金属离子分布
我们假设x(x＜1)份的锌铁氧体与(1-x)份的锰锌铁氧体固熔，即有：
第一部分 理论基础
1. 2 MnZn 铁氧体的自发磁化理论
⑴亚铁磁性的奈耳分子场理论
奈耳把尖晶石结构抽象成两种次晶格，即A位和B位，并认为A位 和B位之间的相互作用是主要的相互作用，并且具有相当大的负值。 绝对零度时，这种相互作用导致磁矩按如下方式取向：A 位所有离 子磁矩都平行排列，其磁矩为 MA；B 位所有离子磁矩都平行排列， 其磁矩为 MB。MA和 MB取向相反，但数量不相等。观察到的自发磁 化强度等于两者之差值︱MA﹣MB︱。
第三部分 粉料检测
⑷ 锰铁氧体的降温氧化过程
I 在1300℃左右时，空气中的氧分压接近于锰铁氧体 的平衡气氛，所以在1250~1350℃左右温度范围内的锰 铁氧体可以在空气中烧结。
II 在1050℃左右时，锰铁氧体被氧化的速度最大，并 析出有四方结构的β-Mn3O4引起晶格畸变，所以1050℃ 左右的温区是锰铁氧体的氧化危险区，在冷却过程中应 该高度重视。
tics
参数 Parameter
含水率 Moisture
松装密度 Granule bulk density
安息角 slope angle
% g/cm3
规格 Spec. 0.15～0.40
1.25～1.45
＜32°
第三部分 粉料检测
成型→烧结→检测
成型： 0.3%的硬脂酸锌 压力1T/cm2
第三部分 粉料检测
第一部分 理论基础
⑵MnZn铁氧体的分子饱和磁矩
第一部分 理论基础
⑶MnZn 铁氧体的超交换作用
三种类型的超交换作用的强弱取决于两个主要因素： ①两离子间的距离，以及金属离子之间通过氧离子所组成的键角； ②金属离子 3d 电子数目及其轨道组态。
第一部分 理论基础
⑷MnZn 铁氧体的居里温度
对于MnZn铁氧体而言，不仅Zn2+离子含量影响居里 温度，Fe3+离子含量也可以影响居里温度。Fe3+离子 的加入，增加了A位上磁性离子数目，使得A-B交换 作用增强将会导致居里温度的升高MnZn铁氧体的 居里温度符合经验公式：
⑶ Zn的挥发
在制造MnZn铁氧体时，通常添加的是高 纯度的ZnO。ZnO的熔点为1950℃，加压升 华温度1725℃，因此在MnZn铁氧体制造过 程中按理说ZnO是不会挥发的。但是当温度 升高时，ZnO会发生如下反应： 2ZnO→2Zn↑+O2↑
使得Zn游离出来。而Zn的沸点是907℃， 所以在MnZn铁氧体的烧结过程中，如果有 Zn游离出来就很容易挥发掉。
第三部分 粉料检测
检测
主要关注参数：
μi、Bs、Pcv、Tc、Q 、ρ等
第四部分 应用
——MnZn功率铁氧体
主要关注参数：Bs、Pcv、磁导率、居里温度
发展趋势：应用更高频率、更低功耗、宽温 特性、高直流叠加
适用25～100KHz： PC30 适合100～500KHz： PC40 适合500～1000KHz：PC50
烧结
MnZn铁氧体烧结过程中的化学变化
⑴ MnZn 铁氧体的平衡气氛
平衡氧分压的控制，一般按下式设定： log(PO2)＝a–b/T
式中，PO2为氧分压，a、b为常数，b通常取 14540，T为绝对温度。
⑵ Mn 和 Fe 的变价
Mn 的离子价可以是二价、三价、四价、六 价和七价
第三部分 粉料检测
Tc=12.8×(x-2z/3)-354 式中，x表示100 mol铁氧体中Fe2O3的摩尔数，z表示100 mol铁氧体 中ZnO的摩尔数。
第二部分 粉料制备
MnZn铁氧体工艺流程
第二部分 粉料制备
锰锌铁氧体常用添加剂
第二部分 粉料制备
粉料物理特性
粉料 物理特性 Powde Characteris
第三部分 粉料检测
⑵烧结气氛 烧结气氛是影响磁性能的另一个 重要因素。烧结气氛对固相反应速度、产物和微 观结构都有直接影响，采用平衡气氛来控制铁氧 体烧结的方法称为平衡气氛烧结法。MnZn 铁氧 体的化学组成不同时，烧结温度和平衡气压的关 系也随之改变。烧结气氛的控制已经成为生产控 制的重要环节。
III 低温时容易出现片状组织和针状组织，但由于温度 低，析出的速度较慢，因此冷却速度可以适当快些。
第三部分 粉料检测
MnZn 铁氧体烧结过程中的物理变化 ⑴ 烧结收缩 ⑵ 结晶成长
第三部分 粉料检测
烧结温度、烧结气氛和冷却方式是烧 结工艺的三个主要方面。
⑴烧结温度 烧结温度是直接影响微观结构和磁 性能的一个重要因素。在低温欠烧时，晶粒大小悬 殊，气孔分散在晶界和晶粒内部。随着温度的升高， 晶粒趋于均匀，气孔呈球形，烧结密度增加，磁导 率增大。当温度过高发生过烧时，晶粒虽然长大， 但是由于Fe2O3的还原和Zn的挥发，晶界和晶粒内部 的气孔迅速膨胀，使得烧结密度下降，磁导率显著 下降，机械性能也下降。