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宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料

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  • 更新日期:2014-04-22 13:02
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详细介绍
宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料具有低温(-40℃)磁导率高、饱和磁通密度高、居里温度高等特性,可应用于电子电路宽带变压器、滤波电感等中。本文介绍了TLD5i材料的制备过程,详细描述了TLD5i材料电气特性和微观结构,简介了材料的应用。

1 引言
高磁导率MnZn铁氧体作为一种功能材料,广泛应用于通讯、电视、航天技术、计算机技术、电子设备及其他电子信息产业中,用作各种电感器、电子变压器、扼流器、抑制器和滤波器等。近年来,高磁导率软磁铁氧体的产量占软磁铁氧体总产量的30%以上。
科技的发展,人类活动范围的增加,极大的拓展了电磁器件的应用范围,如在极地探险,深海探测等恶劣环境下的应用;现代通信设备的户外设施,如中继器、微波接力站等设备器件中,这些都要求设备在严寒和酷热环境下,都能稳定可靠地工作。因此很多客户都要求电磁材料在-40℃~80℃,甚至到125℃的宽温范围,磁导率都能满足要求,这就要求材料从低温到高温都具有较高的磁导率。另外,在汽车电子中,要求器件在-40℃~140℃温度范围内能稳定的工作,一般高导铁氧体材料很难兼顾宽温磁导率和高居里温度的要求。
TLD5i材料是我司根据市场需求,新开发的宽温高磁导率MnZn铁氧体软磁材料,具有低温(-40℃)磁导率高、饱和磁通密度高、居里温度高等特点。
2 制备过程
TLD5i材料采用传统的氧化物法制备粉料,采用陶瓷生产工艺制作样品。以工业纯级氧化铁、氧化锰、氧化锌为主要原料,按配方称量,在砂磨机中湿法混合、干燥后预烧(850℃, 3h),冷却后掺入杂质进行砂磨粉碎(400r/min, 120min),烘干后,加入8%的PVA造粒,压制成型;采用平衡氧分压法在钟罩炉中烧结,终烧温度1420℃,保温4~6h。
在进行材料性能判定时,用φ25×15×7.5mm环作为标准样环。采用HP-4284A型号LCR测试仪测量样品电感、Q值,进而计算磁导率和比损耗因数;采用联众MATS-2010SD软磁直流测量仪测试样品B-H曲线,采用江南XJL-03金相显微镜观察样品表面微观结构。
3 TLD5i材料性能
表1为TLD5i材料与TLD5材料[1](为我司先期开发的MnZn铁氧体宽温材料)电气性能对比表,从中可以看出:TLD5i材料低温(-40℃)磁导率达到4500以上,常温磁导率为5500左右;居里温度在145℃以上,可以满足汽车电子应用中高居里温度的要求;饱和磁通密度达到410mT以上,使材料能够应用到更高磁场强度场合,拓宽了材料的应用范围。
图1为TLD5i材料样品的常温μi-f曲线,从中可以看出:TLD5i材料样品在频率为10kHz时,磁导率在5500左右,频率为300kHz时,磁导率有最大值约为6500,表明TLD5i材料样品磁导率频率特性较好,可以在较高频率下使用。图2为TLD5i材料样品的μi-T曲线,从中可以得出:TLD5i材料样品在-40℃时,磁导率大于4500;在-40℃~100℃温度范围内,产品磁导率保持在4500~6000范围内,表明磁导率温度稳定性好,可以在较宽的温度范围内使用;居里温度高,达到155℃。图3为TLD5i材料产品的B-H曲线,从图中可以得出:TLD5i材料产品Bs较高,在25℃时达到460mT,100℃时也达到290mT。
4 TLD5i材料产品微观结构
产品性能除了与材料的配方有关外,还与产品微观结构密切相关[2]。图4为TLD5i材料产品的微观结构照片,从图4中可以看出:产品粒径较均匀,平均粒径在约为16-18μm。良好的微观结构是材料性能保证的必要条件,粒径过小,难以获得较高的磁导率,粒径过大,则电阻率低,比损耗等性能达不到要求。
5 TLD5i材料应用简介
TLD5i材料在-40℃~100℃磁导率稳定,可以用在现代通讯设备的户外设施,如微波接力站、光缆水下设备等中的器件上;TLD5i材料较高的居里温度,可应用在汽车电子中。宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料可应用于电子电路宽带变压器,综合业务数字网(ISDN)、宽域网(WAN)、背景照明等领域的脉冲变压器,抗电磁波滤波器等领域。TLD5i材料被制作成T型、EE型、EI型等多种型号产品。图5为TLD5i材料EE型产品应用实例,图5(a)为电子变压器用器件,图5(b)为滤波电感用器件。
6 讨论
通过对宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料产品性能、微观结构及产品应用三方面综合分析可知:TLD5i新材料磁导率较高,宽温特性好,在-40℃时磁导率大于4500,在-40℃~100℃温度范围内磁导率保持在4500~6000范围内,适用于温差较大场合,如通信设备的户外设施,汽车电子等器件中。
参考文献
[1] http://en.tdgcore.com/foreground/mnzn.pdf, 天通控股产品名录
[2] 黄永杰. 磁性材料[M]. 成都: 电子工业出版社, 1994.

作者简介
王鑫,男,26岁,2011年4月毕业于南京航空航天大学,获应用化学工学硕士学位,2011年至今,在天通控股股份有限公司从事软磁铁氧体开发工作。


 
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