高磁导率MnZn铁氧体的配方和烧结工艺的研究.pdf

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1、万方数据1999年3月第23卷第1期安徽大学学报(自然科学版)Joumal0fAnhulUnive商tyNaturalScienceEditionhLarch1999vd．23Nol高磁导率Mn—Zn铁氧体的配方和烧结工艺的研究艾树涛(安徽大学物理系胡国光合肥2：如039)摘要叙述用化学共沉法制备粉料，用空气烧结．真空冷却工艺制备出“达1万的Mn—Zn铁氧体，其磁性能处于目前国内领先水平。同时着重研究了配方中ZnO过量和烧结温度的影响。关键词高磁导率，Mn一珏铁氧体，化学共沉法，真空冷却中图分类号TM27710引言高磁导率软磁Mn—Zn铁氧体材料是应用非常广泛的一种功能材

2、料。它在广播、电视、电子仪表、计算机等领域中都大显身手。例如：当今数字通讯和光纤通讯技术正以飞快的速度更新、淘汰传统的模拟通讯设备，迫切需要高磁导率Mn—Zn铁氧体磁芯，制备滤波器、宽带变压器和脉冲变压器。又如：日常生活中常见的照明变压器、电子节能镇流器也越来越离不开高磁导率铁氧体材料。’磁导率是软磁铁氧体材料的基本参数之一。若材料的磁导率较高，线圈电阻损耗就可以有效地减少。而且，器件及整机可以小型化、轻量化。所以研究高磁导率Mn—z11铁氧体材料是软磁铁氧体研究的一个重要方向。据有关文献报道，国外已研制成功磁导率地达40，000的软磁Mn一盈铁氧体材料，由于居里点极低(

3、5‘c左右)而不能投入实用。目前，国外实用的高磁导率材料仍在l至1．3万之间。我国在这方面起步较晚，因此，高磁导率Mn—Zn铁氧体材料被列为我国九十年代软磁铁氧体材料的重点研究课题。我们对高磁导率Mn—Zn铁氧体材料课题研究做了一些工作，侧重对高磁导率Mn—Zn材料的配方和烧结工艺进行研究，发现配方和烧结工艺是获取高磁导率Mn—Zn铁氧体材料的关键。1实验方法采用先进的化学共沉法制备粉料，具有配方准确、颗粒细小均匀、纯度高、活性好等优点。在制成的样品中，成份分布均匀，高温烧结下有利于固相反应。收稿日期：1998—06—20艾树涛：男，1973年出生，硕士研究生万方数据安徽

4、大学学报(自然科学版)第23卷工艺流程如右图。按照图l的“Mn—zn铁氧体的,ttl与成份的关系(高“范围)”，选定基本配方成份(以m01％为单位)为：51．5№03，24．5MnO，24．0ZnO；ZnO过量为：0t001％，lra01％2，t001％，3t001％，4rrnl％的编号为Mx一10。Mx一11，Mx一12．Mx一13，Mx一14．z40mol％图1Mn—h铁氧体的地与成份的关系(高“范围)按共沉离子方程式Ⅲ2Ff++Me24+3(q04)2+6H20—一_________________一MeF％(Gq)，·61-120(1)l缝笙I计算所需的硫酸盐和草

5、酸铵。然后将共沉法制得的粉料，经85&C×2．5hr预烧，做颗粒、成型，选择1350qC，1400℃，1440℃，1460'：C×3hr空气中烧结，真空中冷却。制成的'／'18x8X6的环形样品，用CD一16型电桥在f=20KHz，H=0．4Mm的磁场条件下测其复数磁导率的实部一及品质因数Q值；用LccG_一1型电感电容测量仪测量地，配以恒温器测量,ttl—T曲线求出居里点；用冲击法在H=800Mm的条件下测量样品的静态特性。2实验结果及分析2．I磁性能从图2，3，4可以看到样品的饱和磁感应强度Bs随ZnO含量的增加而下降，“先随ZnO含量的增高急剧增大后又稍有下降，Hc

6、却先减少后又有所上升。从图5可知样品的地一T曲线温度特性好，Tc：104℃，％(70—30℃)：一0．3X10。6，℃。2．2分析讨论Mn—Zn铁氧体属于混合型尖晶石结构”J。金属离子的分布可用下式表示：(z芷+F豸：。)[Mn2：：Fd：。]q(2)其中()内的离子表示占A位置，[]内的离子表示占B位置。(1)当ZnO含量增加到X=0，5以上时，非磁性离子zn2+的加入，必将A位上的磁性离子f留+挤到B位，那么将会出现这样一些B位，由于原来与此B位离子产生超交换力的A位为zf+所占，因而处于这一B位的磁性离子将失去超交换作用的对象。即A—B间的超交换作用消失，但这一B位

7、的磁性离子却受到它近邻B位磁性离子的B—B交换一I一南一鲴圃圈习口习习一

8、一l一一一i—l—I—I一

9、一l一疆夏互万方数据第1期艾树涛等：高磁导率hhI一盈铁氧体的配方和烧结工艺的研究33作用，使得这个B位离子的磁矩与其它多数B位离子的磁矩反平行，结果每一个这样的B位离子将减少两个离子磁矩，这相当于B位的磁矩数下降，所以过多的zn2+加人使饱和磁感应强度B．下降。24％2，％2锄27％28％Zno含量(克分子教)图2样品在1440℃×3hr时Bs随z帕含量的关系图3532．52l5lO．5024％25％26％27％28％znO