上海交通大学
硕士学位论文
锰锌铁氧体瑞利常数与温度、磁场和掺杂的关系研究
姓名：赵雨
申请学位级别：硕士
专业：凝聚态物理
指导教师：刘公强
20060110
上海交通大学
学位论文原创性声明
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学位论文作者签名：赵雨
日期： 2006年01月 10日
上海交通大学
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学位论文作者签名：赵雨指导教师签名：刘公强
日期：2006 年01月 10 日日期：2006 年01月10日
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锰锌铁氧体瑞利常数与温度、磁场和掺杂的关系研究
摘 要
大量电子元器件采用的核心部件是软磁铁氧体磁性材料和磁芯。现代电子元器件的发展趋势要求使用体积小、功率损耗小、磁导率高和工作频率高的锰锌铁氧体磁芯，这样就会对锰锌铁氧体单位体积的功率损耗特性提出一定的要求。如果铁氧体磁芯的单位体积功率损耗过大，不仅使能耗增大，而且还会因过热而损害铁氧体磁芯的工作特性，因此，研究其功耗特性就显得尤为重要。
锰锌铁氧体的瑞利常数η是衡量铁氧体磁芯自身功率损耗的一个重
要参数。本文研制了分子式为43225.025.0O Fe Mn Zn +++的锰锌铁氧体并测量出其
磁导率虚部"μ随外加交流磁场幅值m H 的变化关系，进而通过线性拟合
得到了锰锌铁氧体瑞利常数η的大小。实验还研究了样品η值随温度、外加直流磁场以及锰锌铁氧体自身掺杂的变化关系。另外，本文通过实验拟合得到锰锌铁氧体的剩余损耗一个重要公式的参数值。最后，通过实验讨论了不同绕组对锰锌铁氧体磁芯总功率损耗的影响，揭示出交流等效电阻大于直流电阻等重要结论。
关键词 ： 锰锌铁氧体 ，磁滞损耗 ，剩余损耗，瑞利常数
EFFECT OF RAYLEIGH CONSTANT IN MnZn FERRITE CORE ON TEMPERATURE, MAGNETIC FIELD AND DOPANTS
Abstract
MnZn ferrite is a kind of soft magnetic materials, and plays an important role in the properties of a large number of electronic components. The development of electronic components makes it necessary for MnZn ferrite to be miniaturized and be used with higher AC frequency. However, it is known that higher frequency will increase more magnetic power loss per volume. This will not only add to energy consumption but produce too much heat, and then probably destroy the components. So the research of how to reduce the power loss of MnZn ferrite magnetic core becomes more and more important. In the thesis, we measured the curves of imaginary part of complex permeability ("μ) as a function of the amplitudes (
H) of AC fields. The
m
value of an important parameter related to hysteresis loss， Rayleigh constant η, is obtained. And the dependences of η on temperature , external transverse DC fields and dopants have been examined. A parameter of the formula that describes the value of MnZn ferrite’s residual loss has also been measured.
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Finally, the influence of windings on the measurement of magnetic loss has been investigated. The results show that the AC resistance is larger than DC resistance.
Key word MnZn ferrite， hysteresis loss, residual loss ，Rayleigh constant
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第一章 绪论
1-1 铁氧体的特性和制备工艺
铁氧体一般指以氧化铁和其他铁族或稀土族氧化物为主要成分的复合磁性氧化物。铁氧体的外观多呈黑色，质硬而脆，与陶瓷制品相类似，大都采用陶瓷工艺和粉末冶金工艺来制造，故又称为磁性瓷。
早在公元前四世纪，我国就有关于磁石磁性的记载。公元前三世纪，我国劳动人民利用磁石能够指向南北的特性制成指南针。古时候的磁石就是磁铁矿，其主要成分就是43O Fe 。
由于43O Fe 的饱和磁化强度仅是金属铁的四分之一，因此很长时间没有引起人们的重视。直到二十世纪初，由于电技术的发展，刺激人们寻找新的磁性材料。1909年第一次出现人工合成的铁氧体，1932年出现了铜铁氧体和铜锌复合铁氧体，1933年出现了钴铁氧体，1935年荷兰和日本等国开展了尖晶石型软磁铁氧体的系统研究工作，到1946出现了软磁铁氧体的商品生产。五十年代是铁氧体的蓬勃发展时期，1952年制成了磁铅石型的钡铁氧体，1953－1954年制成了矩磁铁氧体，1956年出现了石榴石型铁氧体并发现了平面型的超高频铁氧体，此后又出现了钙钛石型铁氧体。随着新材料的不断出现，铁氧体的应用范围不断扩大，从高频领域推进到微波领域、光领域，从静态的永磁性扩展到脉冲的矩磁性。
铁氧体的制造工艺大多沿袭粉末冶金和陶瓷工艺的基本工序，形成所谓的氧化
物工艺。到了六十年代，为了制备高质量的铁氧体，如高磁导率、低损耗、高稳定性和高磁能积的材料，在材料制取上对各类铁氧体的配方、添加物的作用、相组成、显微结构和气氛平衡等方面进行了深入的研究。七十年代前后，对磁声，磁电，磁光，磁热等交叉物理效应的研究，不仅促成了新材料的研究，而且还促进了铁氧体单晶和薄膜等工艺的发展。先后出现了热压法、注浆法、气氛处理、化学共沉淀法、低温干燥法以及喷雾法等工艺。就是在传统的氧化物陶瓷工艺中也改进了球磨、造粒和成型等工艺，例如采用砂磨机、旋风磨、流化床、喷雾造粒、回转窑和自动成型设备等。从而实现了自动化工艺流程，提高了产量，降低了劳动强度，保证了产品的质量。
铁氧体的应用特性，如电的、磁的和机械的，不仅取决于化学组成，而且还与制造出的烧结体有关。另外，铁氧体的应用特性还取决于铁氧体的基本物理性质和内部组织结构特性，如反应生成物的组成、相构造、杂质的情况、结晶组织（如晶粒的形状、大小、均匀性和缺陷等）、气孔构造以及密度等。而铁氧体的制造工艺将影响其内部组织结构特性，因为从原材料到最终铁氧体产品要经过许多的工艺过程，因此铁氧体制品的性能将受到很多制造过程和因素的控制。如何充分发挥各个工艺环节的作用和提高质量是提高铁氧体性能的一个关键性问题。近年来，国内外在铁氧体制造方面都十分注意研究这些问题，例如采用高纯度的原材料和采用制备铁氧体的新工艺，以获得纯度高、活性好、物理化学性能均匀和化学成分可控制的粉料；对配方组成和添加剂的选择和控制、制备高密度铁氧体的条件和方法、结晶成长和显微结构的控制、气氛平衡的条件及其控制方法，以及制取具有特殊结构的铁氧体
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的方法等。
铁氧体的制造工艺是把化工原料制造成铁氧体材料的过程。多晶铁氧体的制造过程大略地可以概括成准备阶段、铁氧体粉料制造阶段、成型阶段、烧结阶段以及加工分析阶段。每个阶段可以有若干过程和方法，如表 1.1所示。铁氧体的应用范围是很广的，随着应用场合的不同，对铁氧体特性的要求也不同。为使制造出来的铁氧体符合使用要求，就必须了解铁氧体的应用特性。然后根据应用特性，铁氧体的有关理论知识以及过去的实践经验等来确定铁氧体的配方，并选择合适的原材料。通常用于制造铁氧体的原料是选取有关金属元素的氧化物和碳酸盐。少数情况下也选用可溶性的硝酸盐、硫酸盐或草酸盐。
由化工原料制成铁氧体粉料的过程叫做铁氧体粉料制作阶段。铁氧体粉料的制造可以有许多方法，如氧化物法、盐类分解法、共沉淀法、喷雾干燥法、低温干燥法以及融化法等。各种方法都有特定的步骤，例如，利用氧化物法制取铁氧体粉料要经过原材料的分析和处理、配方的计算、称料、混合、预压、预烧和预烧料粉碎等步骤。在铁氧体粉料制造阶段，影响性能的主要因素有原材料的特性、预压压力、预烧温度和时间，以及粉碎的条件等。
从铁氧体粉料到铁氧体坯件的制备过程称为成型阶段。铁氧体粉料是粉末状的，为了制造出具有一定几何形状的铁氧体产品，通常在铁氧体粉料中加入一定的粘结剂和润滑剂，有的还必须做成颗粒，并置于一定形状的压模中加压成铁氧体坯件。随着应用场合的不同，铁氧体的成型方法也有很多，如干压成型、磁场成型、热压铸成型、冲压成型、浇铸成型、均衡压制成型以及强挤压成型等。影响性能的主要
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因素有铁氧体粉料的性质、颗粒的性质、成型压力和方式等。
从铁氧体坯件到铁氧体烧结体的制备过程称为烧结阶段。烧结阶段应该根据铁氧体的种类和应用要求等选择不同的烧结方法，例如，要求一般的铁氧体产品可在空气中进行烧结，要求较高性能的铁氧体要在各种不同的气氛和气氛压力中烧结，而对要求高密度的铁氧体材料则采用热压烧结等。但无论哪种烧结方法，都是把铁氧体坯件置于高温烧结炉中加热、保温和冷却。因此影响铁氧体烧结性能的主要因素有烧结温度、时间和周围气氛。对于热压烧结，还有压力等。
铁氧体产品的加工和分析阶段包括机械加工、表面处理、性能测试和尺寸检验等。这主要根据产品的应用要求来加以处理。例如，用作扬声器的永磁体要进行端面磨加工，用作收音机天线的磁芯要进行浸渍、喷漆，用来作磁头芯子的铁氧体要经过切割、研磨和变质层处理等。
铁氧体制造工艺的特点是材料制取和制品生产一起完成的。这一特点取决于铁氧体硬而脆的性质。另外，它给铁氧体工艺提出了任务，即既要使铁氧体制品具有一定的特性，又要使制品具有一定的形状、尺寸和外观要求。铁氧体制品性能的好坏，除了与铁氧体的配方组成有关，还受到原材料和工艺的许多因素影响，而这些因素又是有机地联系在一起的。工艺不同，所制成的产品性质也不同，甚至用同一配方，原料和工艺过程制成的铁氧体产品，其性能也可以有很大差异。这主要是各个具体工艺环节中的质量有所不同所导致。因此，如何充分发挥各个工艺环节的作用及提高其质量就成为提高铁氧体制品性能的关键性问题。这要求生产同一特性的一批样品时，为了使质量稳定就要使工艺稳定。在确定工艺规范时，要求工艺的波
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动对制品的质量影响最小。此外，我们不仅可以通过调整配方来改变铁氧体制品的特性，还可以通过改变工艺来变更铁氧体制品的性能。一种工艺规范在配方和工艺条件固定下，仅对一个型号的产品适用，当产品型号改变时，工艺规范也必须要作相应的变更。正因为如此，不存在一般性的普适工艺文件。确定铁氧体工艺规范时，至少要考虑以下几个方面：1）要使铁氧体产品质量符合技术条件所规定的要求。2）工艺稳定性好，即要使工艺规范在执行过程中工艺波动对产品质量影响小。3）经济指标好，设备要简单，原材料、动力、劳动力消耗要少，生产周期要短，产品合格率要高，产品质量一致性和温度特性要好。
表1.1 多晶铁氧体制造工艺过程
准备阶段粉料制造阶段成型阶段烧结阶段
↑↑↑↑
材料的用途→原材料→铁氧体粉料→铁氧体坯件→铁氧体烧结体
↓↓↓↓
原材料的选择和准备氧化法干压成型空气烧结
酸盐热分解法热压制成型热压烧结
其它制取粉料方法其它压制成型方法气氛烧结
加工，分析阶段
↑
→铁氧体成品
↓
机械加工
表面处理
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测试检验。
1-2 软磁铁氧体的发展现状与市场概况
尖晶石结构的软磁铁氧体的研究始于20世纪30年代，至1946年已经达到工业化生产阶段。进入80年代，为适应电子工业的迅速发展，高磁感应强度、低功率损耗铁氧体应用频率已从30KHz发展到1－2MHz，高于2MHz的高频铁氧体也相继开发成功。至90年代，为进一步适应各种电器小型化、高性能的发展趋势，开发的重点转移到高频低功耗铁氧体、偏转磁芯材料、抗电磁干扰材料和高磁导率铁氧体材料。目前已经用这类材料研制成频率为1－3M Hz的开关电源，这种电源本身既
μ）铁氧体材料国外已经能承受高频率，又具有损耗低的特点。高磁导率（15000
?
i
μ的材料。此外，应用于数字系统微机、批量生产，而国内只能规模化生产10000
?
i
ATT信息系统，以及军用电子装备如雷达的抗电磁干扰材料的使用频率已达500kHz －1000kHz。
软磁铁氧体按其应用可以分为两大类[1,4,5]：国际上消费电子类电子产品和工业类电子产品的磁芯，其需求量达10多万吨，其中锰锌铁氧体系列占60％以上。但是，消费类电子产品已进入平稳发展阶段，而工业类电子产品尚处于初始发展阶段，潜在市场很大。因此有必要大力研究和开发应用于各个工业类电子产品的高磁导率、高频低功耗材料和低损耗的偏转磁芯等材料。
国内市场由于近年来国内家电及电子信息工业的高速发展，刺激了软磁铁氧体的生产，整个市场呈高速增长阶段。但目前国内只能生产一些中低档产品，高档产
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品特别是应用于工业类电子产品的锰锌铁氧体等软磁铁氧体材料尚需进口。例如我国程控交换机用的高档磁芯如EE 、EPRM 和环形磁芯等尚需从日本和欧美市场进口，严重制约了民族工业的发展。
总之，软磁铁氧体材料市场正随着计算机、电子工业和信息产业等行业的不断发展而发展。国际市场上对应用于工业类电子产品的软磁材料的需求将会持续增加，这就迫切需要研制出高档的铁氧体软磁材料。
1-3 锰锌铁氧体软磁材料的应用及研究方向
(1) 超高磁导率铁氧体（10000?i μ）
近年来为适应电子元器件小型化的发展趋势，电感器、滤波器、宽带变压器、脉冲变压器和小型低频变压器等急需磁导率15000?i μ的优质软磁铁氧体材料。目前国内尚不能大批量生产，主要依赖进口。超高磁导率铁氧体具有密度高、硬度好和耐磨等优点，同时具有气孔小，晶粒大、晶界分布均匀、磁晶各向异性常数和内应力小（即0,0≈≈s i k λ）等特点。这类材料亦适合于做优质磁头材料。
(2) 高频低功率损耗铁氧体或电源铁氧体
高频低功率损耗铁氧体主要应用于彩电、开关电源变压器和功率转换器等器件的开关电源的制造，其特点是频率f >2MHz 。
(3) 磁记录材料
磁记录材料必须具有高频特性好、耐磨性好和化学稳定性好等特点。特别是利用热压等静压等工艺生产出的高密度（d>33100.5m kg ×）锰锌铁氧体材料，除具
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有上述优点外还必须具有可加工性好，抗剥落性好等优点，要求初始磁导率5000300?=i μ，5004≥MHz μ，饱和磁通密度Gs B s 50003000?=。
(4) 抗电磁干扰铁氧体
抗电磁干扰铁氧体材料利用其阻抗或损耗的频率特征，衰减或吸收电磁干扰信号，并以热能形式损耗掉，主要用于军工和民用工业的抗电磁干扰的衰减器的制备。具有特定的损耗频率相应曲线，要求具有较高的居里温度c T ，饱和磁通密度s B 和电阻率ρ。
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第二章 锰锌铁氧体的结构与磁性
2-1 锰锌铁氧体的结构
锰锌铁氧体属于立方晶系，I41/amd 点群，尖晶石结构，其每个晶胞包含8个42)(O Fe MnZn 分子，共24个金属离子和32个氧离子。由于氧离子半径比较大，其空间密堆形成两类次晶格：64个四面体次晶格（A 位）和32个八面体次晶格（B 位）。
这样，每个晶胞中共有96个次晶格，而其中只有8个+2Mn /+2Zn 占据A 位，
16个+3Fe 占据B 位，即只有24个空隙被金属离子填充，而72个空隙是空位，这是铁氧体通过掺杂改变性能的结构基础。
尖晶石型锰锌铁氧体不同次晶格上离子分布可以用下式表示[2,3,6]：
4322321][)(O Fe Me Fe Me +
?+++?δδΑδδ 0=δ时称为正尖晶石结构；1=δ时称为反尖晶石结构；)1,0(∈δ时，称为混合尖晶石结构。
2-2 锰锌铁氧体的磁性
物质的磁性主要来自于电子轨道角动量矩与电子自旋角动量矩相结合的磁矩[1]。在磁场的作用下，电子的轨道运动状态发生微小的变化，相当于产生了感应电流。依照楞次定律，感应的磁场与作用的磁场方向相反，即在外磁场的作用下轨道动量矩的微小改变所产生的轨道磁矩和外磁场的方向相反。一切物质均具有这样的一种磁性，
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称为抗磁性，或称逆磁性。原子或者离子的抗磁磁化率χ为负数。
当原子或离子达到满壳层的分布时，这些电子的总自旋磁矩和总轨道动量矩都为零。大多数元素的孤立原子的磁矩虽不为零，但在化合物中，由于获得、放弃或者公有一个或者几个价电子，原有的磁矩被抵消，绝大多数分子的磁矩均为零。物质中的组成部分含有未被抵消磁矩的有下列几种：1）包含奇数个电子的原子或者分子，如钠原子、NO 气体分子和有机化合物中的自由基。2）具有未被填满的内电子壳层的原子或者离子，如过渡族和稀土元素离子+++432,,U Gd Mn 等。3）少数含有偶数个电子的化合物，如O 2气体分子和双自由基。4）金属中的传导电子。物质的这些组成成分所固有的磁矩有时被称为固有磁矩。固有磁矩在磁场中有转向磁场方向的趋势，称为顺磁性，其磁化率χ是正数。
一切物质都有抗磁性，但在大多数具有顺磁性物质中，抗磁性被顺磁性所掩盖了。在不均匀的磁场中，总的磁化率为负的抗磁体有移入磁场强度较低位置的趋势，而总的磁化率为正的顺磁体有移入磁场强度较高位置的趋势。最重要的一类顺磁体是含有磁性离子的晶体。原子核的磁性也表现出顺磁性，但其大小比电子磁矩低三个数量级，只有在射频场的作用下或者极低温度段内才有比较显著的效应。
晶体中的磁性离子之间存在着其磁矩的相对方向的相互作用。当这一作用较强的晶体处在低温度时，磁矩有可能形成有序的排列；在较高温度，因热骚动的影响，磁矩的排列被打乱。晶体中磁矩有序排列现象分为铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性三类。其中铁磁性和亚铁磁性是最为熟知的。在铁磁体内，原子或者离子磁矩相互平行排列。在反铁磁体里，磁矩分为对等的两组，各形成一个磁次点阵。在同一组内的磁矩相互
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平行，但两组之间反平行排列。对每一磁次点阵而言具有类似铁磁性的自发磁化，但两组的总和的自发磁化为0。亚铁磁性里磁矩分占不对等的两个磁次点阵，反平行的磁矩并不彼此抵消，因而宏观上表现出自发磁化与铁磁体类似。
锰锌铁氧体属于亚铁磁性材料。锰锌铁氧体的一个晶胞总磁矩大小等于A 、B 两种配位中磁性离子磁矩的代数和。由于A 位与B 位中磁矩取向相反，因而总的磁矩有的可能抵消为零，有的未抵消，后着具有较强的磁性，这种未抵消的磁性称为亚铁磁性。由于亚铁磁性材料中不同金属离子的磁矩大小不同，所占的位置不同，所以一个分子式为单元的分子磁矩是这些金属离子磁矩的代数和。
根据实验和理论分析，一般情况下凡占据同类位置的离子的磁矩取向相同。而A,B 两位置上离子磁矩取向相反。上述分子式中，如果+2Me 的磁矩为B p m μ，p m 的大小由洪德法则决定，都是整数，+3Fe 的磁矩为5B μ，则一个分子所具有的磁矩为[8]：
B p B B p B p m x x x m x x x m M μμμμ)12()1(10))1(5()]2(5[?+?=?+??+=。
锰锌铁氧体分子磁矩本质上来源于间接交换作用。在铁氧体的晶格中，最相邻的A 位和B 位上的金属离子Me )08.0~06.0(nm r =被离子半径较大的非磁性氧负离子隔开，金属离子间的距离太大，相邻金属离子的电子之间不可能有直接的交换作用，而只能通过中间的非磁性氧负离子?2O 价电子参与，这种交换作用叫间接交换作用或超交换作用。如图2.1所示，铁氧体的磁性就是由这种超交换作用而形成的。
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图2.1 金属离子及其d 轨道在A ，B 位的情况[8]，位－位，A οB ??
对于尖晶石结构的锰锌铁氧体来说，金属离子存在三种交换作用，即A-B,B-B,A-A 三种类型。位于A,B 位上的金属离子与氧离子的相对位置并不总在一条直线上，他的离子组态可以分为图2.2所示的5种类型；只有当金属离子与氧离子近似成直线排列时超交换作用最大，090时最小，相应距离近的超
图2.2 A-B,B-B,A-A 间接交换作用的五种情况
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交换作用大，距离大的超交换作用小。所以A －B 间的超交换作用起主导作用，而B －B ，A －A 间的超交换作用为次要。A ，B 间的超交换作用来自一个A 位和一个B 位之间的共有角上的氧负离子和该四面体或八面体中心的阳离子的三者的组合，O Me A ? 键长约为0.19nm,而O Me B ?键长约为0.21nm 。每个A 位上的磁性离子与12个B 位上的磁性离子之间有这样的交换作用，而每个B 位上的磁性离子与6个A 位上的磁性离子之间也有这样的A －B 交换作用。
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第三章 锰锌铁氧体功率损耗的相关机理及降低的方法
铁磁性材料在交变磁场中一方面会被磁化而储能，另一方面由于各种原因造成磁感应强度落后于外加磁场而产生损耗，即材料从交变场中吸收并以热的形式所耗散的功率。
锰锌铁氧体材料的总功率损耗由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三部份组成。即
r e h l P P P P ++= (3.1)
对于功率锰锌铁氧体，其工作于一定的磁感应强度状态下，在功率转化时，其单位体积的功耗可以表达为[8 ]：
a m k n m m c fB C f eB B f P )(2
2++=η (3.2) 式中e 为涡流损耗因子，η为瑞利常数，a 为待定系数。
3-1 磁滞损耗h P
磁滞损耗是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线所引起的被材料吸收掉的功率。单位体积材料每磁化一周的磁滞损耗值就等于磁滞回线的面积所对应的能量。在低频弱场区由磁滞效应引起的损耗功率为[8]：
f H P m h 303
4ημ= (3.3) 此式表明，由磁滞效应引起的功率损耗与外加交变磁场的频率f 成正比，与外加交变磁场幅值m H 的三次方成正比，同时还与瑞利常数η成正比。在外磁场频率和幅值一
锰锌铁氧体 本文来自维库电子市场网https://www.doczj.com/doc/f813433634.html,/news/, 本文地址：https://www.doczj.com/doc/f813433634.html,/news/html/2007-5-24/38340.html 试制高导锰锌铁氧体 试制：氧化物湿法工艺，原材料按下列配方：Fe2O3：52.1mol%，MnO：23.9mol%，ZnO：24mol%，经湿混砂磨一次喷雾造粒（25kg蒸发量）后，850℃预烧，加入少量微量元素如Bi2O3、Zn2O3、MoO3等，再经二次砂磨二次喷雾干燥造粒（25kg蒸发量），压成φ4×2×1.5环形磁芯。在小型钟罩炉中1400℃烧结4～6小时，烧结过程中严格控制氧含量。磁环的磁导率μi通过HP4284ALCR表测量，用电子显微镜SEM观察磁环表面及断面结构，用EDAX分析表面成份。 选择原辅材料及微量添加元素如Bi2O3、In2O3、MoO3等，获得了初始磁导率达32000的高磁导率MnZn 铁氧体材料。经喷雾干燥后铁氧体粉料颗粒外观形状是实心球状，该粉料具有较好的流动性，同时松装比重较高，对铁氧体毛坯成型非常有利。粉料压制特性对毛坯密度及强度的影响，铁氧体粉料颗粒均已破碎，对应毛坯的密度为3.2g/cm3，较高的毛坯密度对于获得较好的电磁性能如高磁导率和低损耗的铁氧体是十分有益的。铁氧体颗粒形态及成型密度对初始磁导率影响还是比较大的。 微量元素是加入0.02wt%的Bi2O3，0.03wt%的Zn2O3，以及0.04wt%的MoO3，材料起始磁导率为32000，测试条件为：f=1kHz，U=0.05V，N=10Ts，25℃，φ4×2×1.5环。平均晶粒直径为45μm。 Bi2O3及ZnO在烧结过程中的挥发性，向铁氧体中加入过量Bi2O3（为0.08wt%，其中主成份及其它微量元素完全相同）后，由于Bi2O3大量挥发，导致铁氧体磁芯表层存在大量不规则气孔。φ4×2×1.5环内表面和外表面EDAX成份谱线。其中内表面成份是：Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=35.36 : 13.27 : 53.60 : 0.40 mol%；外表面成份是：Fe2O3 : MnO : ZnO : Bi2O3=46.62 : 18.82 : 35.28 : 0.09 mol%，经比较不难发现，内表面Bi2O3和ZnO含量分别是外表面的4倍和1.5倍。说明经过1400℃烧结时，Bi2O3的挥发比ZnO更厉害。料浆参数会影响铁氧体喷雾造粒粉料颗粒形状，以及铁氧体粉料的压制特性，从而影响毛坯的密度及机械强度，并最终影响铁氧体的初始磁导率。 通过精心选择原辅材料，添加微量元素Bi2O3、In2O3 以及MoO3等，并通过严格控制烧结工艺参数在小型钟罩炉中烧结，获得了μi=32000的高磁导率MnZn铁氧体材料。对高密度、轻量化、薄型化的高性能电子元器件的需求量大幅度增长。高磁导率MnZn铁氧体材料由于其特殊的电磁性能，在抗电磁干扰（EMI）噪声滤波器、电子电路宽带变压器、脉冲变压器、综合业务数据网（ISDN）、局域网（LAN）、宽域网（WAN）、背景照明、汽车电子等领域具有非常广泛的应用。高磁导率MnZn铁氧体材料特性主要体现在以下七个方面：高初始磁导率；在宽频下具有较高的磁导率；低损耗因数；低总谐波失真（THD）；在宽温下具有较高的磁导率；磁导率减落系数要小；磁导率的应力敏感性要小。不同的应用领域对高磁导率MnZn铁氧体上述某个或几个方面的性能具有更高的要求。 环形铁心Le和Ae的计算方法 磁场强度通过测量励磁电流后计算得到，磁感应强度是通过测量感应磁通后计算得到，参与计算的样品有效参数Le和Ae将直接与测量结果相关。 磁场强度的计算公式：H = N xI / Le式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ / (N xAe)式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 根据样品尺寸计算样品的有效参数Le和Ae，在不同的行业中，计算方法往往不统一，这可能使测试结果缺乏可比性。在SMTest软磁测量软件中，样品有效参数的计算依照行业标准SJ/T10281。 下面以环形样品为例，讲述样品有效磁路长度Le和有效截面积Ae的计算方法。 第一种情况：指定叠片系数Sx，指定样品的外径A、内径B和高度C。根据SJ/T10281标准，先计算样品的磁芯常数C1和C2，然后根据磁芯常数计算Le和Ae，这是严格按照标准执行的计算方法。 第二种情况：指定材料密度De和样品质量W，指定样品的外径A、内径B和高度C。根据SJ/T10281标准，先计算样品的磁芯常数C1和C2，然后根据磁芯常数计算Le和Ae，并可推算叠片系数Sx，这是另外一种计算
高磁导率锰锌铁氧体材料的发展 软磁铁氧体材料是国民经济中一种非常重要的基础功能材料，广泛应用于各类电子产品中，例如：通信设备，家用电器，计算机，汽车等。近年来，电子产品向轻、薄、短、小方向的发展，对软磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求，其中高磁导率锰锌材料是随着市场发展变化最快，市场前景最好的材料之一。高磁导率锰锌铁氧体材料主要用于电子电路宽带变压器，综合业务数字网（ISDN）、局域网（LAN）、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。这些领域的磁心基本上是在弱场下工作，这时材料的高磁导率就会显示出独特的优越性。 首先，材料的磁导率较高时，较少的线圈匝数就可以获得需求的电感量，进而有效地降低线圈的直流电阻及由其引起的损耗；其次，使用磁导率高的材料能明显减小变压器的体积，有利于器件和系统的小型化、轻量化。这些特点顺应了电子产品的发展趋势，目前其产量已占全部软磁铁氧体总产量的25%以上。随着通信、计算机、网络等电子信息产业的高速发展，其市场需求以年均20%以上的速度高速增长。因此，国内外相关企业对高磁导率MnZn铁氧体的研究都非常重视，研究成果不断涌现。材料研究进展早期高导材料的发展只是片面追求高磁导率和一定的居里温度。然而，这种材料在实际中的应用十分有限，应用市场大量的需求要求材料不仅要具有高的初始磁导率，同时必须具有良好的温度特性、频率特性、低的损耗、高的阻抗和良好的叠加性能等。这就要求在提高磁导率的同时，兼顾其他性
能参数，使材料性能达到一个很好的平衡。 高磁导率领域的研究已经从简单的追求高磁导率方面转移到提高综合性能上来，这是当前高磁导率铁氧体的发展趋势，其市场需求具有以下一些显著特征： 1．普遍的宽温要求目前，市场需求对许多材料性能都提出了宽温的要求。1）磁导率具有宽温特性。现代通信设备的户外设施，如中继器、增音机、微波接力站、海底电缆、光缆水下设备等，不仅要求耐高温，还要承受严寒，要求通信设备都能可靠稳定地工作。因而很多客户都要求材料在-40～+80°C，甚至到125°C的宽温范围，电感都能满足要求，这就要求材料从低温到高温都具有很高的磁导率。TDK公司的H5C4，是这类材料的典型代表。2）具有高居里点。这种材料主要应用在汽车电子中，由于汽车内的特殊条件，要求工作温度在-50～+150℃，一般高磁导率材料的居里温度很难达到这么高，西门子公司为填补这块空白，专门开发了T39等材料，居里温度大于160℃。3）阻抗具有宽温特性。对用于抗电磁干扰的器件共模扼流圈来说最重要的一个元件指标是阻抗，一些客户要求材料在很宽的温度范围内阻抗都能够满足要求。上面提到的T39就是这方面的材料之一。4）低谐波失真（THD）具有宽温特性。随着网络技术的快速发展，xDSL调制解调变压器得到了广泛的应用。这类材料的磁心要求具有低的THD。现在许多下游企业对磁心THD的要求，不再仅仅局限在常温，往往要求材料在-20℃，甚至更宽的温度范围内的都能满足要求。5）高直流叠加具有宽温特性。TDK公司开发出的
目录 摘要...................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................II 引言 (1) 1 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体材料所用添加剂的作用机理分析 (2) 2.1 CaO、SiO2的作用机理 (2) 2.2 TiO2的作用机理 (3) 2.3 Co2O3的作用机理 (4) 2 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体的工艺过程分析 (5) 3 制备PC40锰锌功率软磁铁氧体的工艺控制技术 (6) 3.1 备料工序工艺控制技术 (6) 3.1.1 预烧料的制备………………………………………………………………… 6 3.1.1.1原材料的控制 (6) 3.1.1.2配方的选择 (6) 3.1.1.3混料与制浆 (7) 3.1.1.4造粒 (8)
3.1.1.5预烧 (9) 3.1.2 二次球磨 (10) 3.1.3 二次喷雾造粒 (10) 3.2 成型工序工艺控制技术 (11) 3.3 烧结工序工艺控制技术 (11) 3.4 磨加工工序工艺控制技术 (13) 4 工艺结果分析 (14) 5 检测 (14) 结论 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
摘要 通过以CaO 、SiO2、TiO2以及Co2O3等添加剂的作用机理为依据，分析原材料(Fe2O3—MnO—ZnO)的化学特性得出合理的PC40锰锌功率软磁铁氧体配方；选择适合于该配方的工艺，进行工艺控制，制备出Bs=510m T，μi=2300，Pc=410mw/cm3(100℃)的高性能的PC40锰锌功率软磁铁氧体。 关键词：分析；选择；高性能；锰锌功率软磁铁氧体
第34卷第1期 人 工 晶 体 学 报 Vol.34 No.1 2005年2月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS February,2005 锰锌铁氧体材料的制备研究新进展 席国喜1,2,路迈西1 (1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;2.河南师范大学化学与环境科学学院,新乡453007) 摘要:介绍了目前国内外制备锰锌铁氧体材料的主要方法及研究进展,包括传统的干法工艺(陶瓷工艺)和湿法工艺等,同时指出了各种制备方法的优缺点。认为煅烧条件的控制及产品粒径的分布是影响材料磁性能的关键,湿法工艺中的溶胶2凝胶法和水热法是今后研究的主要方向。 关键词:锰锌铁氧体;制备;分类;应用 中图分类号:T M27 文献标识码:A 文章编号:10002985X(2005)0120164205 New D evelop m en t of Syn thesis of M anganese2z i n c Ferr ite M a ter i a ls X I Guo2xi1,2,LU M a i2xi1 (1.Depart m ent of Che m ical and Envir onmental Engineering,China University of M ining Technol ogy,Bejing100083,China; 2.College of Che m istry and Envir onmental Science,Henan Nor mal University,Xinxiang453007,China) (Received21June2004) Abstract:This paper intr oduces the main methods f or p reparing manganese2zinc ferrite materials, including traditi onal dry method p r ocess(cera m ic p r ocess)and wet method p r ocess.The advantages and disadvantages for vari ous p reparati on methods are als o p resented in this paper.It is concluded that the calcining conditi ons and the distributi on of grain size are key effects on the magnetic p r operties of materials.Further more,s ol2gel method and hydr other mal method,which bel ong t o wet method p r ocess, are the main trend of research in the future. Key words:manganese2zinc ferrite;p reparati on;classificati on;app licati on 1 引 言 锰锌铁氧体又称磁性陶瓷,是具有尖晶石结构的软磁铁氧体材料,与同类型的金属磁性材料相比,它具有电阻率高,涡流损耗小等特点,因其具有高磁导率、低矫顽力和低功率损耗等物理化学性能,被广泛应用于电子工业,主要用来制造高频变压器、感应器、记录磁头和噪声滤波器等。随着电子工业的飞速发展,对磁性材料性能的要求也越来越高。适用于不同场合的高品质磁性材料的制备研究越来越受到人们的广泛关注。为了推动该领域研究工作的进展,结合笔者近年来的研究工作实际,我们从不同角度出发,对国内外制备锰锌铁氧体磁性材料的研究进展情况作以述评。 2 锰锌铁氧体的性能特点及其改良途径 2.1 锰锌铁氧体的性能特点 作为一种软磁铁氧体材料,对锰锌铁氧体性能的基本要求是起始磁导率要高,磁导率的温度系数要小,以适应温度变化。同时矫顽力要小,以便能在弱磁场下磁化,也容易退磁。此外比损耗因素要小,电阻率 收稿日期:2004206221 作者简介:席国喜(19592),男,河南省人,教授,在读博士。E2mail:hnsdxgx@t https://www.doczj.com/doc/f813433634.html,
铁氧体又称铁淦氧或磁性瓷。为一类非金属磁性材料。是磁性的三氧化二铁与其他一种或多 种金属氧化物的复合氧化物（或正铁酸盐）。铁氧体有磁性，在高频时会较高的磁导率（比金属磁性材料高）；其电阻率比金属磁性材料大得多，还有较高的介电性能。磁铁矿FeO·Fe2O3是最简单的铁氧体。通常铁氧体限于由那些具有d层或f层不成对电子的元素 组成，尤其是与二价铁离子半径接近的二价金属离子，如锰、锌、铜、镍、镁、钴等离子， 也可是希土元素离子或镓、铝、铋、钡、锶等离子。 铁氧体磁性材料按其矫顽力（使已磁化的铁磁质失去磁性而必须加的与原磁化方向相反的外 磁场强度）和用途可分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁、压磁五类。软磁铁氧体在较弱磁场下易 磁化也易退磁，如锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4，结构为尖晶石型； 主要做各种电感元件，如滤波器、变压器、天线等的磁芯和录音、录像机的磁头。硬磁铁氧 体磁化后不易退磁，能长期保留磁性，如钡铁氧体BaFe12O17，结构大多为磁铅石型；主 要用作恒磁源，在电讯、电声、电表、电机工业中可代替铝镍钴系硬磁金属材料。旋磁铁氧 体也称微波铁氧体，如镍铜铁氧体Ni-CuFe2O4和钇石榴石铁氧体3M2O3·5Fe2O3（M为 三价钇、钐、钇等希土离子），用于雷达、导航、遥控等电子设备中。矩磁铁氧体有矩形磁 滞回线，如锂锰铁氧体Li-MnFe2O4等，一般用作记忆元件，用于电子计算机存储器中。 压磁铁氧体磁化时，能在磁场方向作机械伸长或压缩，如镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4、镍铜铁氧体Ni－CuFe2O4等，一般作磁致伸缩元件，用于超声波换能器等。 铁氧体性能好，成本低，生产工艺简单，又能节约大量贵重金属，为高频弱电领域中有发展 前途的非金属磁性材料。但其饱和磁化强度较低，通常为纯铁的1／3—1／5，不能用于发 电、电动、输电变压器等大功率电力设备中。 隐身技术与隐身材料 https://www.doczj.com/doc/f813433634.html, 时间：2007-1-6 来源：生命经纬 当人们谈论1991年初春海湾战争中的先进武器时，都免不了要提到隐身战斗机F-117A。隐身飞机的英文名称是stealthy aircraft，也可译成隐形飞机。设计者的主导思想是力图降低飞机在航行过程中的目标特性，以提高它的突防能力和攻击能力。隐身技术、星球大战和核技术被美国列为国防的三大高科技领域。 飞机隐身有六大要素：雷达、红外、视觉、噪音、烟雾、凝迹。早期的隐身措施是：（1）使发动机排气更干净，烟道气更淡；（2）蒙皮染成灰色，提高视觉隐形；（3）提高升限和飞行速度。但这些还不是真正的隐身飞机。F－117A是第一种真正的隐身战斗机。其隐身的具体措施是：（1）设计成独特的气动外形。当入射的无线电波波长远小于飞机尺寸时，根据几何光学原理，可以看成独立反射的集合，并尽量使反射信号相互干涉。（2）为防止进气道、发动机、压气机反射雷达波，两侧设有条形隐蔽网状格栅栅条，能屏蔽10cm或更长的雷达波。（3）采用能够吸收雷达波的复合材料和吸波涂料。（4）采用有源或无源电子干扰。（5）在红外隐身方面，主要是降低飞机的红外辐射，其具体措施是降低发动机的喷口排气温度和采用屏蔽技术。 从以上几项措施可以看到：（1）隐身技术主要是指降低飞机的雷达反射截面积和红外特征。（2）隐身技术是一种综合技术。在进行雷达波隐身技术研究中，最重要的是改进飞行器的气动外形设计，其次是吸波材料的选用。（3）隐身技术是一种探测对抗技术。在一切军事行动中，交战双方的行为都具有很大的保密性、多样性。不同的隐身技术都是针对现有探测技术而发展起来的，
铁氧体.txt如果中了一千万，我就去买30套房子租给别人，每天都去收一次房租。哇咔咔~~充实骑白马的不一定是王子，可能是唐僧；带翅膀的也不一定是天使，有时候是鸟人。是镍铁尖晶石 尖晶石是一族矿物，在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石，是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩，有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的，有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽，透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。 H2 + 2Fe3+ +O2- ==H2O + 2Fe+ +Vo(空穴) CO2 +2Vo+ 4Fe2+ ==C +2O2- +4Fe3+ 总反应:CO2+2H2 ==2H2O +C 不同的铁磁材料磁滞现象的程度不同，磁滞回线水平方向越宽的材料，也就是磁滞回线面积越大的材料，其磁滞现象越严重。如图（a）所示，磁滞回线面积宽阔，材料的剩磁和矫顽磁力都大，其磁滞损失严重，不宜于作交变磁场中工作的铁心，而适合于作永久磁铁，这种材料称为硬磁性材料。如图（b）所示，磁滞回线瘦窄，而面积较小，这种材料称为软磁性材料，它的磁滞损失较小，适于交变磁场工作。软磁材料是电子工业中变压器、电机等电磁设备所不可缺少的材料。 软磁性材料软磁性材料的剩磁与矫顽磁力都很小，即磁滞回线很窄，它与基本磁化曲线几乎重合。这种软磁性材料适宜作电感线圈、变压器、继电器和电机的铁心。常用的软磁性材料有硅钢片，坡莫合金和铁氧体等。 1. 硅钢片硅钢片是电源变压器、电机、阻流线圈和低频电路的输入输出变压器等设备最常用的材料。硅钢片质量的好坏，通常用饱和磁感应强度B来表示。好的硅钢片饱和磁感应强度可达10000高斯以上，看上去晶粒多、片子薄、质脆、断面曲折。差的硅钢片只有6000高斯，看上去呈深黑色、片子厚、韧性大、断面平直。有一种专供C型变压器铁心用的冷轧硅钢片，它的导磁性能是有方向性的，使用时要沿导磁性强的方向制成状，用卷绕法作成“C”型变压器铁心，其饱和磁感应强度比普通硅钢片高很多，采用这种硅钢片可大大提高磁感应强度，减小铁心的体积和重量。 2. 坡莫合金坡莫合金又叫铁镍合金，它在弱磁场（小电流产生的磁场）下具有独特的优点，能满足电信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始导磁率μ0可达10万以上。但坡莫合金中含有镍，比较贵重，不宜广泛地使用，只在一些要求灵敏度高、体积又必需小的电磁器件中，才采用这种材料，它是一种高级的软磁性材料。 3. 铁氧体铁氧体是目前通信设备中大量使用的磁性元件，可以用它作电感和变压器铁心。铁氧体就其形状来分有E型如图3-19，罐形如图3-20和环形如图3-21所示。E形铁氧体多用来作变压器的铁心，罐形铁氧体多用来作电感线圈和某些变压器的铁心，环形铁氧体用来作特殊要求的电感线圈。 铁氧体是一种非金属的磁性材料，其电阻率较高，在102～109欧姆—厘米之间，涡流损耗小，起始导磁率大，其值可由几十到几千。使用频率范围不同，则可选用不同类型的铁氧体，其频率可由几百赫到几百兆赫。这种磁性材料的主要缺点是机械性能脆，热稳定性差，饱和磁感应强度低。 实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同．根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可粗略地分为三类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质． 根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体相似的特性，但在此告诉我们物质在外磁
表10-15正激变换器拓扑最大可能输出功率 输出功率（W） 磁芯A e(cm2) A w(cm2) A e A w(cm4) 20kHz 24kHz 48kHz 72kHz 96kHz 150kHz 200kHz 250kHz 300kHz 体积(cm3) E型磁芯 Philips 814E250 0.202 0.171 0.035 1.1 1.3 2.7 4.0 5.3 8.3 11.1 13.8 16.6 0.57 813E187 0.225 0.329 0.074 2.4 2.8 5.7 8.5 11.4 17.8 23.7 29.6 35.5 0.89 813E343 0.412 0.359 0.148 4.7 5.7 11.4 17.0 22.7 35.5 47.3 59.2 71.0 1.64 812E250 0.395 0.581 0.229 7.3 8.8 17.6 26.4 35.3 55.1 73.4 91.8 110.2 1.93 782E272 0.577 0.968 0.559 17.9 21.4 42.9 64.3 85.8 134.0 178.7 223.4 268.1 3.79 E375 0.810 1.149 0.931 29.8 35.7 71.5 107.2 143.0 223.4 297.8 372.3 446.7 5.64 E21 1.490 1.213 1.807 57.8 69.4 138.8 208.2 277.6 433.8 578.4 722.9 867.5 11.50 783E608 1.810 1.781 3.224 103.2 123.8 247.6 371.4 495.1 733.7 1031.6 1289.4 1547.3 17.80 783E776 2.330 1.810 4.217 135.0 161.9 323.9 485.8 647.8 1012.2 1349.5 1686.9 2024.3 22.90 E625 2.340 1.370 3.206 102.6 123.1 246.2 369.3 492.4 769.4 1025.9 1282.3 1538.8 20.80 E55 3.530 2.800 9.884 316.3 379.5 759.1 1138.6 1518.2 2372.2 3162.9 3953.6 4744.3 43.50 E75 3.380 2.160 7.301 233.6 280.4 560.7 841.1 1121.4 1752.2 2336.3 2920.3 3504.4 36.00 EC型磁芯 Philips EC35 0.843 0.968 0.816 26.1 31.3 62.7 94.0 125.3 195.8 261.1 326.4 391.7 6.53 EC41 1.210 1.350 1.634 52.3 62.7 125.5 188.2 250.9 392.0 522.7 653.4 784.1 10.80 EC52 1.800 2.130 3.834 122.7 147.2 294.5 441.7 588.9 920.2 1226.9 1533.6 1840.3 18.80 EC70 2.790 4.770 13.308 425.9 511.0 1022.1 1533.1 2044.2 3194.0 4258.7 5323.3 6388.0 41.10 ETD型磁芯 Philips ETD29 0.760 0.903 0.686 22.0 26.4 52.7 79.1 105.4 164.7 219.6 274.5 329.4 5.50 ETD34 0.971 1.220 1.185 37.9 45.5 91.0 136.5 182.0 284.3 379.1 473.8 568.6 7.64 ETD39 1.250 1.740 2.175 69.6 83.5 167.0 250.6 334.1 522.0 696.0 870.0 1044.0 11.50 ETD44 1.740 2.130 3.706 118.6 142.3 284.6 427.0 569.3 889.0 1186.0 1482.5 1779.0 18.00 ETD49 2.110 2.710 5.718 183.0 219.6 439.2 658.7 878.3 1372.3 1829.8 2287.2 2744.7 24.20 152
锰锌铁氧体和镍锌铁氧体 锰锌铁氧体和镍锌铁氧体是目前生产的软磁铁氧体中品种最多、应用最广泛的两大系列磁芯元件。我们知道，用于电视机中作行输出变压器的U形磁芯、偏转磁芯、还有作变压器的E形磁芯，一般都是锰锌铁氧体材料制成的。用于收音机中的磁性天线，有锰锌也有镍锌，但可从棒端不同颜色来区别。例如，有的工厂在锰锌中波磁棒的棒端喷有黑漆，在镍锌短波磁棒的棒端喷有大红色漆。另外，各种环形磁芯也有锰锌、镍锌之分。 但是遇到体积较小的螺纹形、圆柱形、工形和帽形磁芯，有的用锰锌材料制成，也有的用镍锌材料制成，而滋芯上又没有色标，当这些磁芯混在一起时，如何来区分呢?下面介绍两种具体方法。 一、目测法：由于锰锌铁氧体一般磁导率μ比较高，晶粒较大，结构也比较紧密，常呈黑色。而镍锌铁氧体一般磁导率μ比较低，晶粒细而小，并且是多孔结构，常呈棕色，特别是在生产过程中烧结温度比较低时尤为突出。根据这些特点，我们可用目测法来区分。在光线比较亮的地方，如果看到铁氧体的颜色发黑、有较耀眼的亮结晶，此磁芯为锰锌铁氧体;如果看到铁氧体带棕色、光泽暗淡、晶粒不耀眼，此磁芯为镍锌铁氧体。目测法是一种比较粗略的方法，经过一定实践也是可以掌握的。 二、测试法：这种方法比较可靠，但需要一些测试仪器，例如高阻计、高频Q表等。 1.利用锰锌和镍锌铁氧体的电阻率ρ不同来区分。 由于锰锌铁氧体的电阻率比较低，约在103Ω·cm以下，而镍锌铁氧体的电阻率较高，约105～108Ω·cm。所以，我们可以用高阻计或能测量电阻率的其它任何仪表来测量。测试前，要在磁心上作两个任意位置的电极，为了测试方便，可选螺纹形、圆柱形、工形磁心两个圆柱体端面作电极，帽形磁心可选在同一圆平面上作两个电极，这时，用砂皮轻轻磨去待测部位磁心的氧化层，然后可涂上导电性好的材料作为测试电极，一般可用6B铅笔涂上两个石墨电极，作成如图2圆柱形磁心、帽形磁心所示的石墨电极，测直流电压在几十伏以上时的电阻率。在作好两个石墨电极后，也可用500型万用表(量程选择开关可放在10K 档)测磁心的阻值来区分锰锌还是镍锌铁氧体。一般阻值在150KΩ以下的是锰锌;阻值相当大、万用表表头指针基本不动的则是镍锌铁氧体。 2.我们还可利用锰锌和镍锌铁氧体使用频率f不同来区分。 由于锰锌铁氧体材料的使用频率一般在2 MHz以下，它的Q值较低;而镍锌铁氧体使用频率在2～200MHz，它的Q值较高。我们可以利用现成的高频线圈，例如图3所示那种(要求此线圈不装磁心时，电感量小于20μH)，先把磁心取出来，再把要测试的铁氧体磁心分别装入，在QBG—3高频Q表或其它同精度的仪表上测Q值，Q值高的为镍锌;Q值低的(一般要低几倍)是锰锌。
第三章磁性材料 物质磁性的研究是近代物理学的重要领域之一。磁性现象的范围很广泛。从微观粒子到宏观物体，以至于宇宙天体，都具有某种程度的磁性。 磁性现象很早就被发现，我国人民在3000多年前就发现了磁石（Fe3O4）能相互吸引及磁石吸引铁的现象。我国古代的四大发明之一指南针即是例证。 随着近代科学技术的发展，由于金属和合金磁性材料的电阻率低，损耗大，已不能满足应用的需要，尤其在高频范围。 磁性无机材料科学技术除了有高电阻、低损耗的优点以外，还具备各种不同的磁学性能，因此他们在无线电电子学、自动控制、电子计算机、信息存储，激光调制等方面，都有广泛的应用。 磁性无机材料一般是含铁及其他元素的复杂氧化物，通常称为铁氧体（ferrite）,它的电阻率为10—106Ω·m，属于半导体范围。目前，铁氧体已发展成为一门独立科学。 第一节磁性的广泛 物质的磁性来源于原子的磁性。
原子的磁性包括三个部分：电子的自旋磁矩、电子的轨道磁矩（由电子绕原子核的运动产生）和原子核的磁矩。 原子核的磁矩一般比电子的磁矩小的多（相差三个数量级），可以忽略不计。所以原子的总磁矩是电子的自旋磁矩和轨道磁矩的总和。 电子绕原子核运动产生的轨道磁矩和角动量的比值r为： 电子的自旋磁矩和角动量的比值为： 这表明，电子自旋运动的磁矩比轨道运动的磁矩大一倍。 实验证明，原子组成分子或宏观物体后，其平均磁矩往往不等于孤立原子的磁矩，因为原子之间的相互作用会引起磁矩的变化。 很多磁性材料的电子自旋磁矩要比电子轨道磁矩大。这是因为在晶体中，电子的轨道磁矩受晶体（格）场的作用，或者说轨道磁矩被“猝灭”或“冻结”了，
厂商名 MANUFACTURER FINEMAG(精研）FP2FP2A FP3FPT FB45FQ45 FQ48 FH1FH1B FH2FH3FH4FH5TDK PC40PC44PC50PC95DNW45 HS52DN50 HS72HS10H5C4 H5C5FDK 6H206H417H106H60 2H062H072H102H15EPCOS N87N97N49T57N45N48N30 T37T38T42T46FERROXCUBE 3C903C963F43E28 3B46 3B73E273E553E63E7NEC/TOKIN BH2BH1 B402001F 5000H 7000H 10000H 12000H 15000H HITACHI ML240ML120MQ25D MQ53D MP70D MP10T MP15T JFE(KAWATETSU)MB3MB4MC2 MBT1MA055MAT05MA070A MA100MA120MA150TOMITA 2E72E82F12G4 2G12E2B 2H22H1NICERA NC-2H 2HM55M 2B NC-5Y NC-7NC-10H/10TB 12H 15H FENGHUA （风华）PG232PG242PG152HB502HS502HS702HS103A HG123HG153ACME （越峰）P4P41P51P46 A043N42N4A05A07A101A121A151DMEGC （东磁）DMR40DMR44DMR50DMR72 DMR71 DMR70R5K R7K R10K R12K R15K TDG （天通）TP4TP4A TP5A TS5TS7TH10TL13TL15 JINNING （金三富）JP4A JP4B JP5JH5JH5A JH7/JH7A JH10/JH10A NCD （新康达）LP3LP3A LP4HP1HP2 HP3HP3A MAGNETICS P K J W H STEWARD 3246353740SAMWHA PL-7PL-11PL-F1PL-9SM-43 SM-23T SM-50 SM-70S SM-100SM-150 ISU PM7PM11 FM5PM12 BM30 HM3A HM5A ISKRA 45G/55G 75G 19G 22G 12G 32G 52G FAIR-RITE 78797576FERRITEINT(TSC)TSF-7099 TSF-7060TSF-5099 TSF-300TSF-010K TSF-012K TSF-015K FERRONICS BE B T V KASCHKE K2006K2008K2001K5000K8000 K10000MMG F44F45 F47 F10F9C F39NEOSID F827F2001 F830F860F938F942 TPC F1 F2 F4 A4/A5A3A2KRAVSTINEL K82 K86K87COSMOFERRITES CF129CF138CF195CF197TRIDELTA Mf198Mf198A Mf197Mf199LCCTHOMSON B2B4F1F2 A5A3川崎山口工厂(西海) SK-104G SK-202G SK-302G SK-108G SK-109GE SK-110G SK-12G 各大公司软磁铁氧体锰锌材料牌号近似对照表 材料型号 MATERIAL TYPE
锰锌铁氧体颗粒料的原料 软磁铁氧体材料具有的高磁导率、高电阻率、低损耗及陶瓷的耐磨性，广泛应用于计算机、通信、电磁兼容等各个领域。软磁铁氧体主要有MnZn、NiZn两大系列。其中MnZn 系产量大，用途广，适用于低频1MHz以下。MnZn铁氧体颗粒料的特性在很大程度上决定了其磁芯的性能。要制备具有优良特性的高档锰锌铁氧体，这就要求原材料必须满足相应的性能要求。 锰锌铁氧体的质量与化学组成（配方）和生产工艺有着密切的联系。各种不同的性能的锰锌铁氧体往往要求采用不同的配方和不同的生产工艺；即使同一配方，由于生产工艺的不同，也可以使铁氧体的质量有很大差别。生产工艺中，以原料、烧结和成型为最重要，科学地总结为“一料、二烧、三成型”，料是最关键。 生产使用主要原材料为：三氧化二铁、四氧化三锰、氧化锌。原材料性能的好坏直接影响到产品的性能。原料的纯度（含杂量）、组成、形貌（颗粒尺寸及分布、外形）等，影响化学反应的进度、晶体的生长情况及显微结构的均匀性。原料的活性是指组成粉料的质点挣脱其本身结构而进行挥发、扩散的可能性，其主要影响因素有：①颗粒的表观形貌：颗粒的粒度对于铁氧体而言，并不是原料越细越好，平均粒度的大小有一个相对范围，原料太细，将会产生一系列不利影响：①团聚现象；②高温自烧结；③长时间研磨将导致粉料粒度分布过宽，引入有害杂质，甚至使粉体进入超顺磁状态，磁性能下降，故一般要求平均粒度在0.1~5μm。颗粒外形对软磁材料而言，顺序为：球形或接近球形（立方形）、板形、片形、针形。②原材料结构：原材料在加工粉碎过程中产生的裂纹、位错、偏扭、表面尖凸、凹形等缺陷处能位较高，较之正常晶格而言处于亚稳状态，活性较高。原料种类与制备方法一般采用氧化物法。其特点：原料便宜、工艺简单，是目前锰锌铁氧体工业生产的主要方法，对于软磁锰锌铁氧体，尤其是高磁导率材料，切忌离子半径较大的杂质（如BaO、SrO、PbO 等）存在，含有0.5%的此类有害杂质，可使磁性能降低约50%[1]。对制备高质量MnZn铁氧体的原料提出的要求如下： a.原料中最大的含杂量(wt%)杂质原料SiO2PbO Na2OK2O CaO其它水分 Fe2O3Mn3O4ZnO≤0.01≤0.01≤0.03光谱纯≤0.4 b.原料的颗粒度与比表面积原料Fe2O3Mn3O4ZnO平均颗粒尺寸(μm)0.8～1.2<0.2～ 0.40.2～0.3比表面积(m2/g)2.7～4.05.0左右4～7 锰锌铁氧体原料中氧化铁的重量百分比约为70%，所以要制造高档锰锌铁氧体，氧化铁原料必须满足相应的性能要求。在现代轧钢生产中，普遍使用盐酸对热轧钢板进行酸洗，去除氧化层后再进行冷却，酸洗废液主要成分为FeCl2，通过加热分解生成HCl气体，溶于水再生成盐酸回收使用，同时获得副产品氧化铁。Ruthner法是现代轧钢生产首选的酸回收工艺，其主要流程如下：酸液溶解废钢板，加氨水提高酸液pH值，通气氧化产生Fe(OH)3沉淀，将沉淀凝聚物滤除，所得的高纯度酸液再经喷雾焙烧生成氧化铁。在氧化铁的生产过程中引入的杂质主要有Al、Cr、Na、P、Si、S、Cl等。某些特殊材料如汽车钢板的酸洗还会引入B。为了获得优质高纯氧化铁，在焙烧前后必须分别对酸洗废液和氧化铁进行提纯精制处理。
锰锌铁氧体软磁材料及产品系列 双高材料 ■材料用途 这种材料具有高磁导率和高剩磁，低功率损耗的特点，适用于宽带变压器（特别是含有直流分量的场合）、脉冲（功率）变压器、特殊要求的扼流圈等磁芯的制造。该材料特性与西门子公司新近开发的N55材料性能相当。 ■材料指标 ■典型曲线
功率铁氧体材料 ■材料用途 这种材料是一种高频率低损耗铁氧体材料, 相当于TDK的PC40(H7C4)。主要应用于100～500KHz 开关电源变压器。 ■材料指标 ■典型曲线 高频功率铁氧体材料 ■材料用途 这种材料是一种高频低损耗材料。主要应用于500~1000 KHz开关电源，相当于TDK的PC50材料。 ■材料指标 ■典型曲线 宽温铁氧体材料 ■材料用途 这种该类材料具有适中的磁导率、高的饱和磁感应强度与低的损耗等优良特性，特别是在很宽的温度范围（-40℃—100℃）内，具有较好的磁导率稳定性。主要应用于温度范围很宽，电感值变化很小的场合。■材料指标
■典型曲线 产品类型 【EER磁芯】 ■ 外形结构 ■ 用途 高频开关电源变压器、匹配变压器、扼流变压器等。■ 型号
【EE磁芯】 ■ 外形结构 ■ 用途 电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器、电感器及扼流圈、脉冲变压器等。■ 型号
【ETD磁芯】 ■ 外形结构 ■ 用途 电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器。■ 型号 【EI 磁芯】 ■ 外形结构 ■ 用途 高频开关电源变压器、功率变压器、整流变压器、电压互感器等。■ 型号
【ET 磁芯】 ■ 外形结构 ■ 用途 滤波变压器■ 型号 【EFD 磁芯】 ■ 外形结构
锰锌铁心与镍锌铁心的区别 磁导率MnZn>>NiZn 还有些什么区别,为什么高频功率变压器都采用MnZn而不用NiZn? 高手们请不吝赐教 MnZn和NiZn材料的主要区别在于磁道率和电阻率以及功耗.磁道率的话你是对的MnZn>>NiZn.而对于电阻率以及功耗(相同尺寸在相同的B和f下测试)正好相反NiZn>>MnZn.我们知道铁心加上线圈通交流电后由于电磁感应会产生感应电动势,电动势除以电阻(和材料的电阻率成正比)就是电流,也就是我们所说的涡流效应.涡流效应带来的后果是发热,热量和电流成正比.所以当变压器处于中频阶段时(10K-1MHz)考虑到磁道率和功耗的原因一般选用MnZn材料,而高频 (>1MHz)时用NiZn材料.其实在f>?MHz后,MnZn材料绕上线圈通电流后由于和线圈的分布电容共振,到达截至频率后就不能使用了,磁道率越高的材料的截至频率越低.所以一般MnZn的使用频率是10K-500KHz,做成功率器件,而NiZn用于高频(因为磁道率比较低,所以截至频率很高,有的可以达到GHz水平),做成电感,射频器件等.顺便说一下,MnZn的电阻率是0.1-100左右,NiZn是10的7次方到9次方左右.当然MnZn和NiZn材料的不同点还有一些,但影响工作环境的主要是以上3点,其它的就不在这里累述了! 再补充一下:1频率越大,就是电场变化越快,形成的磁场变化越快,激发的感应电场的感应电动势就越高,所以高频下只能用电阻率很高的材料.2MnZn材料一般用在频率是10-500KHz(如TDK的PC95材料),而>500KHz<截至频率的区域一般认为是不稳定的,所以一般不用.3一般磁心行业内的频率划分是1Hz-10KHz为低频(可用来代替直流电测试Bmax),10K-1MHz为中频,>1MHz为高频.而我们通常所说的高频变压器是指10KHz-1MHz和磁心行业有所区别. 1MnZn低频磁导率高于NiZn,而高频是低于NiZn
关于电感值的工程变通计算和测试法 西安无线电二厂高季荪（西安710016） 1引言 在开发电子镇流器和电子节能灯电感镇流器及电感式节能灯中，常常遇到镇流电感及滤波电感值的计算问题。 但是电感值的计算程式比较繁琐，并且在缺乏必要的磁材参数测量仪器的情况下，要严格按程式计算也是困难的，如果有设计仿真软件当然就容易了。 2传统的程式设计 例如：要设计40W电子镇流器，电路需要L=1.6mH的电感，试计算磁芯大小、绕线匝数、磁路气隙长度。 首先，计算磁芯截面积，确定磁芯尺寸。 为此，可由式（1）计算出磁芯面积乘积Ap Ap=(392L×Ip×D2)/ΔBm(1) 式中：Ap——磁芯面积乘积cm4 L——要求的电感值H Ip——镇流线圈通过的电流峰值A ΔBm——脉冲磁感应增量T D——镇流线圈导线直径cm 根据磁芯面积乘积Ap的计算值在设计手册中选择标准规格磁芯或自行设计磁芯尺寸。在此ΔBm一般取饱和磁感强度的1/2～2/3，即：ΔBm=（）Bs。 Bs在一般磁材手册中都是给定的，可以查找出来，所以，一般说，由式（1）计算磁芯尺寸，并不是难事，难在磁材本身参数的分散性，同一炉磁芯的参数差别有时会很大，手册中给出的Bs—H曲线和参数是统计平均值，所以依据式（1）算出的尺寸，还要在实际使用中反复检验修正。 磁芯尺寸确定以后，计算空气隙（对EI型磁芯就是夹多厚的垫片，对于环型铁芯就是开多宽的间隙）一般是按式（2）计算： lg= (2) 式中：lg——磁芯气隙长度cm
L——所需的电感值H Ip——线圈中通过的电流峰值A ΔBm——脉冲磁感应增量T Sp——磁芯截面积cm2 一般地说，根据式（2）计算气隙大小，也不会太困难。困难仍在于ΔBm值，仅是厂家的统计平均值，对于同一规格的磁芯，不同厂家也是不同的，所以，依据式（2）算出的lg，仅是个大概值，还须在实际中去反复修正，也就是再试凑。 磁芯尺寸确定了，气隙长度也确定了，就可以确定需绕多少匝，才能达到所需的电感值L。 根据L=4μ·N2×10－9×A(3) 可得N= (4) 式中：N——为所需的绕组匝数 A——磁芯的几何形状参数 要根据式（4）算出匝数，关键是要知道导磁率μ为多少，从厂家给的磁材手册上查，μ值也只是个范围。例如R2K磁芯，其初始导磁率实际上是在1800～2600之间，具体值得靠测量。测量磁参数的仪器，一般工厂是不具备的，于是要根据式（4）计算匝数就比较困难。尤其是在有气隙的条件下，导磁率比无气隙时下降了多少也是未知数。所以依据式（4）计算就更困难。一般是先假设μ，进行计算，算出匝数N，试绕好后测量L能否达到设计值，通常很难达到，则再另设μ值，再计算，这样反复试凑下去，直到接近预定的L值结束。 以上就是根据已知电感量L，求磁芯尺寸，气隙及绕组匝数的通用方法。 如果，设计一种镇流器只计算一个电感值L，采用这种试凑计算也就算了，现在要面对市场，需要种种规格的镇流电感，再这样试凑，不仅时间上拖延了新品的开发进度，试制材料上也浪费很多。当然如果有电感值计算仿真软件，就另当别论。 3变通算法 根据前面计算出的磁芯尺寸、气隙长度，先绕制一匝数为No的电感，其实测电感值为Lo，则有 Lo=4μNo2×10－9×A(5) 令式（3）式（5）相除并整理后得： N==No（6） 式中：L——为要求的电感值