1.铁氧体材料发展及分类
- 格式:pdf
- 大小:191.27 KB
- 文档页数:8
铁氧体磁性材料的性质分类,以及制备工艺分析
铁氧体是一种广泛应用的磁性材料,具有高磁导率、高饱和磁化强度和较低的磁滞损
耗等优点。
根据其微观结构和性质表现,可以将铁氧体材料大致分为软磁铁氧体和硬磁铁
氧体两类。
(一)软磁铁氧体
软磁铁氧体具有高导磁率、低矫顽力和低涡流损耗等优点。
其主要应用于高频变压器、电感器、传感器、驱动器等场合。
软磁铁氧体制备的一般工艺流程如下:
1.化学分解法制备前驱体,通常采用水热合成法、溶胶-凝胶法、坩埚熔融法等方法
制备铁氧体纳米粒子。
2.制备磁性高分子复合材料,采用溶液吸附法、浸渍法、共混法等方法将纳米铁氧体
粒子分散在基体材料中,如聚合物、高分子树脂等。
3.加工成型,可以采用挤出成型、压制成型、注塑成型等方式。
4.烧结热处理,将成型件进行高温烧结处理,使铁氧体颗粒间形成高度排列的晶粒结构,提高其导磁率。
2.球磨混合,将纳米粒子与其他添加剂按一定比例混合均匀。
4.模具制备,将混合料置于模具中进行成型。
综上所述,铁氧体磁性材料的制备工艺涉及化学分解、高分子复合、加工成型和烧结
处理等多个环节,不同的应用领域需要不同的物理和化学性质表现,因此制备工艺也会有
所差异。
随着科技的发展,铁氧体磁性材料的性能和应用领域将不断拓展。
i 铁氧体材料特性及不同规格有效参数10.3.1 国产铁氧体材料特性铁氧体的电阻率大约在106~1012μΩ·cm ,适用于几千到几百兆Hz 的频率之间。
对铁氧体软磁材料的主要要求是:初始磁导率μ 高,比损耗(单位体积或重量)小,磁导率随温度的变化要小等。
锰锌和镍锌铁氧体是常用的材料。
可用来制作滤波电感,高频功率变压器,谐振电感等。
铁氧体材料最高工作频率主要受损耗限制。
在一定的允许损耗下,频率提高,工作磁通密度相应减少,与提高频率来减少磁芯体积相矛盾。
一般建议的磁通密度是在工作频率下权衡损耗、体积、结构和效率的结果,不是绝对的。
例如PHILIPS 建议变压器磁芯:<100kHz 可用3C81、3C90、3C91、3C94 和3C96 等;<400kHz 可用3C90、3C94 和3C96 等;200kHz ~1MHz 可用3F3、3F4 和3F35;1~3MHz 可用3F4 和4F1;>3MHz 可用4F1 等。
电感磁芯:<500kHz 可用2P…、3C30 和3C90;<1MHz 可用3C90、3F3 和3F35 等等。
国产常用的牌号及主要磁性能见表10-7所示。
10.3.2 铁氧体尺寸规格铁氧体磁芯在通讯和开关电源中应用十分广泛,磁芯外形结构多种多样。
开关电源中主要应用的有E 型,ETD 型,EC 型,RM 型,PQ 型,EFD 型,EI 型,EFD 型,环形,LP 型.在模块电源中,主要应用扁平磁芯和集成磁元件。
例如FERROXCUBE-PHILIPS 的平面E 型磁芯,适于表面贴装的EP 、EQ 和ER 磁芯,以及集成电感元件(IIC -Integrated inductance component )等。
IIC 已将元件和磁芯合成一体,通过外部PCB 可自由组成电感和变压器。
各种磁芯结构往往是针对特定的应用设计的,有各自的优点和缺点,要根据应用场合,选择相应的磁芯结构。
铁氧体磁性材料的性质分类,以及制备工艺分析
铁氧体是一种重要的磁性材料,具有广泛的应用领域,包括电子、通信、电机、仪器仪表等。
根据不同的性质,铁氧体可以分为硬磁铁氧体和软磁铁氧体。
硬磁铁氧体具有较高的剩磁和矫顽力,主要用于制造永磁材料,如磁铁等。
软磁铁氧体具有高的磁导率和低的剩磁和矫顽力,主要用于制造变压器、电感器等电磁元件。
根据铁氧体的晶体结构、化学组成和制备工艺的不同,硬磁铁氧体和软磁铁氧体又可以细分为多种类型。
硬磁铁氧体主要有氧化铁、钬铁氧体和钕铁硼磁铁氧体等。
氧化铁是最早使用的硬磁铁氧体材料,具有较高的矫顽力和抗磁蚀性,但其剩磁较低。
钬铁氧体是目前应用最广泛的硬磁铁氧体材料,具有较高的矫顽力和剩磁,且耐热性好。
钕铁硼材料是新一代的硬磁铁氧体材料,具有高矫顽力、高矫顽力和低温系数等优点。
制备铁氧体的工艺通常包括化学法、烧结法和溶胶-凝胶法等。
化学法主要指化学共沉淀法和湿式化学法。
化学共沉淀法通过在溶液中添加化学沉淀剂,将金属阳离子转化为沉淀,再进行烧结得到铁氧体。
湿式化学法则是通过溶液中的化学反应生成铁氧体粉末,然后进行热处理得到目标材料。
烧结法是将已经制备好的铁氧体粉末在高温下进行加热烧结,使粉末颗粒间形成结合力,形成致密的材料。
溶胶-凝胶法是将金属盐溶解在适当的溶剂中,通过胶体反应生成溶胶,然后经过凝胶和热处理得到铁氧体。
不同的制备工艺可用于制备不同种类的铁氧体材料,以满足不同应用领域对铁氧体材料的要求。
随着科技的进步和创新,铁氧体磁性材料的制备工艺将继续发展,以提高材料的性能和应用效果。
常用磁性材料分类及特点
一、软磁性材料
1、主要特点:软磁性材料经外加磁场后容易磁化,也容易退磁的磁性材料,其主要特点是:矫顽力小、容易磁化、容易退磁。
2、常用材料:铁氧体、工业纯铁、硅钢片等
二、硬磁性材料
1、主要特点:硬磁性材料又称为永磁材料,磁体经外加磁场后可长期保留强磁性。
主要特点是矫顽力高、磁能积大,磁性基本稳定。
2、常用材料:铁氧体永磁材料、金属永磁材料(如钕铁硼、钐钴、铝镍钴等)。
力矩电机特点
力矩电动机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机,具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。
力矩电动机能在一般较宽的转速范围内使转矩基本恒定。
力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机,广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中,以及阻力矩大的拖动系统和频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。
1、直流力矩电机:是一种特殊形式的直流伺服电动机,大多采用永磁励磁,其基本要求与直流伺服电动机相似。
为了获得大的输出转矩和低的转速,直流力矩电机采用大内孔扁平结构,有利于电机直接套在负载轴上,提高系统的耦合刚度,使系统反应迅速,频带展宽,稳定工作,满足动态性能要求。
2、交流力矩电机:其基本要求和交流伺服电动机相同。
其在结构上是采用电阻率较高的材料(例如黄铜、康铜等)作转子的导条及端环,通过增加转子电阻获得宽广的调速范围和较软的机械特性。
原理与一般鼠笼式异步电动机完全相同,但与一般同机座号异步电动机相比,交流力矩电动机输出功率要小好几倍,堵转转矩大,堵转电流小得多。
铁氧体的磁导率引言铁氧体是一种重要的磁性材料,具有广泛的应用领域。
在了解铁氧体的磁导率之前,我们首先需要了解什么是铁氧体以及其基本性质。
铁氧体的定义与分类铁氧体(Ferrite)是一类具有铁磁性质的陶瓷材料。
它通常由铁、镍、锌、锰等金属离子与氧离子组成。
根据其化学成分和晶体结构,可以将铁氧体分为硬磁性和软磁性两类。
硬磁性铁氧体主要指的是钡铽硅酸盐(BaFe12O19)和钡镍硅酸盐(BaNi2Fe16O27)等,具有较高的剩余磁感应强度和矫顽力,适用于制作各种电机、传感器和高频电感等器件。
软磁性铁氧体主要指的是锌镍铜硅酸盐(ZnNiCuFe2O4)、锌锰铜硅酸盐(ZnMnCuFe2O4)等,具有较低的矫顽力和剩余磁感应强度,适用于制作高频变压器、滤波器和各种电磁波吸收器件。
磁导率的概念磁导率(Magnetic Permeability)是描述材料对磁场响应能力的物理量,它反映了材料在外加磁场作用下的磁化程度。
磁导率可以分为绝对磁导率和相对磁导率两种。
绝对磁导率(Absolute Permeability)是指材料在真空中的磁导率,通常用μ表示,单位为亨利/米(H/m)。
绝对磁导率是一个恒定值,与外界条件无关。
相对磁导率(Relative Permeability)是指材料在外加磁场作用下相对于真空的磁导率,通常用μr表示。
相对磁导率是一个无量纲量,描述了材料在外加磁场下的响应能力。
相对磁导率可以通过绝对磁导率与真空中的绝对磁导率之比来计算。
铁氧体的特殊性质铁氧体具有许多特殊性质,这些性质使其成为一种重要的磁性材料。
1.高磁导率:铁氧体具有较高的相对磁导率,通常在几十到几千之间。
这使得铁氧体在电磁波吸收、传感器和电感器件等领域具有广泛的应用。
2.低电导率:铁氧体是一种绝缘体,具有较低的电导率。
这使得铁氧体可以在高频电路中起到隔离和屏蔽的作用。
3.高饱和磁感应强度:硬磁性铁氧体具有较高的饱和磁感应强度,通常在0.2-1.5特斯拉之间。
常用磁性材料分类及特点
一、软磁性材料
1、主要特点:软磁性材料经外加磁场后容易磁化,也容易退磁的磁性材料,其主要特点是:矫顽力小、容易磁化、容易退磁。
2、常用材料:铁氧体、工业纯铁、硅钢片等
二、硬磁性材料
1、主要特点:硬磁性材料又称为永磁材料,磁体经外加磁场后可长期保留强磁性。
主要特点是矫顽力高、磁能积大,磁性基本稳定。
2、常用材料:铁氧体永磁材料、金属永磁材料(如钕铁硼、钐钴、铝镍钴等)。
力矩电机特点
力矩电动机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机,具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。
力矩电动机能在一般较宽的转速范围内使转矩基本恒定。
力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机,广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中,以及阻力矩大的拖动系统和频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。
1、直流力矩电机:是一种特殊形式的直流伺服电动机,大多采用永磁励磁,其基本要求与直流伺服电动机相似。
为了获得大的输出转矩和低的转速,直流力矩电机采用大内孔扁平结构,有利于电机直接套在负载轴上,提高系统的耦合刚度,使系统反应迅速,频带展宽,稳定工作,满足动态性能要求。
2、交流力矩电机:其基本要求和交流伺服电动机相同。
其在结构上是采用电阻率较高的材料(例如黄铜、康铜等)作转子的导条及端环,通过增加转子电阻获得宽广的调速范围和较软的机械特性。
原理与一般鼠笼式异步电动机完全相同,但与一般同机座号异步电动机相比,交流力矩电动机输出功率要小好几倍,堵转转矩大,堵转电流小得多。
一、铁氧体磁性材料分类1、按晶格类型分类按晶格类型分类,有以下三种类型:1.1尖晶石型铁氧体尖晶石型铁氧体的化学分子式为MFe204,M是指离子半径与二价铁离子相近的二价金属离子Mn2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Co2+等)或平均化学价为二价的多种金属离子组(如Li+0.5Fe3+0.5)。
使用不同的替代金属,可以合成不同类型的铁氧体。
(以Zn2+替代Fe2+所合成的复合氧化物ZnFe204称为锌铁氧体,以Mn2+替代Fe2+所合成的复合氧化物MnFe204称为锰铁氧体)。
通过控制替代金属,可以达到控制材料磁特性的目的。
由一种金属离子替代而成的铁氧体称为单组分铁氧体。
由两种或两种以上的金属离子替代可以合成出双组分铁氧体和多组分铁氧体。
锰锌铁氧体(Mn-ZnFe204)和镍锌铁氧体(Ni-ZnFe24)就是双组分铁氧体,而锰镁锌铁氧体(Mn-Mg-ZnFe204)则是多组分铁氧体。
1.2磁铅石型铁氧体磁铅石型铁氧体是与天然矿物--磁铅石Pb(Fe7.5Mn3.5Al0.5Ti0.5)O19有类似晶体结构的铁氧体,属于六角晶系,分子式为MFe12O19,M为二价金属离子Ba2+、Sr2+、Pb2+等。
通过控制替代金属,可以获得性能改善的多组分铁氧体。
1.3石榴石型铁氧体石榴石型铁氧体是指一种与天然石榴石(Fe,Mg)3A12(Si04)3:有类似晶体结构的铁氧体,属于立方晶系,分子式为R3Fe5Ol2,R表示三价稀土金属离子Y3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+或Lu3+等。
Y3Fe5O12(YIG)钇铁石榴石是目前最常用的石榴石型铁氧体。
1.4钙钛矿型铁氧体钙钛矿型铁氧体是指一种与钙钛矿(CaTi03)有类似晶体结构的铁氧体,分子式为MFeO3,M表示三价稀土金属离子。
其他金属离子M3+或(M2++M4+)也可以置换部分Fe3+,组成复合钙钛矿型铁氧体。
铁氧体磁性材料的性质分类,以及制备工艺分析
铁氧体磁性材料,是一种广泛应用于电子、通信、磁记录、磁力驱动等行业的重要磁
性材料。
它不仅具有良好的磁性能,而且具有良好的耐腐蚀性、热稳定性、机械性能等优
异的性质。
铁氧体磁性材料主要可以分为软磁性铁氧体、硬磁性铁氧体、纳米结构铁氧体
等不同种类,下面将逐一介绍。
1.软磁性铁氧体
软磁性铁氧体是铁氧体磁性材料的一种,主要由Fe2O3、BaO、SrO、FeO等物质组成。
它的磁性能与晶体结构有关,一般是弱磁性体。
软磁性铁氧体因其低矫顽力和低磁滞回线
损耗而得名,可用于制造变压器、电感器、电机和磁头等电子元件。
制备工艺:原材料按配方比例混合后进入球磨机进行混合,然后将混合料通过干燥机
干燥,再进行加压成型,最后进行烧结即可制成软磁性铁氧体。
制备工艺:与软磁性铁氧体类似,硬磁性铁氧体的原材料按配方比例混合后,在高温
下进行热处理,使其结晶成为单一晶相,增加磁能积和矫顽力,最终得到硬磁性铁氧体。
3.纳米结构铁氧体
纳米结构铁氧体是一种由Fe3O4、Fe2O3等物质组成上千倍于自然铁磁性体积的纳米铁磁性体。
它具有优异的磁性能、热稳定性和生物相容性等特点,可用于制造高密度存储器、磁控制医疗器械和生物医学成像等。
制备工艺:常见的纳米结构铁氧体制备方法有化学共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、
高温共振磁散射法等。
其中,化学共沉淀法是最为常见的一种方法,一般是将Fe2+和Fe3+水溶液与碱性溶液混合,形成氢氧化物沉淀后煅烧即可得到铁氧体粉末。
铁氧体分类
铁氧体是一种重要的材料,在电子、通信、医疗、能源等领域得到广泛应用。
根据其组成和结构,铁氧体可以分为多种类型。
其中,最常见的包括单晶铁氧体、多晶铁氧体、纳米晶铁氧体、涂覆铁氧体等。
单晶铁氧体是指由单个晶体生长而成的铁氧体材料,具有高的晶体质量和较低的矫顽力。
多晶铁氧体则是由多个晶粒组成的铁氧体材料,具有较高的矫顽力和较大的饱和磁感应强度。
纳米晶铁氧体是指颗粒尺寸小于100纳米的铁氧体材料,具有优异的磁性能和较高的比表面积。
涂覆铁氧体则是将铁氧体涂覆在其他材料表面形成的复合材料,具有较强的磁性和耐腐蚀性。
除了以上常见的铁氧体类型,还有一些特殊的铁氧体如磁流体铁氧体、双相铁氧体等。
磁流体铁氧体是将铁氧体粉末悬浮在液体中形成的磁性流体,具有优异的磁性和流变性能。
双相铁氧体是指由两种不同结构的铁氧体相组成的材料,具有较高的矫顽力和较大的磁滞回线面积。
不同类型的铁氧体材料具有不同的磁性能和应用特点,可以根据具体的需求选择合适的铁氧体类型。
- 1 -。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟磁性材料的分类及专业术语1、铁氧体磁性材料:一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。
他们大多具有亚铁磁性。
特点:电阻率远比金属高,约为1-10(12 次方)欧/ 厘米,因此涡损和趋肤效应小,适于高频使用。
饱和磁化强度低,不适合高磁密度场合使用。
居里温度比较低。
2、铁磁性材料:指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金,某些稀土元素的合金。
在居里温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
3、亚铁磁性材料:指具有亚铁磁性的材料,例如各种铁氧体,在奈尔温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4、永磁材料:磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性,特点是矫顽力高和磁能积大。
可分为三类,金属永磁,例:铝镍钴,稀土钴,铷铁硼等;铁氧体永磁,例:钡铁氧体,锶铁氧体;其他永磁,如塑料等。
5、软磁材料:容易磁化和退磁的材料。
锰锌铁氧体软磁材料,其工作频率在1K-10M 之间。
镍锌铁氧体软磁材料,工作频率一般在1-300MHZ6、金属软磁材料:同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力,例如工程纯铁,铁铝合金,铁钴合金,铁镍合金等,常用于变压器等。
7、损耗角正切:他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值,其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中,损耗能量与储存能量的2 派之比。
8、比损耗角正切:这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9、温度系数:在两个给定温度之间,被测的变化量除以温度变化量。
10、磁导率的比温度系数:磁导率的温度系数与磁导率的比值。
11、居里温度:在此温度上,自发磁化强度为零,即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度。
铁氧体中文名称:铁氧体英文名称:ferrite定义:由以三价铁离子作为主要正离子成分的若干种氧化物组成,并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料。
铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。
就电特性来说,铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多,而且还有较高的介电性能。
铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。
因而,铁氧体已成为高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料。
由于铁氧体单位体积中储存的磁能较低,饱合磁化强度也较低(通常只有纯铁的1/3~1/5),因而限制了它在要求较高磁能密度的低频强电和大功率领域的应用。
简介铁氧体(ferrites)是一种非金属磁性材料,它是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物(例如:氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)配制烧结而成。
它的相对磁导率可高达几千,电阻率是金属的1011倍,涡流损耗小,适合于制作高频电磁器件。
铁氧体有硬磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁五类。
旧称铁淦氧磁物或铁淦氧,其生产过程和外观类似陶瓷,因而也称为磁性瓷。
铁氧体是铁和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物。
性质属于半导体,通常作为磁性介质应用,铁氧体磁性材料与金属或合金磁性材料之间最重要的区别在于导电性。
通常前者的电阻率为102~108Ω·cm,而后者只有10-6~10-4Ω·cm。
发展历史中国最早接触到的铁氧体是公元前 4世纪发现的天然铁氧体,即磁铁矿(Fe3O4),中国所发明的指南针就是利用这种天然磁铁矿制成的。
到20世纪30年代无线电技术的发展,迫切地要求高频损耗小的铁磁性材料。
而四氧化三铁的电阻率很低,不能满足这一要求。
1933年日本东京工业大学首先创制出含钴铁氧体的永磁材料,当时被称为OP磁石。
30~40年代,法国、 日本、德国、荷兰等国相继开展了铁氧体的研究工作,其中荷兰菲利浦实验室物理学家J.L.斯诺克于1935年研究出各种具有优良性能尖晶石结构的含锌软磁铁氧体,于1946年实现工业化生产。
1952年,该室J.J.文特等人曾经研制成了以 BaFe12O19为主要成分的永磁性铁氧体。
这种铁氧体与1956年该室的G.H.永克尔等人所研究的四种甚高频磁性铁氧体具有类似的六角结构。
1956年E.F.贝尔托和 F.福拉又报道了亚铁磁性的Y3Fe5O12的研究结果。
其中代换离子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb和Lu等稀土离子。
由于这类磁性化合物的晶体结构与天然矿物石榴石相同,故将其称之为石榴石结构铁氧体。
迄今为止,除了1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶结构的铁氧体材料以外,从结晶化学的观点看,均未超出上述三种类型的晶体构造。
所做的工作多数是为了适合新的用途而进行改性和深入的研究。
分类按照磁学性质和应用情况的不同,铁氧体可分为:软磁、永磁、旋磁、矩磁、压磁等五种类型。
一、软磁材料这类材料在较弱的磁场下,易磁化也易退磁,如锌铬铁氧体和镍锌铁氧体等。
软磁铁氧体是目前用途广,品种多,数量大,产值高的一种铁氧体材料。
它主要用作各种电感元件,如滤波器磁芯、变压器磁芯、无线电磁芯,以及磁带录音和录像磁头等,也是磁记录元件的关键材料二、永磁铁氧体一种具有单轴各向异性的六角结构的化合物。
主要是钡、锶、铅三种铁氧体及其复合的固溶体。
有同性磁和异性磁之分。
由于这类铁氧体材料在外界磁化场消失以后,仍能长久地保留着较强的恒定剩磁性质,可以用于对外部空间产生恒稳的磁场。
其应用很广泛,例如:在各类电表中、发电机、电话机、扬声器、电视机和微波器件中作为恒磁体使用。
三、硬磁材料铁氧体硬磁材料磁化后不易退磁,因此,也称为永磁材料或恒磁材料。
如钡铁氧体、钢铁氧体等。
它主要用于电信器件中的录音器,拾音器、扬声器,各种仪表的磁芯等。
四、旋磁材料磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的稳恒磁场和电磁波磁场的作用下,平面偏振的电磁波在材料内部虽然按一定的方向传播,但其偏振面会不断地绕传播方向旋转的现象。
金属、合金材料虽然也具有一定的旋磁性,但由于电阻率低、涡流损耗太大,电磁波不能深入其内部,所以无法利用。
因此,铁氧体旋磁材料旋磁性的应用,就成为铁氧体独有的领域。
旋磁材料大都与输送微波的波导管或传输线等组成各种微波器件。
主要用于雷达、通信、导航、遥测等电子设备中。
五、矩磁材料这是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。
它的特点是,当有较小的外磁场作用时,就能使之磁化,并达到饱和,去掉外磁场后,磁性仍然保持与饱和时一样。
如镁锰铁氧体,锂锰铁氧体等就是这样。
这种铁氧体材料主要用于各种电子计算机的存储器磁芯等方面。
六、压磁材料这类材料是指磁化时在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料,如镍锌铁氧体,镍铜铁氧体和镍铬铁氧体等。
压磁材料主要用作电磁能与机械能相互转化的换能器,作磁致伸缩元件用于超声。
生产工艺根据铁氧体结晶构造和形态,制备工艺大致分为:多晶铁氧体生产工艺;铁氧体化学工艺;单晶铁氧体制造工艺及其他特种工艺,如铁氧体多晶薄膜和非晶铁氧体等。
一、多晶铁氧体生产工艺类似陶瓷工业中常用的烧结过程,包括如下步骤:经固相反应形成铁氧体的金属氧化物或碳酸盐或其他化合物,在混合均匀之后,经球磨、干燥,压成特定的形状。
在大约1000°C的温度下进行预烧后,再一次充分研磨和混合。
加入适量的粘合剂,压成所要求的形状或者作为塑性物质挤压成管状、棒状或条状。
然后在1200~1400°C温度下烧结,准确的温度取决于所需的铁氧体特性。
在最后的烧结过程中,炉膛中的环境条件起有重要的作用。
二、铁氧体化学工艺亦称湿法工艺,有时还称为化学共沉淀法。
专门制备较高性能铁氧体的工艺方法,又可分成中和法和氧化法。
其过程是:先将制备铁氧体时所需的金属元素,配制成一定浓度的离子溶液,然后根据配方取适量溶液进行混合,通过中和或氧化等化学反应生成铁氧体粉末,其后工艺过程与前面介绍的相同。
三、单晶铁氧体制造工艺与非金属单晶生长大致相同。
Mn-Zn和Ni-Zn系铁氧体单晶生长一般是采用布里兹曼法,即把多晶铁氧体放入铂坩埚里熔融后,在适当的温度梯度电炉中使坩埚下降,从坩埚底部慢慢固化生成单晶。
为了使熔融状态下形成的氧分压达到平衡,晶体生长时在炉膛内需要加几个乃至100个MPa的氧分压。
四、铁氧体多晶薄膜的制备如垂直磁化的钡铁氧体薄膜,采用新型的对向靶溅射装置进行溅射。
制备石榴石单晶薄膜,多采用在单晶基板上进行气相或液相外延法,其具体工艺过程同半导体单晶薄膜的外延方法极为相近。
五、非晶铁氧体的制备目前是采用超急冷方法和溅射法,所谓超急冷法即把铁氧体原料和适量的类金属元素混合后,在高温熔融状态下,骤然施行大温度梯度的超急冷却的方法。
这方面的研究工作刚刚开始,制品的性能还不甚理想。
软磁铁氧体软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。
有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn铁氧体的电阻率低,为1~10 欧姆/米,一般在100kHZ以下的频率使用。
Cu-Zn、Ni-Zn 铁氧体的电阻率为102~104欧姆/米,在100kHz~10 兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。
磁芯形状种类丰富,有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。
在应用上很方便。
由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。
而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz以下基本保持不变。
随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
国内外铁氧体的生产厂家很多,在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。
分为三类基本材料:电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
电信用铁氧体的磁导率从750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种,约每10年下降3%~4%。
广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。
宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体,磁导率分别有5000、10000、15000。
其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。
广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器,在宽带变压器和EMI上多用。
功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度,为4000~5000Gs。
另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。
也就是说,随频率增大、损耗上升不大;随温度提高、损耗变化不大。
广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。
锰锌铁氧体Mn-Zn ferrite软磁铁氧体的一种。
属尖晶石型结构。
由铁、锰、锌的氧化物及其盐类,采用陶瓷工艺制成。
它具有高的起始导磁率。
一般在1千赫至10兆赫的频率范围内使用。
可制作电感器、变压器、滤波器的磁芯、磁头及天线棒。