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锰锌铁氧体本文来自维库电子市场网/news/, 本文地址：/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。
镍锌(Ni-zn) 软磁材料的认识铁氧体材料又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属组成的复合氧化物，其磁性属亚铁磁性，是由被氧离子所隔开的磁性金属离子间产生超交换相互作用，从而使处于不同晶格位置上的磁性金属离子磁矩反向排列，若两者的磁矩不相等，则表现出强磁性。
软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。
这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，主要的晶格结构为尖晶石结构。
若按化学成分分类，软磁铁氧体材料主要有 MnZn 系、 NiZn 系、 MgZn 系三大类；若按应用特性参数分类，可分为高磁导率、功率铁氧体材料、高频铁氧体材料、高电阻率材料、甚高频软磁铁氧体材料（六角晶系高频铁氧体）、高频大功率铁氧体材料等Ni－Zn系软磁铁氧体材料应用Ni－Zn系软磁铁氧体材料是应用广泛的高频软磁材料。
当应用频率在1MHz以下时其性能不如Mn －Zn系铁氧体，而在1MHz以上时，由于它具有高电阻率，其性能大大优于Mn－Zn铁氧体，非常适宜在高频中使用。
用镍锌软磁铁氧体材料做成的铁氧体宽频带器件，使用频率可以做到很宽，其下限频率可做到几千赫兹，上限频率可达几千兆赫兹，大大扩展了软磁材料的频率使用范围，主要功能是在宽频带范围内实现射频信号的能量传输和阻抗变换。
由于它们具有频带宽、体积小、重量轻等特点而被广泛应用在雷达、电视、通讯、仪器仪表、自动控制、电子对抗等领域。
工业化生产镍锌铁氧体其射频宽带Ni－Zn（磁芯）的工作频率可达0.1MHz～1.5GHz，品种规格上千种。
少数厂家在开发低噪声滤波器和铁氧体吸收与抑制元件。
随着信息网络技术的飞速发展，在有线电视系统和闭路电视系统的基础上迅速发展起来的光纤同轴电缆混合（HFC）网络系统，作为综合信息宽带网络，具有显著的优势。
HFC网络系统的改造和建设，需要各种射频宽带铁氧体器件，而射频宽带铁氧体材料（磁芯）系列是制造上述铁氧体器件的关键磁性材料。
HFC的发展，大大刺激了对射频宽带铁氧体材料及器件的需求。
铁氧体磁性材料可用化学分子式 MFe2O4表示。
式中M代表锰、镍、锌、铜等二价金属离子。
铁氧体是由这些金属化合物的混合物烧结而成。
铁氧体的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生，使铁氧体能应用于高频领域。
在NCD，铁氧体是通过下列过程生产出来的首先，按照预定的配方称重，把高纯度，粉状的氧化物 (如 Fe2O3、Mn3O4、ZnO、NiO等 ) 混合均匀，再经过煅烧、粉碎、造粒和模压成型，在高温 (1100℃—1400℃)下烧结。
烧结出的铁氧体制品通过磨削加工获得成品尺寸。
上述各道工序均受严格的控制，以使产品的所有特性符合规定的指标各种不同的用途要选择不同的铁氧体材料。
NCD主要生产锰锌软磁铁氧体，包括以低磁芯损耗、高磁通密度为特征的LP系列功率材料和以高磁导率为特征的HP 系列高μ材料。
NCD的LP系列材料制成的磁芯主要适用于功率转换领域，如开关电源主变压器和输出平滑扼流圈、DC-DC变换器、照明用电子镇流器等。
按适用频率范围分为LP2、LP3和LP4等三种材料牌号。
LP2材料适用于20kHz —150kHz中低频率。
LP3材料是目前应用最广泛的中高频段(100kHz — 500kHz) 优秀材料。
LP4材料则是为适应开关电源高频化发展趋势而开发的超高频功率材料，它主要适用于500kHz — 1000kHz谐振式开关电源。
LP系列的各个材料在各自适用频段内均具有很低的磁芯损耗，且从室温至实际工作温度( 80℃— 100℃ )，损耗呈负温度系数，因而可有效抑制变压器等器件的温升。
NCD的HP系列材料制成的磁芯主要用于通讯和电磁兼容( EMC )领域，如宽带变压器、脉冲变压器及电源滤波器等。
根据磁导率和损耗水平的不同备有HP1、HP2和HP3等三种材料牌号。
使用中如对电感量和器件体积有较高要求，可优先选用HP3材料；如对损耗和高频特性有较高要求，则可选用HP1或HP2材料。
NCD始终致力于开发和生产高技术含量、性能与国际主流产品同步的各种铁氧体材料和磁芯，以适应迅速发展的电子信息产业对基础磁性元器件的需求。
一体成型电感用软磁粉末应用现状及发展趋势一、内容描述随着电子技术的飞速发展，一体成型电感(InMold Electrolytic Capacitor,IMC)已经成为现代电子产品中不可或缺的关键元器件。
作为一种新型的电感技术，一体成型电感具有尺寸小、重量轻、性能优越等优点，因此在手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品中得到了广泛应用。
而软磁粉末作为一体成型电感的重要材料，其应用现状及发展趋势对于推动一体成型电感技术的发展具有重要意义。
本文首先介绍了一体成型电感的基本原理和结构特点，然后分析了软磁粉末在一体成型电感中的应用现状，包括原材料、生产工艺和性能测试等方面。
从市场需求和技术趋势两个方面对一体成型电感用软磁粉末的应用现状进行了详细阐述。
针对当前存在的问题和挑战，提出了一体化粉末冶金技术在一体成型电感制造中的应用前景，以期为我国一体成型电感产业的发展提供有益的参考。
A. 研究背景和意义一体成型电感(InMold Integrated Inductance,简称IML)是一种新型的电感技术，它将电感器与基板一体化制造，具有更高的可靠性、更小的尺寸和重量以及更好的散热性能。
随着电子行业的发展和对高性能、低功耗电子器件的需求不断增加，一体成型电感技术在各个领域得到了广泛的应用。
传统的软磁粉末材料在一体成型电感中的应用仍存在一些问题，如粉末颗粒尺寸较大、烧结过程中易产生气孔等，这些问题限制了一体成型电感性能的进一步提升。
研究和开发适用于一体成型电感的新型软磁粉末材料具有重要的理论和实际意义。
研究和开发适用于一体成型电感的新型软磁粉末材料有助于提高一体成型电感的整体性能。
通过优化粉末的成分和工艺参数，可以实现对粉末颗粒尺寸、磁性强度、矫顽力等性能的精确控制，从而提高一体成型电感的磁性能、饱和感应强度和温升等关键性能指标。
新型软磁粉末材料还可以通过引入具有特殊功能的纳米颗粒或功能基团来实现对一体成型电感的特殊性能要求，如高导热性、高耐腐蚀性等。
MnZn软磁材料PG242在开发及量产中若干问题The research for problem in development and batchprocess ofMnZn soft magnetic materials PG242微硕电子有限公司王京平胡春元蒋胜勇（广东肇庆 526060）摘要摘要：我公司成功开发出一种低功耗MnZn软磁铁氧体材料PG242，完成了配方研制和大生产工艺调整多项攻关任务，制造出了相当于TDK的PC44、Philips的3C96、Epcos的N97的软磁产品。
关键词：低功耗、MnZn软磁、PG2421 引言当前，世界磁性材料行业纷纷向发展中国家转移，中国内地则被视为首选之地，如日本TDK、FDK、德国Epcos、欧洲的Philips、韩国的三和、梨树等世界一流磁性材料生产商，都已经在向中国转移。
据统计，2003年，全球软磁铁氧体的产量为43.1万吨，中国内地产量约为9.88万吨。
日本、欧洲、美国的磁性材料的产量在连年下降，而中国的产量则在连年增长，这些磁性材料厂家主要集中在长三角及珠三角附近及辐射地区，这增强了中国磁性材料产业的整体实力，但中国磁性材料厂家还存在生产规模不够大，产品档次偏低，磁性材料技术和应用开发力度不够等问题。
磁性材料的专利发明主要掌握在国外一些公司的手中；另外国外整机开发的新产品，首先采用本国的配套磁性元器件，等到市场成熟，竞争激烈，无利可图后才采用中国磁性新产品[1]。
目前，国内软磁厂家能够稳定批量供货的低功耗铁氧体磁芯主要还是PC40材质，我国的一些MnZn软磁制造大厂也积极在PC44材质方面研发突破，在市面上也有少部分供应。
根据我公司从市面上获得的多种国内外PC44级的磁芯样品的测试对比结果来看，部分厂商甚至有一家欧洲厂商的PC44级的磁芯产品，整体电磁性能还有点差强人意，有些是功耗曲线高温段太陡，导致120℃时功耗远高于380kW/m3,也有些功耗最低点已经偏移到了80℃。
软磁铁氧体烧结过程的质量问题现象及解决措施一、烧结条件对磁性能的影响烧培条件对铁氧体的磁性能有很大影响。
烧结温度、烧结气氛和冷却方式是烧结条件的三个主要方面。
(一)烧结温度对磁性能的影响一般说来，烧结温度偏低时，晶粒大小不均匀，气孔分散于晶界和晶粒内部，呈不规则多面形。
磁导率μi和剩磁感应强度Br都较低，但是矫顽力HCB 较大。
烧结温度适当，则晶粒趋于均匀、气孔呈球形、烧结密度较低、磁导率μi和剩磁感应强度Br较大，矫顽力HCB有所减少。
烧结温度过高时，晶粒虽然增大，但是由于内部的气孔迅速膨胀，有的杂质发生局部熔融而使晶界变形，则不仅烧结密度低，磁导率μi和剩磁感应强度Br也将显著下降，机械性能极其脆弱，无实用价值。
对软磁铁氧体而言，在一定的烧结温度范围内，初始磁导率μi随烧结温度升高而增大，损耗角正切tgδ也随温升而增大(即Q值减少)。
对硬磁铁氧体而言，烧结温度高，剩磁感应强度Br也高，而矫顽力HCJ减小。
对旋磁铁氧体而言；烧结温度高，则饱和磁化强度也较高。
在生产中，必须针对各种材料的不同特点，结H合产品的其它性能要求而区别对待，由试验确定最佳的烧结温度。
(二)烧结气氛对磁性能的影响气氛条件对铁氧体烧结非常重要，尤其对含有易变价的Mn，Fe，Cu，Co等金属元素的铁氧体，在烧结过程中随着氧分压和温度的变化而发生电价的变化以至相变，过度的氧化与还原，就有另相析出（如α-Fe2O3，FeO，Fe3O4，Mn2O3等），将导致磁性能的急剧变化。
在升温阶段，因为还没有形成单一尖晶石相，对周围气氛要求不苛刻，在空气中、真空中或氮气中升温均可；在保温过程中，由于发生了气孔的排除、晶粒的长大和完善、单一结构铁氧体的生成，这些均要求控制好烧结气氛。
可以说，烧结气氛是影响磁性能的一个重要因素。
烧结气氛和固相反应速度、产物及微观结构均有直接关系。
因此要控制好烧结气氛来生产各种不同性能的铁氧体(如各种高磁导率、低损耗、高密度的软磁铁氧体和高电阻率的旋磁铁氯体等)。
当所需的烧结气氛为氧化气氛(高氧分压气氛)时，可向炉（窑）内通纯氧气；烧结气氛为还原气氛(低氧分压气氛)时，可向炉(窑)内通氧气或抽真空。
抽真空时应注意真空度不可太高。
真空度太高容易使空气电离，造成硅碳棒间打火烧坏硅碳棒，因此用充氮气的方法控制氧分压为好。
对含Zn的软磁铁氧体的烧结，控制好烧结气氛十分关键，因为Zn的挥发与烧结气氛密切相关。
1、Zn的游离与挥发含锌铁氧体在高温热处理过程中有可能发生游离与挥发。
Zn挥发必然导致产品性能下降，例如μi大幅度下降，Zn挥发产生了Fe2+，使电阻率下降等。
以ZnFe2O4为例，将有如下反应：ZnFe2O4→(1-x) ZnFe2O4 +2/3xFe3O4+xZnO+x/6 O2↑游离的ZnO进一步分解：ZnO→Zn（熔点：9070C）+1/2 O2↑任何减少方程式右边含量的变化都会促使化学反应向右进行，因此，从理论上讲，动态气氛和静态气氛必然对Zn挥发产生影响。
此外，若埋粉为氧化铝，会发现埋粉的颜色由白色变成了篮绿色。
Al2O3+Zn（g）+1/2 O2→ZnAl2O4 （篮绿色）当温度高于12000C时，锌的蒸汽压大幅度提高，挥发严重。
2、影响锌的游离与挥发的因素主要有：（1）铁氧体组成中ZnO的含量若组成中ZnO的含量下降或Fe2O3，MnO等成分上升时，Zn挥发将难以进行，挥发开始的温度也升高。
（2）加热温度与时间Zn挥发随加热温度的上升和加热时间的延长而加剧。
（3）周围气氛的影响①、气氛状态对含锌铁氧体表面Zn挥发有较大影响。
动态气氛流动的气体不断地将铁氧体表面挥发的Zn带出窑外，加剧了ZnO分解，使产品表面产生内应力，因此产品机械强度明显低于静态气氛烧结产品。
②、如果体系内缺氧，Zn的挥发就容易进行，所以氧分压提高，则Zn或ZnO 就不易游离或分解，对MnZn铁氧体而言，Zn挥发的抑制与防止氧化是矛盾的。
（4）Al2O3粉能加剧产品表面Zn的挥发这是由于Zn与Al2O3反应生成ZnAl2O4（篮绿色）的缘故。
由于Zn大量挥发，使表面晶粒之间空隙加大，并产生许多网状孔洞，这种松散的"框架"，使磁芯应力进一步增大，从而大大降低磁芯机械强度。
(三)冷却条件对磁性能的影响冷却速度和冷却气氛对磁性能也有很大影响。
一般锰锌铁氧体冷却时要防止氧化，故采用真空冷却或氮气冷却方法。
镍锌铁氧体却需要适当的氧化气氛，这样可以大大提高铁氧体的电阻率ρ，从而降低涡流损耗，提高产品的Q值。
对Ni00.4·ZnO0.6·Fe2O4铁氧体，同样的烧结温度（1300℃）下，氧气中烧结，氧气中缓冷比空气中缓冷电阻率ρ降低400倍，具体见表5-5,可见该变气氛对Ni00.4·ZnO0.6·Fe2O4铁氧体的电阻率ρ的影响较大。
表5-5烧结温度、烧结气氛、冷却方式对NiZn铁氧体电阻率ρ的影响烧结温度℃烧结气氛冷却方式电阻率ρ（欧.厘米）1300 氧气氧气中缓冷 5.4*1051300 氧气空气中快冷 1.3*1031300 空气空气中缓冷 1.3*1051300 空气空气中快冷 1.1*1031200 空气空气中缓冷 9.6*105降温过程中主要涉及两方面的问题：1、冷却过程中将会引起产品的氧化或还原，产生脱溶物等。
对易变价的锰锌铁氧体高磁导率材料。
控制冷却过程中的氧气氛尤为重要。
2、合适的冷却速度有利于提高产品合格率。
若冷却速度过快，出窑温度过高，因热胀冷缩导致产品冷（降温）开裂，或产生大的内应力，恶化产品性能。
烧结铁氧体产品的窑炉设计对提高产品档次、合格率十分重要。
早期，国内曾采用烧砖瓦的倒焰窑，由于温差大，不能连续生产及产品质量差而被淘汰，继而发展为推车式的隧道窑炉，由于温差大，能耗高及气氛难控制，亦逐步被淘汰。
目前，隧道式的辊道窑，推板窑以及两者结合而成的辊道--推板窑已普遍采用，多数采用电热式（硅碳棒）。
烧结中、低档永磁铁氧体产品时，为了降低成本亦采用煤推板窑。
烧结高磁导率软磁铁氧体时，采用可控气氛的钟罩式电炉较为理想。
对于不同类型的产品，应采用适合的窑炉、合理的窑炉温度曲线以及相应的气氛控制。
二、其他质量问题在烧结工序中，除电磁性能方面的问题外，还会出现开裂、变形、尺寸超差等方面的质量问题。
(一)开裂开裂。
即产品表面出现裂纹或裂口。
烧结过程中开裂可分为两类情况，即升温开袋[见图5-9(a)(b)]和降瀑开裂 [见图5-9(c)(d)]5-9 几种常见的产品开裂类型1．升温开裂在升温阶段，由于干燥的速度太快，坯件内的水份和粘合剂急剧挥发出来，导致干燥开裂。
再者，粘合剂挥发完以后。
升温速度太快，引起坯件的不均匀收缩也会导致开裂。
这两种升温开裂的断面均不平整，这是因为坯件开裂时尚未完全铁氧体化。
2．降温开裂在降温过程中，由于冷却速度太快，或出炉温度太高，会引起炸裂。
其裂纹一般细而直，裂纹断面也较齐整。
还有裂纹遍布产品表面的开裂，称龟裂。
龟裂的原因对锰锌铁氧体来说，多是由于锰锌铁氧体的严重氧化（实践中，粘合剂的挥发也可以导致产品出现龟裂）。
有时，产品表面上的这种"龟纹"很细，在磨加工前不易看出，可用敲击方法根据其发出的声音来判别，有龟裂时，敲击发出暗哑声，无龟裂时发出类似金属的清脆声。
3．避免产品开裂的方法(1)严格按产品烧结工艺操作，不得擅自更改烧结工艺，尤其是升温速度、进车时间和装车高度。
(2)尺寸大的产品，进窑前要充分干燥，500℃以后的降温速度不能太快，实验室烧大产品在出炉时，应用石棉布连同耐火盘包好，让产品缓慢降至室温。
(3)烧结锰锌铁氧体产品时，如用真空淬火法要注意按工艺要求保证罐内的真空度。
尽量难免产品在高温区停留时间过长。
当高温区的碳棒断掉而不能维持烧结温度时，应立即更换碳棒，否则高温区的产品将去因氧化而报废。
(二)变形变形多发生于薄壁的环形、管形、罐形铁芯、长条(棒)形天线及E(U)形磁芯等，克服变形的关键在于成型时产品密度的均匀性以及产品的装坯工艺，E(U)形磁芯在装盒时可将坯件的腿朝上放置以减少变形，还可采取成型时压制成"日"字或"口"字形坯件，烧结后再切割成E或U形磁芯，这样可有效地防止这类磁芯的变形。
(三)尺寸超差尺寸超差是指产品烧结后的尺寸(磨加工面除外)超过了产品所规定的尺寸公差允许范围。
从工艺规定来说，产品的电磁性能所需的最佳烧结温度应该与产品合格尺寸所要求的烧结温度相一致，然而实际生产中，由于种种原因二者有时不能统一，有时需将产品尺寸烧在公差的上限或下限，性能才合格。
此时，则易容易发生尺寸超差的质量问题。
除上述原因外，产生尺寸超差的原因还有：1．烧结温度不当；2．坯件粉料的预烧温度偏高或偏低，成型坯件的重量一致性差；3．成型模具长时间使用后，模具的某些零件磨损大，造成产品的个别尺寸超差。
此外，烧结过程中物相变化的系统研究对产品质量的控制十分重要。
对于石榴石以及某些六角铁氧体，在其生成反应过程中，先生成某些中间产物。
例如由Fe2O3，BaCO3，Co3O4制备Co2Z（Ba3Co2Fe24O41），经XRD物相分析发现共经历S、F、M、Y四个中间产物，最后才生成"Z"相，且Z相的成相区间较窄，对烧结过程相态变化的研究对于烧结制度的确定无疑具有指导意义。
