MgCuZn鐵氧體材料阻抗特性的探討

MgCuZn鐵氧體材料阻抗特性的探討

杜朋艷

(陜西金山電器有限公司陜西 咸陽712000)

摘要研究了CuO含量對(duì)MgCuZn(μi=600)鐵氧體材料阻抗特性的影響。采用高純度的原材料，嚴(yán)格控制主配方和生產(chǎn)工藝，制備出高阻抗特性的MgCuZn鐵氧體材料，CuO含量在10～12mol%的范圍內(nèi)，MgCuZn鐵氧體材料的阻抗特性較好。

關(guān)鍵詞MgCuZn鐵氧體阻抗探討

作者簡(jiǎn)介：*杜朋艷(1982-)，本科，助理工程師；主要從事軟磁材料的生產(chǎn)和研發(fā)。

中圖分類號(hào)：TQ174文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，特別是數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)電子設(shè)備抗電磁干擾(EMI)的能力非常重視。如何降低電子設(shè)備的電磁波干擾成為一項(xiàng)新的研究方向。

抗EMI鐵氧體主要是利用鐵氧體材料獨(dú)特的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率產(chǎn)生的磁損耗機(jī)理。鐵氧體在交變磁場(chǎng)使用時(shí)，其磁導(dǎo)率μ不再是實(shí)數(shù)而是復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率μ=μ′-jμ″。既有磁能的儲(chǔ)存(μ′)又有磁能的損耗(μ″)，這種損耗不是一般的渦流損耗，也不是磁滯損耗，而是由于磁化過程中磁距運(yùn)動(dòng)的阻尼(弛像機(jī)制)產(chǎn)生的，為磁吸收。隨著頻率的上升，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的虛部(μ″)增大，損耗增大。

普通MgZn鐵氧體材料在10～200MHz的阻抗值較低，難以滿足對(duì)抗電磁干擾的需求。筆者主要研究CuO含量對(duì)MgCuZn(μi=600)鐵氧體材料阻抗特性的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1原材料

原材料的優(yōu)劣對(duì)制備出高電磁性能的材料起到關(guān)鍵的作用，選擇材料一般從化學(xué)性能和物理性能兩個(gè)方面考慮?；瘜W(xué)性能主要指原材料的純度和活性；而物理性能主要考慮顆粒的形狀及大小等。在本實(shí)驗(yàn)中我們采用的原材料Fe2O3、MgO、ZnO、CuO純度均在99%以上。

1.2顆粒料配方

本試驗(yàn)采用缺鐵配方，配方中Fe2O3、MgO、ZnO、CuO的摩爾比為49.5∶12.5∶24∶14，保持Fe2O3和ZnO的含量不變，依次降低CuO的含量增加MgO含量制定合理的配方A、B、C、D(CuO的含量分別為14、12、10、8)共4種配方進(jìn)行試驗(yàn)。指標(biāo)要求起始磁導(dǎo)率μi=600(1±10%)，以通用產(chǎn)品RH14.2×6.35×28.5為例，在10MHz時(shí)的單匝阻抗Z1≥90Ω；在25MHz時(shí)的單匝阻抗Z2≥150Ω；在50MHz時(shí)的單匝阻抗Z3≥190Ω；在100MHz時(shí)的單匝阻抗Z4≥240Ω；在200MHz時(shí)的單匝阻抗Z5≥290Ω。

1.3試驗(yàn)方法

嚴(yán)格按照配方稱料混合，一次球磨后烘干，烘干料于800℃下預(yù)燒，然后再進(jìn)行二次球磨、烘干，最后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿诫s，添加9%的PVA做黏合劑，干壓成形，分別在1000℃×2.5h、1030℃×2.5h、1050℃×2.5h、1080℃×2.5h、1100℃×2.5h條件下燒結(jié)。

1.4試驗(yàn)測(cè)量

測(cè)試電壓為0.25V，測(cè)試頻率為10kHz，測(cè)試線徑為0.5mm.，繞線匝數(shù)為10匝，用LCR測(cè)試儀(HP4980A)測(cè)試產(chǎn)品的電感量L(μH)值。通過公式μi=10000L/〔2N2×h×ln(D/d)〕計(jì)算出μi的值：其中L為樣品測(cè)試的電感量，μH；N為樣品測(cè)試線圈的匝數(shù)，匝；h、D、d為分別表示樣品的高度、外徑及內(nèi)徑，mm。

在測(cè)試頻率為10MHz、25MHz、50MHz、100MHz、200MHz，測(cè)試線徑為0.5mm，長(zhǎng)度為120mm，繞線匝數(shù)1/2匝的條件下用阻抗測(cè)試儀(HP4987A)測(cè)試產(chǎn)品的阻抗值。

2結(jié)果與分析

表1為不同材料配方燒結(jié)溫度為1050℃時(shí)的產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果。

表1　不同材料配方燒結(jié)溫度為為1050℃時(shí)的測(cè)試結(jié)果

由表1可以看出：

1)磁導(dǎo)率隨CuO含量的降低有所降低;

2)從配方B開始阻抗隨CuO含量的降低而降低，配方A阻抗在<100MHz前與配方C基本相同，當(dāng)≥100MHz后不斷下降。

表2為材料配方B在不同燒結(jié)溫度時(shí)產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果。

由表2可以看出：

1)燒結(jié)溫度對(duì)MgCuZn鐵氧體材料的起始磁導(dǎo)率和阻抗特性有一定的影響；

2)在1050℃前起始磁導(dǎo)率和阻抗特性隨燒結(jié)溫度的升高而上升，在1050℃達(dá)到最佳，之后隨著溫度的升高，起始磁導(dǎo)率和阻抗特性反而下降。

表2　材料配方B在不同燒結(jié)溫度時(shí)測(cè)試結(jié)果

3結(jié)論

1)CuO含量對(duì)MgCuZn鐵氧體材料的阻抗特性有很大的影響，在相同工藝條件下材料因主配方中CuO含量的差異而表現(xiàn)出不同的性能；

2)CuO含量在10～12mol%范圍內(nèi)MgCuZn鐵氧體材料的起始磁導(dǎo)率和阻抗特性較好；

3)燒結(jié)溫度對(duì)MgCuZn鐵氧體材料的起始磁導(dǎo)率和阻抗特性也有一定的影響。試驗(yàn)表明CuO含量在10～12mol%范圍內(nèi)MgCuZn鐵氧體材料燒結(jié)溫度控制在1030～1080℃范圍內(nèi)。