低功耗锰锌铁氧体系列材料的组合合成和高通量筛选方法

摘要

一种低功耗锰锌铁氧体材料组合合成和高通量筛选方法，靶标为频率100～500kHz范围内，功耗-温度特性优异的实用化低功耗锰锌铁氧体材料，通过调节Fe₂O₃、ZnO和Mn₃O₄的比例，改变球磨时间、预烧温度、烧结温度和烧结气氛，制备出大量的锰锌铁氧体材料，建立起一个样品库，采用由计算机控制的功耗—温度等磁特性测试系统进行性能测试，建立样品的成分—制备工艺—磁性能的数据库，对基本满足靶标要求的材料进行二次筛选，获得符合靶标要求的先导材料，然后再进行规模化试制。本发明可以大大缩短低功耗锰锌铁氧体材料的研制周期，特别适合于制备多组元复杂掺杂的低功耗锰锌铁氧体材料，快速地发现性能优异的低功耗锰锌铁氧体材料。

主权项

1、一种低功耗锰锌铁氧体系列材料组合合成和高通量筛选方法，其特征在于包括如下具体步骤：(1)确定靶标为在100～500kHz频率范围内满足下列性能要求的低功耗锰锌铁氧体磁性材料：初始磁导率2500≥μi≥1800，饱和磁化强度Bs：25℃时，550mT≥Bs≥450mT；100℃时，440mT≥Bs≥380mT，剩余磁化强度Br：100mT≤Br≤140mT，80℃时的单位功耗Pc：频率100KHz，磁场100mT，60kw/m3≤Pc≤80kw/m3，频率300KHz，磁场100mT，300kw/m3≤Pc≤330kw/m3，频率400KHz，磁场50mT，90kw/m3≤Pc≤120kw/m3，频率500KHz，磁场50mT，120kw/m3≤Pc≤150kw/m3，居里温度Tc：320℃≥Tc≥270℃，矫顽力Hc：18A/m≤Hc≤25A/m；(2)材料库设计：取材料组分为Fe2O3、ZnO和Mn3O4，其中Fe2O3的摩尔百分含量为51.8～56.7％，Mn3O4的摩尔百分比范围为35.8～38.7％，其余为ZnO；在预烧温度范围800～950℃内选取5～10个温度点，烧结温度范围1100～1200℃内选取5～10个温度点；(3)材料库建立：采用陶瓷工艺，经配料、混合、预烧、粉碎、成型和烧结，制成样品，建立材料库；(4)材料库表征：对材料库中制备好的大量样品进行温度—功耗测试和磁性能表征，测试数据包括材料的初始磁导率、饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力、居里温度；(5)建立性能数据库：对材料性能测试所取得的大量数据，根据材料的物理特性、实验规律、实验数据和相关结果，建立样品的成分—制备工艺—物理性能的数据库；(6)材料初选：根据采集到的大量数据，筛选出材料库中功耗性能合乎要求的材料，记录其相关的成分和工艺，筛选的材料条件为：初始磁导率大于1000，频率100KHz，磁场100mT下功耗小于120kw/m3，频率300KHz，磁场100mT下功耗小于500kw/m3，频率400KHz，磁场50mT下功耗小于200kw/m3，频率500KHz，磁场50mT下功耗小于250kw/m3；(7)二次制备和筛选材料：对初选出的低功耗锰锌铁氧体材料，分析其成分、制备工艺、材料结构、物理和化学性能，对材料的组分和制备工艺条件再次进行组合优化设计，以进一步缩小材料库的范围，然后进行第二轮的低功耗铁氧体磁性材料库的组合设计和制备，筛选出满足靶标要求的低功耗锰锌铁氧体先导材料；(8)针对筛选出来的先导材料，对市场需要的各个温度段的低功耗锰锌铁氧体磁性材料进行规模化试制。