第四章軟磁鐵氧體的制備

1、LOGO 第四章第四章 軟磁鐵氧體的制備軟磁鐵氧體的制備 主講教師：賈利軍 E-mail: Mobile辦公室：211大樓612 2013年3月 中國(guó)成都 Mar. 2013, Chengdu, China. 第四章 軟磁鐵氧體的制備 軟磁鐵氧體的發(fā)展現(xiàn)狀軟磁鐵氧體的發(fā)展現(xiàn)狀 1. 軟磁鐵氧體的材料性能軟磁鐵氧體的材料性能 2. MnZnMnZn鐵氧體的制備鐵氧體的制備 3. NiZnNiZn鐵氧體的制備鐵氧體的制備 4. 軟磁鐵氧體的分類 軟磁鐵氧體產(chǎn)品種類: 尖晶石- MnZn,NiZn,LiZn,MgZn 六角鐵氧體-Y-, Z-型 軟磁材料-矯頑力很低，既容易

2、被外場(chǎng)磁化，又容易退磁的強(qiáng)磁材料。 主要用于電磁能的轉(zhuǎn)換。 高磁導(dǎo)率材料(i = 2000-4104)：低頻、寬頻帶變壓器及小型脈沖變壓器 低損耗材料：電源磁芯,高功率場(chǎng)合; 低損耗高穩(wěn)定性材料:通信濾波器磁芯; 高頻大磁場(chǎng)材料：空腔諧振器、高功率變壓器等 功率鐵氧體（高Bs）材料：開關(guān)電源及低頻功率變壓器 高密度記錄材料：用做錄音,錄象磁頭; 電波吸收體材料：吸收電磁波能量，廣泛應(yīng)用于抗干擾電子技術(shù) 等磁介材料：磁性基小型化天線 軟磁鐵氧體的應(yīng)用 說(shuō)明:1.磁芯規(guī)格：工字型426 2.磁芯材料：鎳鋅鐵氧體 3.電感外套為熱縮套管 0406工型電感工型電感 插件式功率電感 貼片式功率電感 軟磁

3、鐵氧體的應(yīng)用 電感器系列 直流-直流轉(zhuǎn)換變壓器 冷陰極管逆變器變壓器 軟磁鐵氧體的應(yīng)用 變壓器系列 共模濾波器共模濾波器( (立式立式) ) 共模濾波器共模濾波器( (臥式臥式) ) 常模抑制線圈 共模抑制線圈 軟磁鐵氧體的應(yīng)用 濾波器系列 寬溫高磁導(dǎo)率MnZn鐵氧體材料 新型室外漏電保護(hù)器新型室外漏電保護(hù)器 軟磁鐵氧體的應(yīng)用 當(dāng)通電時(shí)，由于溫度低于熱敏鐵氧體的居里溫 度，永磁體的磁力線集中通過(guò)熱敏磁塊，產(chǎn)生吸 力，并克服彈簧拉力將它吸住，結(jié)果二塊導(dǎo)電銅 塊接觸，接通電源，整個(gè)電路通電，開始加熱。 當(dāng)容器內(nèi)溫度超過(guò)熱敏磁塊的居里溫度時(shí)，則 由亞鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?。此時(shí)永磁體熱敏磁塊 失去吸力，

4、由于彈簧的拉力使它分開，于是停止 加熱，開始降溫。 自動(dòng)控溫器 軟磁鐵氧體的應(yīng)用 第四章 軟磁鐵氧體的制備 制備軟磁鐵氧體的工藝流程工藝流程如下： 物質(zhì)的磁性 描述材料性質(zhì)的主要參數(shù)： 內(nèi)稟磁性：飽和磁化強(qiáng)度；居里溫度； 磁晶各向異性；磁致伸縮系數(shù)； 技術(shù)磁性：磁導(dǎo)率；矯頑力； 剩余磁化強(qiáng)度；損耗； 物質(zhì)的磁性 1.起始磁導(dǎo)率I L：電感量（mH）；R：電阻；h、Di、Do：樣品高，內(nèi)徑，外徑 2.磁損耗: 品質(zhì)因素：Q=L / R; 損耗角正切：tg=1/Q; 比損耗系數(shù): tg /i =1/iQ 一般材料i Q =常數(shù). 3.溫度穩(wěn)定性: 溫度系數(shù) 比溫度系數(shù)：u/i H B H i 0

5、lim refref refe 7 2 10 )ln(2 i o D D hN L 1 2 2 9 10 r r hInN R X 物質(zhì)的磁性 4.減落:磁性體經(jīng)過(guò)完全退磁后，放置在無(wú)機(jī)械和熱干擾的環(huán)境中， 其起始磁導(dǎo)率隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象，減落是可逆的，有規(guī)律可循。 5.磁老化：磁性材料經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間后，由于種種原因引起其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 變化而導(dǎo)致起始磁導(dǎo)率下降的現(xiàn)象，這種變化時(shí)不可逆的。 6.截止頻率fr: 由于疇壁或自然共振,迅速下降致所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn) ,衡量材料應(yīng) 用頻率的上限. max 2 1 rr 物質(zhì)的磁性 物質(zhì)的磁性 結(jié)構(gòu)敏感特性 磁導(dǎo)率和矯頑力磁導(dǎo)率和矯頑力相對(duì)于晶體缺陷（雜質(zhì)）的行為十

6、分敏感， 從而易受加工及熱處理的影響。 ( (一一) )起始磁導(dǎo)率的理論概述起始磁導(dǎo)率的理論概述: : =-j (高，低，即要求Q值高，tg小或Q值高。) 在可逆轉(zhuǎn)動(dòng)磁化情況下，有 或 在可逆壁移磁化情況下，當(dāng) 1摻雜物和空泡對(duì)壁移起主要阻礙作用時(shí)，有 2應(yīng)力對(duì)壁移起主要作用時(shí)，有 起始磁導(dǎo)率 理論上提高磁導(dǎo)率的條件: 1.必要條件： 1.Ms要高( Ms2 ); 2.k1, s0; 2.充分條件: 1.原料雜質(zhì)少, ; 2.密度要提高 ( P ),即材料晶粒尺寸要大( D ); 3.結(jié)構(gòu)要均勻 (晶界阻滯); 4.消除內(nèi)應(yīng)力 s ; 5.氣孔,另相 (退磁場(chǎng)) 起始磁導(dǎo)率 （二）提高i 的方

7、法 提高材料的Ms 尖晶石鐵氧體 Ms = | M B - MA| 1.選高M(jìn)s的單元鐵氧體 如:MnFe2O4(4.6-5 B); NiFe2O4 (2.3 B) 2.加入Zn,使M As 降低 另外:CoFe2O4 (3.7 B)磁晶各向異性 Fe3O4(4 B) 電阻率低,K也較大 Li0.5Fe2.5O4(2.5 B) 燒結(jié)性差,10000C, Li揮發(fā) 起始磁導(dǎo)率 降低 k1和s 1.選L=0的單元鐵氧體; MnFe2O4 , Li0.5Fe2.5O4,MgFe2O4 2.選擇L被淬滅; NiFe2O4 ,CuFe2O4 3.離子取代降低k1, s 加入Zn2+,沖淡磁性離子的磁各向

8、異性 加入Co2+:一般鐵氧體k10,正負(fù)k補(bǔ)償； 引入Fe2+,Fe2+在MnZn表現(xiàn)為正k,可正負(fù)補(bǔ)償調(diào)整k; 加入Ti4+, 2Fe3+ Fe2+Ti4+; 高磁導(dǎo)率的成分范圍 起始磁導(dǎo)率 (三)顯微結(jié)構(gòu)： 1.結(jié)晶狀態(tài): 晶粒大小、完整性、均勻性； 2.晶界狀態(tài): 厚薄、氣孔、另相； 3.晶粒內(nèi)氣孔,另相: 大小、多少和分布； 高材料:大晶粒,晶粒均勻完整,晶界薄,無(wú)氣孔和另相 (四)內(nèi)應(yīng)力對(duì)的影響： 1.磁化過(guò)程中的磁致伸縮引起，它與s 成正比； 2.燒結(jié)后冷卻速度太快，晶格應(yīng)變和離子、空位分布不均勻而產(chǎn)生畸變； 3.氣孔、雜質(zhì)、另相、晶格缺陷、結(jié)晶不均勻等引起的應(yīng)力，與原材料純 度

9、和工藝有關(guān)。 起始磁導(dǎo)率起始磁導(dǎo)率 起始磁導(dǎo)率 1.原材料：純度高、活性好、雜質(zhì)少原材料：純度高、活性好、雜質(zhì)少,對(duì)MnZn材料而言粒度最好在0.150.25 m范圍內(nèi)。特別注意半徑較的大雜質(zhì)混入； 2.配方除滿足高配方除滿足高M(jìn)s，更重要是滿足，更重要是滿足k1 0, s 0；一般當(dāng)要求i在5000以下 時(shí),可以加入必要的添加劑如 CaO, TiO2, LaO,CuO, Bi2O3, B2O3, BaO,V2O5,ZrO2 等，以改善損耗特性及其它性能的作用 3.保證獲得高密度及優(yōu)良顯微結(jié)構(gòu)保證獲得高密度及優(yōu)良顯微結(jié)構(gòu)，造成磁化過(guò)程以壁移為主。用二次還原 燒結(jié)法和平衡氣氛燒結(jié)法是獲得穩(wěn)定優(yōu)良

10、性能必不可少的條件； 4.采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囘M(jìn)一步改善顯微結(jié)構(gòu)性能促使均勻化采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囘M(jìn)一步改善顯微結(jié)構(gòu)性能促使均勻化，消除內(nèi)應(yīng)力，消除內(nèi)應(yīng)力， 調(diào)節(jié)離子、空位的穩(wěn)定分布狀態(tài)。調(diào)節(jié)離子、空位的穩(wěn)定分布狀態(tài)。 起始磁導(dǎo)率起始磁導(dǎo)率 起始磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率的頻率穩(wěn)定性磁譜 f r r 12 3 4 一般軟磁鐵氧體材料的磁譜 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 影響磁譜的因素 1.疇壁共振： m 有效質(zhì)量； ：勁度系數(shù) ：為疇壁在其能谷中離開最低能量的平衡位置時(shí)所受到的回復(fù)力大 小的量度，是一個(gè)結(jié)構(gòu)靈敏常數(shù) 2.自然共振: 外加交變場(chǎng)，磁晶各向異性場(chǎng)和退磁場(chǎng)聯(lián)合作用； 1.單疇:r = rHk

11、2.多疇:Hk r (Hk+Ms); ( i-1) fr = (1/3) Ms - snock公式公式; m r 2 1 2 1 2 1 D Msrfr i -Nado公式 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 鐵氧體磁譜分區(qū)： 1.低頻( f1010Hz)-交換區(qū) L=n/2 f c 舉例： f=106Hz，=103， =30，=173cm 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 提高fr的方法 1.降低ZnO含量i ，f r 2.選k1較高的材料為高頻材料； f1MHz,以MnZn為主; f 1MHz,以NiZn為主; f 100MHz,以平面六角結(jié)構(gòu)材料為主; 3.加入磁晶各向異性很強(qiáng)的離子 Co2+ 1凍結(jié)疇壁的移動(dòng),提高疇壁共振

12、頻率 2形成Co2Y相,增大材料的磁晶各向異性; 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 4. 加入低熔點(diǎn)物質(zhì)PbO,CuO 摻入低熔點(diǎn)物質(zhì)，可使T燒降低150200C;提高密度, 細(xì)化晶粒, 磁化過(guò)程 主要以疇轉(zhuǎn)為主,在MnZn,NiZn中都可以運(yùn)用; 5. 降低燒結(jié)溫度,細(xì)化晶粒; 形成多孔細(xì)晶粒結(jié)構(gòu):利用形狀各向異性,退磁場(chǎng)作用 (氣孔),在NiZn 中普遍 采用； 6.應(yīng)用時(shí): 對(duì) k10(s0(s0)壓力; 開氣隙,使i; 加直流偏磁場(chǎng)(固定疇壁); 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性（組成和熱處理） 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 *改變氧化鐵的含量能改變鐵氧體的溫度不穩(wěn)定性 磁化強(qiáng)度的溫度敏感性磁化強(qiáng)度的溫度敏感性 磁

13、導(dǎo)率的穩(wěn)定性 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 提高提高 i溫度穩(wěn)定性降低溫度系數(shù)的可能途徑有溫度穩(wěn)定性降低溫度系數(shù)的可能途徑有： (1)利用正負(fù)磁晶各向異性抵消產(chǎn)生第二峰，控制峰值位置使在工作區(qū)間 內(nèi)具有較低的溫度系數(shù)。 Fe+2 ;含Co的一些混合鐵氧體 (2)非磁性離子的置換改善溫度系數(shù) 如以Al3+等非磁性離子來(lái)置換Fe3+，可以使各向異性常數(shù)減少，從而改 善溫度系數(shù)。 (3)利用形狀退磁因子來(lái)改善溫度系數(shù) 退磁場(chǎng)的存在將會(huì)使值下降，值增加以及穩(wěn)定性增加-氣隙 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 磁導(dǎo)率的時(shí)間穩(wěn)定性 (老化;減落） 造成減落的原因是由于在晶格中離子的擴(kuò)散和重新排列，它與二 價(jià)鐵離子濃度和陽(yáng)離子空位有關(guān)。為了

14、穩(wěn)定性能處在配方上精確控制 成分和摻雜(如CaO、SiO2、Ta2O5、ZrO2等)以及在工藝上采用平衡氧氣 氛燒結(jié)控制之外，還可以把剛出爐的產(chǎn)品在烘箱中加熱到100-200， 保溫24h. 磁導(dǎo)率的穩(wěn)定性 軟磁鐵氧體的損耗 p 概述 產(chǎn)生原因:軟磁材料在弱交變場(chǎng),一方面會(huì)受磁化而儲(chǔ)能,另一方面 由于各種原因造成B落后于H而產(chǎn)生損耗,即材料從交變場(chǎng)中吸收能 量并以熱能形式耗散. )sin( ),cos( 00 m m m m H B H B che tantantantan caBef m i tan2 p 磁損耗分類: 非共振區(qū)（損耗較?。? 1.渦流損耗; 2.磁滯損耗; 3.剩余損耗;

15、共振區(qū)（損耗較大）: 4.尺寸損耗; 5.疇壁損耗; 6.自然共振 軟磁鐵氧體的損耗 （1）渦流損耗 由于電磁感應(yīng)引起渦流而產(chǎn)生。一般鐵氧體很高時(shí),可忽略渦流 損耗;對(duì)高材料，由于Fe2+含量較高，（ =10-210m），渦流損耗 較大。 降低渦流損耗的有效方法是:提高(晶粒內(nèi)部的,晶界的) eff d i i e 22 3 1tan2 軟磁鐵氧體的損耗 晶粒內(nèi)部: 防止Fe2+出現(xiàn),如配方中Fe2O350mol%則在 還原氣氛下燒結(jié);主要在高頻NiZn要防止Fe2+產(chǎn)生,則在氧氣氛下燒結(jié); 采用缺鐵配方, Fe2O3 n型導(dǎo)電; 加入適量的Mn2+,Co2+,抑制Fe2+; 原因:Mn2+,

16、Co2+的電子擴(kuò)散激活能高于Fe2+,使得即使存在部分Fe2+也 使 . Mn2+,Co2+在高溫?zé)Y(jié)中具有比Ni對(duì)氧的親和力還要強(qiáng),由二 價(jià) 三價(jià),而低溫還原性強(qiáng)由三價(jià)二價(jià)； 降低T燒, 因Fe2+ 隨 T燒而(高溫時(shí)O2少); 軟磁鐵氧體的損耗 提高晶界的(主要對(duì)MnZn) 對(duì)于高材料,只能選擇添加劑; 二次球磨加入:CaO SiO2、V2O5 SiO2、 BaO SiO2;如 SiO2 量偏高,不能再加,否則將引起異常晶粒生長(zhǎng); 加入 Nb2O3、TaO、PbO、LaO、CuO 可降低T燒 ,促進(jìn)晶粒細(xì)化, 晶界增多,提高電阻率; 加入TiO2, 即使 Fe2+ 限制在 Ti4+ 附近,

17、 防止Fe2+Fe3+ +e導(dǎo) 電機(jī)構(gòu)形成; 燒結(jié)后熱處理使晶粒表面吸氧: Fe2+ Fe3+(3000C以上) 軟磁鐵氧體的損耗 （2）磁滯損耗 指軟磁材料在交變場(chǎng)中存在不可逆磁化而形成磁滯回線，所 引起材料損耗，大小正比于回線面積. 原因:不可逆的壁移,使B落后于H. 降低損耗的方法: 1.低場(chǎng)下,防止不可逆磁化過(guò)程產(chǎn)生,降低損耗與提高i的方法 一致;但同時(shí)應(yīng)注意 防止不可逆壁移的出現(xiàn) 2.高場(chǎng)下,使不可逆磁化過(guò)程盡快完成,減少磁滯回線面積. 軟磁鐵氧體的損耗 磁滯損耗的表達(dá)式： 其中 ; b= di /dH (b為瑞利系數(shù)) 1.如 b不變,在相同的Bm條件下, i, 但當(dāng)i ,往往仍可

18、使b。 2.如 i不變,使b 即減少不可逆壁移所占比例， 。 因此使晶 粒尺寸,并使k10,使磁化以可逆壁移、疇轉(zhuǎn)為主。（如叵明伐效應(yīng)凍 結(jié)壁，不可逆壁移難于發(fā)生） mmm ii n BBaB btg 3 3 8 3 3 8 i b a i n tg i n tg 軟磁鐵氧體的損耗 從上面看出, 降磁滯損耗方法： （一）在低場(chǎng)作用下： 1.tgn與 i 一致,即要使可逆磁化為主: 2.但隨i 不可逆磁化易產(chǎn)生,即b ,故須采用 i 與不 一致的方 法: 晶粒較小,均勻,完整;晶界相對(duì)較厚,氣孔少。 舉例： 在MnZn中,如用Ti4+取代部分Fe3+，Ti4+取代使 k10；可降低T燒,， 晶粒

19、生長(zhǎng)較小，氣孔率低; 在NiZn中加入Co(少量)形成Ku(單軸各向異性);產(chǎn)生叵明法效應(yīng): 等導(dǎo)型;蜂腰型(在弱場(chǎng)下）； 軟磁鐵氧體的損耗 （二）在強(qiáng)場(chǎng)作用下: 加速不可逆磁化的發(fā)生(在小H發(fā)生)要Hc小, i,使磁滯回線面積 : 配方原則: k10, s 0原料要求純,活性好,與i 一致(高 材料); 工藝原則: 高密度,較大晶粒,均勻,完整,無(wú)異相摻雜,內(nèi)應(yīng)力; 晶界薄而整齊,氣孔少;與高Bs材料基本一致； 軟磁鐵氧體的損耗 一般情況下： Fe2+ =Fe3+ e 通過(guò)電子擴(kuò)散,Q低，后效損耗發(fā)生在低溫( - 100 -200oC);但 Ni2+ = Ni3+ e ，Co2+ = Co3

20、+ e 通過(guò)電子的擴(kuò)散Q高,發(fā) 生于室溫; Fe2+ =Fe3+ 通過(guò)空位擴(kuò)散,出現(xiàn)在室溫; 對(duì)某種鐵氧體,在某一溫度和頻率下,具有一損耗最大值; f上升， 損耗峰移向高溫; 因此控制后效損耗，從工藝上，防止Fe2+ 和 Fe3+通過(guò)空位擴(kuò)散。 MnZn氣孔少,損耗小;NiZn 氣孔多,損耗大; 從應(yīng)用上: 避開峰值時(shí)f (T一定);避開峰值時(shí)T( f一定); 軟磁鐵氧體的損耗 （3）剩余損耗 軟磁材料除渦流損耗和磁滯損耗以外的一切損耗，在低頻弱場(chǎng), 主要是磁后效損耗，在高頻場(chǎng),共振尾巴延伸致低頻場(chǎng); 磁后效決定于: 擴(kuò)散離子與空位濃度;與工作溫度、頻率有關(guān); 擴(kuò)散弛豫時(shí)間: = 1 / (9

21、.6 f exp(-/T) f:晶格振動(dòng)頻率; :擴(kuò)散離子濃度; :激活能; 離子激活能高,環(huán)境溫度T低,則 遠(yuǎn)較應(yīng)用頻率對(duì)應(yīng)的 長(zhǎng)，損耗 小; 軟磁鐵氧體的損耗 軟磁鐵氧體的制備 vMnZn鐵氧體的制備鐵氧體的制備 1.配方配方 v 高磁導(dǎo)率鐵氧體的基本配方高磁導(dǎo)率鐵氧體的基本配方 v 高導(dǎo)MnZn鐵氧體材料基于i與Ms和K1, s，等參數(shù)之間的關(guān)系： v 提高M(jìn)s值：通過(guò)離子置換可以在一定范圍內(nèi)增加Ms值，但變化幅度有 限，另外非磁性離子的加入會(huì)使居里點(diǎn)下降，因此不是有效的方法。 v 降低K1、s值的途徑有：非磁性離子如Zn、Cd等的置換；抵消法。對(duì)多 數(shù)鐵氧體，其K10，s0，F(xiàn)e3O4

22、的s0，F(xiàn)e2+對(duì)K1的 貢獻(xiàn)是使K10，因此可以采用正負(fù)抵消的辦法制備復(fù)合鐵氧體，使K1、s 趨于零。由于含Co鐵氧體會(huì)導(dǎo)致K2的增大，故通常采用的方法是控制 Fe2+。降低值；減少夾雜物，提高密度，增大晶粒尺寸。 v 參考配方-Fe2O3：50.555.5，MnO:16.535.5；ZnO:14.028 (2)功率鐵氧體的基本配方功率鐵氧體的基本配方 功率鐵氧體材料的初始磁導(dǎo)率i和振幅磁導(dǎo)率a相對(duì)較高，飽和磁通密度 Bs以及高溫Bs較高，剩余磁通密度Br相對(duì)較低，居里點(diǎn)Tc較高，功耗Pc較低 及功耗谷點(diǎn)溫度Tp較高，工作頻率較高因而電阻率較高。 iT曲線第二峰位置T0對(duì)功率鐵氧體至關(guān)重要，

23、合適的T0值可使功率鐵氧 體在工作溫度范圍內(nèi)具有較低的損耗。MnZn鐵氧體的T0與Fe2+含量y有如下 經(jīng)驗(yàn)公式：T0/Tc0.882.9y (0y0.2)。 Ca、Si、Ti、Co等離子作添加物外，其它還有添加Al2O3以改善溫度穩(wěn)定 性，添加WO3、P2O3、CuO等以促進(jìn)良好的顯微結(jié)構(gòu)。 參考配方為：Fe2O3 75wt%、ZnO 23wt%、CoO 1wt%、Al2O3 0.5wt%、SiO2 0.1wt%、CaO 0.4wt%，其性能為Bs=500mT(25C)，Bm=400mT（100C， H=2000A/m），Br=80mT，Hc=150A/m，=70。 軟磁鐵氧體的制備 (3)

24、(3)添加物的選用添加物的選用 CaO、SiO2 Ca2+離子半徑大（1.06），富集于晶界，生成非晶質(zhì)的中間相，從而增 進(jìn)晶界電阻率，降低損耗，提高值。少量Ca的添加，可以基本上不影響 初始磁導(dǎo)率以及磁滯與剩余損耗，而顯著地降低渦流損耗，使值大幅度 提高；過(guò)量的Ca添加會(huì)使i值下降。添加Ca2+后，減落有所增加。為了提 高材料的Q值，同時(shí)改善穩(wěn)定性，通常將CaO與SiO2、GeO2、Ta2O5、 V2O5、SnO2、In2O3、ZrO2、Nb2O3等高價(jià)離子合并使用。 CaO-SiO2組合可 以顯著地增加MnZn鐵氧體的電阻率，從而降低損耗因數(shù)。SiO2含量不宜過(guò) 大（低于0.05wt%），

25、否則促使晶粒非連續(xù)長(zhǎng)大。 軟磁鐵氧體的制備 lTi4+、Sn4+、Ge4+、V5+等高價(jià)離子等高價(jià)離子 高價(jià)離子進(jìn)入尖晶石晶格時(shí)，為了滿足電中性原則，必然有相應(yīng)的 Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+，F(xiàn)e2+在尖晶石結(jié)構(gòu)中從優(yōu)于B位，由于高價(jià)微擾效應(yīng)， 存在非零的軌道矩，對(duì)磁晶各向異性有弱的正的貢獻(xiàn)，從而有可能在 低于居里溫度下存在K1=0點(diǎn)，在iT曲線上出現(xiàn)第二峰。 Ti與Si、Mn在晶界生成另相，形成厚度約為2nm的晶界層，此外， Ti將滲透到晶粒內(nèi)部，且分布不均勻，所以Ti與近鄰的Fe離子濃度分布 不均勻，從而導(dǎo)致局域K1值的不一致，反映在iT曲線上必然比較平 坦。將Ti添加到MnZn鐵氧體中會(huì)產(chǎn)生

26、相應(yīng)的Fe2+，電阻率不但未降低， 反而有所增加。Ti的添加對(duì)居里點(diǎn)溫度影響不大，飽和磁化強(qiáng)度隨Ti用 量增大而線性下降。 軟磁鐵氧體的制備 軟磁鐵氧體的制備 lCo2O3 Co2+的添加不僅對(duì)K1有影響，而且會(huì)使K2增加，因此高i材料往往不添 加Co2O3。將Co2+添加到富鐵的MnZn鐵氧體中可以顯著地改變iT曲線， Co2+與Fe2+在合適的組合條件下可以獲得十分平坦的iT曲線。 2.原料的分析與處理原料的分析與處理 (1)原料的含雜量 (2)原料的顆粒度與比表面積 軟磁鐵氧體的制備 氧化鐵原料的制備氧化鐵原料的制備 顏料用鐵紅 鐵鱗（或鐵屑） 鐵精礦 Ruthner法 通常采用稀鹽酸清

27、洗鋼材，廢液為氯化鐵溶液，首先在洗滌室與 熱交換器中進(jìn)行濃縮，然后將濃縮液噴入焙燒爐中進(jìn)行熱分解，氯氣 溶于水，成為再生的鹽酸，副產(chǎn)品氧化鐵為-Fe2O3 軟磁鐵氧體的制備 3.3.燒結(jié)氣氛的影響燒結(jié)氣氛的影響 (1)Mn的氧化 不同的氧氣氛下固相反應(yīng)的生成物不同： 在平衡氧氣氛中 在缺氧氣氛中 MnO+Fe2O3-aO(1-a)MnFe2O4+a(MnO,FeO) 在多氧氣氛中冷卻時(shí)將有一部分-Mn2O3、-Fe2O3脫溶析出，成為非磁性 的另相，對(duì)最終產(chǎn)品的磁性能影響甚大。 軟磁鐵氧體的制備 3.3.燒結(jié)氣氛的影響燒結(jié)氣氛的影響 (1)Mn的氧化 不同的氧氣氛下固相反應(yīng)的生成物不同： 在平

28、衡氧氣氛中 在缺氧氣氛中 MnO+Fe2O3-aO(1-a)MnFe2O4+a(MnO,FeO) 在多氧氣氛中冷卻時(shí)將有一部分-Mn2O3、-Fe2O3脫溶析出，成為非磁性 的另相，對(duì)最終產(chǎn)品的磁性能影響甚大。 (2) Fe2+的控制 軟磁鐵氧體的制備 實(shí)際鐵氧體的構(gòu)成為 Zn2+Mn2+Fe2+x-2Fe3+2（1+）O2-4+ 式中金屬離子數(shù)為3個(gè)，氧離子數(shù)為（4+）個(gè)，為達(dá)電價(jià)平衡，有2個(gè) Fe2+Fe3+，其中表示鐵氧體吸氧的程度，稱為氧化度。具有一定值的 MnZn鐵氧體，它本身具有放出氧氣的能力（氧分壓與溫度有關(guān)，1nP=- A/T+C），在一定溫度下，當(dāng)鐵氧體的氧分壓和氣氛中的氧分壓恰好相等 時(shí)，鐵