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，嚴格控制主配方和生產工藝，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，MgCuZn鐵氧體材料的阻抗特性較好。

關鍵詞MgCuZn鐵氧體阻抗探討

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

中圖分類號：TQ174文獻標識碼：B

隨著電子技術的日益發展，特別是數字技術的飛速發展，世界各國對電子設備抗電磁干擾(EMI)的能力非常重視。如何降低電子設備的電磁波干擾成為一項新的研究方向。

抗EMI鐵氧體主要是利用鐵氧體材料獨特的復數磁導率產生的磁損耗機理。鐵氧體在交變磁場使用時，其磁導率μ不再是實數而是復數，復數磁導率μ=μ′-jμ″。既有磁能的儲存(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動的阻尼(弛像機制)產生的，為磁吸收。隨著頻率的上升，復數磁導率的虛部(μ″)增大，損耗增大。

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

1實驗

1.1原材料

原材料的優劣對制備出高電磁性能的材料起到關鍵的作用，選擇材料一般從化學性能和物理性能兩個方面考慮。化學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。在本實驗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種配方進行試驗。指標要求起始磁導率μi=600(1±10%)，以通用產品RH14.2×6.35×28.5為例，在10MHz時的單匝阻抗Z1≥90Ω；在25MHz時的單匝阻抗Z2≥150Ω；在50MHz時的單匝阻抗Z3≥190Ω；在100MHz時的單匝阻抗Z4≥240Ω；在200MHz時的單匝阻抗Z5≥290Ω。

1.3試驗方法

嚴格按照配方稱料混合，一次球磨后烘干，烘干料于800℃下預燒，然后再進行二次球磨、烘干，最后進行適當的摻雜，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。

1.4試驗測量

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

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

2結果與分析

表1為不同材料配方燒結溫度為1050℃時的產品測試結果。

表1　不同材料配方燒結溫度為為1050℃時的測試結果

由表1可以看出：

1)磁導率隨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≥100MHz后不斷下降。

表2為材料配方B在不同燒結溫度時產品測試結果。

由表2可以看出：

1)燒結溫度對MgCuZn鐵氧體材料的起始磁導率和阻抗特性有一定的影響；

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

表2　材料配方B在不同燒結溫度時測試結果

3結論

1)CuO含量對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含量的差異而表現出不同的性能；

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

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