宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料

1 引言
高磁导率MnZn铁氧体作为一种功能材料，广泛应用于通讯、电视、航天技术、计算机技术、电子设备及其他电子信息产业中，用作各种电感器、电子变压器、扼流器、抑制器和滤波器等。近年来，高磁导率软磁铁氧体的产量占软磁铁氧体总产量的30％以上。
科技的发展，人类活动范围的增加，极大的拓展了电磁器件的应用范围，如在极地探险，深海探测等恶劣环境下的应用；现代通信设备的户外设施，如中继器、微波接力站等设备器件中，这些都要求设备在严寒和酷热环境下，都能稳定可靠地工作。因此很多客户都要求电磁材料在-40℃~80℃，甚至到125℃的宽温范围，磁导率都能满足要求，这就要求材料从低温到高温都具有较高的磁导率。另外，在汽车电子中，要求器件在-40℃~140℃温度范围内能稳定的工作，一般高导铁氧体材料很难兼顾宽温磁导率和高居里温度的要求。
TLD5i材料是我司根据市场需求，新开发的宽温高磁导率MnZn铁氧体软磁材料，具有低温(-40℃)磁导率高、饱和磁通密度高、居里温度高等特点。
2 制备过程
TLD5i材料采用传统的氧化物法制备粉料，采用陶瓷生产工艺制作样品。以工业纯级氧化铁、氧化锰、氧化锌为主要原料，按配方称量，在砂磨机中湿法混合、干燥后预烧(850℃, 3h)，冷却后掺入杂质进行砂磨粉碎(400r/min, 120min)，烘干后，加入8％的PVA造粒，压制成型；采用平衡氧分压法在钟罩炉中烧结，终烧温度1420℃，保温4~6h。
在进行材料性能判定时，用φ25×15×7.5mm环作为标准样环。采用HP-4284A型号LCR测试仪测量样品电感、Q值，进而计算磁导率和比损耗因数；采用联众MATS-2010SD软磁直流测量仪测试样品B-H曲线，采用江南XJL-03金相显微镜观察样品表面微观结构。
3 TLD5i材料性能
表1为TLD5i材料与TLD5材料[1]（为我司先期开发的MnZn铁氧体宽温材料）电气性能对比表，从中可以看出：TLD5i材料低温(-40℃)磁导率达到4500以上，常温磁导率为5500左右；居里温度在145℃以上，可以满足汽车电子应用中高居里温度的要求；饱和磁通密度达到410mT以上，使材料能够应用到更高磁场强度场合，拓宽了材料的应用范围。
图1为TLD5i材料样品的常温μi-f曲线，从中可以看出：TLD5i材料样品在频率为10kHz时，磁导率在5500左右，频率为300kHz时，磁导率有最大值约为6500，表明TLD5i材料样品磁导率频率特性较好，可以在较高频率下使用。图2为TLD5i材料样品的μi-T曲线，从中可以得出：TLD5i材料样品在-40℃时，磁导率大于4500；在-40℃~100℃温度范围内，产品磁导率保持在4500~6000范围内，表明磁导率温度稳定性好，可以在较宽的温度范围内使用；居里温度高，达到155℃。图3为TLD5i材料产品的B-H曲线，从图中可以得出：TLD5i材料产品Bs较高，在25℃时达到460mT，100℃时也达到290mT。
4 TLD5i材料产品微观结构
产品性能除了与材料的配方有关外，还与产品微观结构密切相关[2]。图4为TLD5i材料产品的微观结构照片，从图4中可以看出：产品粒径较均匀，平均粒径在约为16-18μm。良好的微观结构是材料性能保证的必要条件，粒径过小，难以获得较高的磁导率，粒径过大，则电阻率低，比损耗等性能达不到要求。
5 TLD5i材料应用简介
TLD5i材料在-40℃~100℃磁导率稳定，可以用在现代通讯设备的户外设施，如微波接力站、光缆水下设备等中的器件上；TLD5i材料较高的居里温度，可应用在汽车电子中。宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料可应用于电子电路宽带变压器，综合业务数字网(ISDN)、宽域网(WAN)、背景照明等领域的脉冲变压器，抗电磁波滤波器等领域。TLD5i材料被制作成T型、EE型、EI型等多种型号产品。图5为TLD5i材料EE型产品应用实例，图5(a)为电子变压器用器件，图5(b)为滤波电感用器件。
6 讨论
通过对宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD5i材料产品性能、微观结构及产品应用三方面综合分析可知：TLD5i新材料磁导率较高，宽温特性好，在-40℃时磁导率大于4500，在-40℃～100℃温度范围内磁导率保持在4500～6000范围内，适用于温差较大场合，如通信设备的户外设施，汽车电子等器件中。
参考文献
[1] http://en.tdgcore.com/foreground/mnzn.pdf, 天通控股产品名录
[2] 黄永杰. 磁性材料[M]. 成都: 电子工业出版社, 1994.

作者简介
王鑫，男，26岁，2011年4月毕业于南京航空航天大学，获应用化学工学硕士学位，2011年至今，在天通控股股份有限公司从事软磁铁氧体开发工作。