高磁导率锰锌铁氧体磁芯制造工艺及应用
摘要：本文简单比较了高
介绍了锰锌铁氧体两种制造工艺，即共沉淀法和氧化法的不同特点。 介绍了美国、日本、欧洲各大公司高导环形磁芯的产品标准及应用前景。
关键词：软磁材料MnZn高
铁氧体共沉淀工艺环形磁芯的标准应用
1 简介
2000年，世界软磁铁氧体产量约为30万吨，其中镁锰锌（NiZn）铁氧体材料约占25%，镍锌（NiZn）铁氧体材料约占20%，锰锌（NiZn）铁氧体材料约占20%。 NiZn)铁氧体材料约占20%。 (MnZn)铁氧体占总产量的50%以上。目前工业生产的MnZn铁氧体主要包括：高磁导率铁氧体和高频低功耗铁氧体。 前者又称为高磁导率铁氧体、高频低功耗铁氧体。
铁氧体，后者也称为功率铁氧体。
在我国，20世纪60年代和1970年代，初始磁导率
5000已经算高了
铁氧体，虽然当时德国西门子已经开发出来
铁氧体材料，但由于居里温度只有40℃，一直没有实用化。20世纪90年代以后，人们通常
10000以上才叫高
铁氧体。 1996年在法国召开的第七届国际铁氧体会议（ICF7）上，TDK宣布开发出具有实用价值的铁氧体。
高磁导率锰锌铁氧体材料23000，堪称最高水平
铁氧体，但实际上最高的生产水平仍然是
是一种磁导率15000-18000的高磁导率锰锌铁氧体材料。 应用最广的是10000-15000宽频、宽温、高温。
锰锌铁氧体。
这篇文章是关于高
简要比较了铁氧体的共沉淀法和氧化法两种制造工艺，介绍了美国、日本、欧洲主要公司高磁导率环形磁芯的产品标准和应用前景。
2、两种工艺路线比较
目前国内外量产率较高
铁氧体磁芯有两种不同的制造工艺，即共沉淀工艺和氧化工艺。 其中，共沉淀工艺的生产规模在世界上也是罕见的，可以说具有中国特色。
共沉淀工艺路线是：将一定比例的铁、锰、锌与硫酸反应生成硫酸盐，然后加入碳酸氢氨和氨水在一定条件下发生化学反应，生成碳酸盐沉淀，然后冲洗纯化。 经预锻分解生成氧化物，用作生产高磁导率MnZn铁氧体的原料。 工艺流程为：选择原料→添加附加成分→溶解成分→过滤→碳酸盐共沉淀→脱水洗涤→配制浆料→喷雾干燥→预烧→砂磨机细磨→配制浆料→喷雾造粒→压片成型→烧结→研磨→清洗→检测。
共沉淀工艺的关键是：（1）溶解和纯化：将一定量的硫酸溶液加入到搪瓷反应釜中，然后依次加入铁、锰、锌，溶解后过滤、纯化，得到高浓度的硫酸溶液。硫酸盐溶液纯度； (2)共沉淀洗涤：将一定量的碳酸氢氨和氨水混合并加热到一定温度，然后缓慢加入硫酸盐溶液，产生沉淀，然后干燥、洗涤，形成共沉淀材料; (3)预锻成粉：共沉淀料经干燥后入窑预烧，初步形成铁氧体，然后砂磨、制浆、喷雾干燥、造粒，形成球团。 本发明的锰锌铁氧体共沉淀材料粉体粒度细、杂质少、活性好，有利于提高初始磁导率。 但由于颗粒尺寸细小，有的达到纳米级，给成型带来困难； 另外，产品一致性也很难控制，建线时环保要求比较高，需要较大的投资。
氧化物工艺通常也称为陶瓷工艺。 工艺流程为：原料精选→配方称量→干混→造粒→预烧→砂磨机细磨→浆料→喷雾造粒→压制成型→烧结→研磨→清洗→检测。 目前，有的厂家还采用两次喷雾造粒工艺，即在预烧前增加一次喷雾造粒工艺。 该工艺的特点是工序少，易于微机控制，可实现流水线化、文明化生产。 产品稠度较易控制，但有害杂质难以去除，初始磁导率不易提高。一般认为共沉淀工艺可以生产
18000及以上产品，而氧化工艺必须达到
15000也不容易。
3.高
环芯尺寸标准
由于环形磁芯，特别是小磁芯的输出较高
铁氧体磁芯所占比例较大，而且随着磁芯尺寸越来越小，尺寸精度要求越来越高，因此制造模具的成本越来越高。 因此，国际电工委员会IEC曾希望对《磁性氧化物或铁粉制成的环形磁芯的尺寸》（1976）标准进行扩展，制定出能被世界上大多数国家普遍接受的相关磁芯。 尺寸的新标准。 为此，欧洲电工标准化委员会（）、美国磁性材料制造商协会（MMPA）、IEC日本国家委员会分别在各自的标准中提交了无涂层磁性氧化物制成的环形磁芯尺寸的基本标准。国家或地区。 健康）状况。 由于众所周知的原因，美国、日本、欧洲等国家一直未能在这一问题上达成共识，因此IEC一直未能推出相关新标准。
在此，笔者拟简单介绍一下美国、日本和欧洲关于环形磁芯尺寸的三个地区标准：欧洲电工标准化委员会制定了EN标准； MMPA制定了MMPA FTC 410标准； 日本制定了JIS C 2569号标准。 详细信息请参考相应的IEC文件和相关标准。 表1、表2、表3分别列出了上述三个标准中的尺寸系列。
在表 1、2 和 3 中
,
h分别为环形铁芯的外径、内径和铁芯高度。 欧洲标准用R代表环形磁芯，为小型信号变压器和EMI元件规定了15种尺寸； 日本采用FOR作为环形磁芯的标号，规定了16种尺寸，主要用于各种功率模块。 ，并积极向亚洲推广； 美国用T代表环形磁芯，规定了16种尺寸。 其中，有6种外径小于10毫米的小芯，非常引人注目。
4.高
铁氧体应用前景
初始渗透率
10000以上的高磁导率锰锌铁氧体主要应用于小型宽带变压器、脉冲变压器、微型电感器和低频变压器等，也可用作常模、共模扼流圈、小型滤波器等EMI元件。 这里仅举几个例子来说明其典型应用。
(1)程控交换机等通讯设备中使用的各种音频变压器通常采用EP型高导磁率磁芯。
10000--12000。 飞利浦目前有：EP7、EP10、EP13、EP17和EP20内核。 目前应用最广泛的核心是EP13。
值越高，音频变压器的尺寸越小。 因此，随着通讯设备的不断小型化，EP10将取代EP13，成为通讯设备的主流音频变压器，要求其
价值在12000左右。
(2)计算机网卡中的变压器/滤波器元件。 用于连接局域网的计算机网卡需要采用高磁导率的锰锌铁氧体磁芯绕制成隔离变压器。 为了提高抗干扰性能，还需要EMI共模滤波器，两者通常集成为一个组件。 此外，笔记本电脑等液晶显示器的电致发光电源变压器也需要高导磁率磁芯。
(3)宽带数字网络技术的发展带动了宽带变压器的市场需求。为了防止数字信号或模拟信号在宽带数字网络传输过程中造成明显的失真，宽带变压器，包括宽带信号变压器和脉冲变压器，是必不可少的，并且工作带宽与
与变压器的尺寸成正比，因此采用高磁导率锰锌铁氧体磁芯制成的宽带变压器市场前景良好。 目前，脉冲变压器已成为PCB中最大的元件之一，由此可见开发和生产高磁导率MnZn铁氧体的重要性和紧迫性。
(4)电磁兼容技术呼唤高性能抗EMI器件的开发。 计算机、通信、网络等电子设备和系统的电磁兼容性不仅关系到设备和系统的可靠性和安全性，而且与人体电磁环境密切相关。 为此，抗电磁干扰元件，即EMI元件应运而生。 在低频段，使用由高磁导率MnZn铁氧体磁芯制成的常模扼流圈、共模扼流圈和小型滤波器。 EMI元件应用广泛。
此外，高磁导率锰锌铁氧体还可用于电流互感器、脉冲延迟线和晶体管驱动变压器。
目前，飞利浦、TDK等国内外知名公司生产的高磁导率锰锌铁氧体磁芯
10000个左右的通常制成RM、P、EP、E、ER和环形磁芯，但
外径15000及以上的一般为小型环形铁芯。 从表1-3可以看出，美标中外径小于10毫米的小铁芯有6种类型，可见其应用范围广泛。 随着电子信息产业的快速发展，计算机、通信等电子机械日趋轻、薄、小型化。 外径5毫米以下的小磁芯品种越来越多，市场需求也越来越大。 除了高磁导率MnZn铁氧体小磁芯外，NiZn小磁芯的需求也在增长。 尤其是变压器/滤波器/EMI抑制器、多功能模块等组件的应用前景值得密切关注。
需要指出的是，在高磁导率MnZn铁氧体磁芯的生产和应用过程中，还必须解决诸如质量检验技术、磁芯表面涂覆技术以及小环形磁芯的耐压测试技术等关键技术，否则就无法实现。难以实现大规模量产。