MgCuZn铁氧体材料阻抗特性的探讨

MgCuZn铁氧体材料阻抗特性的探讨

杜朋艳

(陕西金山电器有限公司陕西 咸阳712000)

摘要研究了CuO含量对MgCuZn(μi=600)铁氧体材料阻抗特性的影响。采用高纯度的原材料，严格控制主配方和生产工艺，制备出高阻抗特性的MgCuZn铁氧体材料，CuO含量在10～12mol%的范围内，MgCuZn铁氧体材料的阻抗特性较好。

关键词MgCuZn铁氧体阻抗探讨

作者简介：*杜朋艳(1982-)，本科，助理工程师；主要从事软磁材料的生产和研发。

中图分类号：TQ174文献标识码：B

随着电子技术的日益发展，特别是数字技术的飞速发展，世界各国对电子设备抗电磁干扰(EMI)的能力非常重视。如何降低电子设备的电磁波干扰成为一项新的研究方向。

抗EMI铁氧体主要是利用铁氧体材料独特的复数磁导率产生的磁损耗机理。铁氧体在交变磁场使用时，其磁导率μ不再是实数而是复数，复数磁导率μ=μ′-jμ″。既有磁能的储存(μ′)又有磁能的损耗(μ″)，这种损耗不是一般的涡流损耗，也不是磁滞损耗，而是由于磁化过程中磁距运动的阻尼(弛像机制)产生的，为磁吸收。随着频率的上升，复数磁导率的虚部(μ″)增大，损耗增大。

普通MgZn铁氧体材料在10～200MHz的阻抗值较低，难以满足对抗电磁干扰的需求。笔者主要研究CuO含量对MgCuZn(μi=600)铁氧体材料阻抗特性的影响。

1实验

1.1原材料

原材料的优劣对制备出高电磁性能的材料起到关键的作用，选择材料一般从化学性能和物理性能两个方面考虑。化学性能主要指原材料的纯度和活性；而物理性能主要考虑颗粒的形状及大小等。在本实验中我们采用的原材料Fe2O3、MgO、ZnO、CuO纯度均在99%以上。

1.2颗粒料配方

本试验采用缺铁配方，配方中Fe2O3、MgO、ZnO、CuO的摩尔比为49.5∶12.5∶24∶14，保持Fe2O3和ZnO的含量不变，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的含量分别为14、12、10、8)共4种配方进行试验。指标要求起始磁导率μi=600(1±10%)，以通用产品RH14.2×6.35×28.5为例，在10MHz时的单匝阻抗Z1≥90Ω；在25MHz时的单匝阻抗Z2≥150Ω；在50MHz时的单匝阻抗Z3≥190Ω；在100MHz时的单匝阻抗Z4≥240Ω；在200MHz时的单匝阻抗Z5≥290Ω。

1.3试验方法

严格按照配方称料混合，一次球磨后烘干，烘干料于800℃下预烧，然后再进行二次球磨、烘干，最后进行适当的掺杂，添加9%的PVA做黏合剂，干压成形，分别在1000℃×2.5h、1030℃×2.5h、1050℃×2.5h、1080℃×2.5h、1100℃×2.5h条件下烧结。

1.4试验测量

测试电压为0.25V，测试频率为10kHz，测试线径为0.5mm.，绕线匝数为10匝，用LCR测试仪(HP4980A)测试产品的电感量L(μH)值。通过公式μi=10000L/〔2N2×h×ln(D/d)〕计算出μi的值：其中L为样品测试的电感量，μH；N为样品测试线圈的匝数，匝；h、D、d为分别表示样品的高度、外径及内径，mm。

在测试频率为10MHz、25MHz、50MHz、100MHz、200MHz，测试线径为0.5mm，长度为120mm，绕线匝数1/2匝的条件下用阻抗测试仪(HP4987A)测试产品的阻抗值。

2结果与分析

表1为不同材料配方烧结温度为1050℃时的产品测试结果。

表1　不同材料配方烧结温度为为1050℃时的测试结果

由表1可以看出：

1)磁导率随CuO含量的降低有所降低;

2)从配方B开始阻抗随CuO含量的降低而降低，配方A阻抗在<100MHz前与配方C基本相同，当≥100MHz后不断下降。

表2为材料配方B在不同烧结温度时产品测试结果。

由表2可以看出：

1)烧结温度对MgCuZn铁氧体材料的起始磁导率和阻抗特性有一定的影响；

2)在1050℃前起始磁导率和阻抗特性随烧结温度的升高而上升，在1050℃达到最佳，之后随着温度的升高，起始磁导率和阻抗特性反而下降。

表2　材料配方B在不同烧结温度时测试结果

3结论

1)CuO含量对MgCuZn铁氧体材料的阻抗特性有很大的影响，在相同工艺条件下材料因主配方中CuO含量的差异而表现出不同的性能；

2)CuO含量在10～12mol%范围内MgCuZn铁氧体材料的起始磁导率和阻抗特性较好；

3)烧结温度对MgCuZn铁氧体材料的起始磁导率和阻抗特性也有一定的影响。试验表明CuO含量在10～12mol%范围内MgCuZn铁氧体材料烧结温度控制在1030～1080℃范围内。