宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD10材料

摘  要：宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD10材料具有低温（-40℃）磁导率高、温度稳定性好等特点，可用于电子电路宽带变压器、电感器中。本文介绍了TLD10材料的制备过程、电气特性、微观结构，以及材料的主要应用。

一、引言

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，外太空探测等低温环境中应用越来越广泛。应用范围的扩展对电磁材料提出了更高的的要求：在较宽的温度范围内磁导率性能保持相对稳定，突出表现为在较低温度条件下的磁导率与常温磁导率相差不大。

传统的MnZn铁氧体10k材料随着温度变化，其磁导率变化较大，尤其是在低温区(-40℃)，磁导率只有常温条件下的30％左右，会使器件发生失效，严重制约了器件的应用。

国际上一些知名企业，加大了对高磁导率MnZn铁氧体的研发投入，在提高材料低温磁导率方面，取得了一些成果： NICERA公司推出的WT-10材料，其常温和低温（-20℃）磁导率均为9000左右，但Bs只有350mT，比损耗因子也较大；ACME公司推出的N10材料，低温（-20℃）磁导率也大于9000，居里温度在110℃左右，比损耗较大；TDK公司推出了H5C4材料，其常温磁导率在12000左右，-20℃磁导率大于9000，但比损耗因子略高。

国内关于常温磁导率为10000宽温材料的研究业已起步：广东风华高新科技股份有限公司申请了“宽温高磁导率锰锌软磁铁氧体材料与其制得的磁芯及其制备方法”专利，其中报道了一种制备磁导率常温为10000，且-20℃大于9000材料的制备方法。总体来说，大陆在常温磁导率为10000的宽温高磁导率MnZn铁氧体的研发还在起步阶段，暂时还没有进行批量生产。

TLD10材料是我司根据市场需求，新开发的宽温高磁导率MnZn铁氧体材料，TLD10材料与传统高磁导率MnZn铁氧体相比，低温（-40℃）磁导率高，并且在常温区内磁导率变化小，使器件能够在温差较大或者较寒冷的工作环境下正常工作，大大拓展了材料应用范围，代表了高磁导率MnZn铁氧体软磁材料的发展方向。

二、制备过程

TLD10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，湿法混合、干燥后预烧（890℃，3h），冷却后掺入杂质进行砂磨粉碎（450r/min，120min），烘干后，加入9％的PVA造粒，压制成型；采用平衡氧分压烧结方式在钟罩炉中烧结，终烧温度1380℃，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。

三、TLD10材料性能

表1 TLD10材料性能指标及与同类材质电气性能对比

表1为TLD10材料与其他公司同类材料电气性能指标对比表，从中可以看出：TLD10材料在-40℃磁导率达到6500以上，-20℃磁导率大于9000，常温磁导率为10000左右；与其他公司同类材质相比，TLD10材料突出优点有：1.比损耗因子（10kHz）低；2.在常温附近（-10℃-40℃），磁导率变化较小，呈“恒磁导率”特性，表现为比温度系数较小。

TLD10材料样品在频率为10kHz时，磁导率在10000 ~11000范围内，在频率低于100kHz条件下，磁导率基本不变，表明TLD10材料样品磁导率频率特性较好，可以在100kHz频率范围内使用。

TLD10材料样品在-40℃时，磁导率在6600左右，在-20℃时，磁导率约为9600，TLD10材料在低温区磁导率较高；在-10℃～40℃温度范围内，TLD10材料磁导率保持在10000～11000范围内，呈“恒磁导率”特性，表明材料磁导率温度稳定性好，可以在较宽的温度范围内使用；TLD10材料居里温度大于110℃，完全满足用户需求。

TLD10材料产品饱和磁感应密度Bs较高，在25℃时达到385mT，剩余磁感应密度Br与矫顽力Hc较低，软磁性能好。

四、TLD10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。样品晶粒不可避免的出现晶粒晶粒融合长大现象，但整体粒径均匀，平均粒径在16μm左右。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。

五、TLD10材料应用简介

在信息通讯市场，随着综合业务数字网（ISDN）、个人手持式电话系统（PHS）、宽域网（WAN）等的快速普及，通信装置的室外安装业务正在不断的扩展。TLD10材料在低温区磁导率较高，从-20℃的低温开始保证磁导率大于9000，对于要求保证从低温开始的室外通讯装置所用的ISDN脉冲变压器等器件，是最理想的电磁材料；另外，TLD10材料也可以用在温度较低场合，如极地、高山、海底等。TLD10材料在-10℃～40℃温度范围内，磁导率稳定，在应用过程中，可以保证器件不会随着温升而出现大的性能波动，有利于提高仪器的精确度。TLD10材料被制作成T型、EE型、EP型、ER型、RM型等多种型号产品，用在宽带变压器、脉冲变压器、滤波器、电感器等中。

六、讨论

通过对宽温高磁导率MnZn铁氧体TLD10材料产品性能、微观结构及产品应用三方面综合分析可知：TLD10新材料磁导率较高，低温磁导率高，在-40℃时磁导率大于6500，在-10℃～40℃温度范围内磁导率呈“恒磁导率”性能，应用时，可以提高器件的稳定性和精确度。