应用RCS模式改善4H47S等铁氧体材料特性

[摘 要] 针对磁性材料锰锌铁氧体软磁新材质的不断推出和开始进行量产化需要,各种新出现的新材料的应用特性的改善需要在量产中规范和展开.本文以“RCS”来阐述,说明RCS运用模式使大型磁芯在汽车电子方面得到更加有效的市场运用.

[关 键 词 ] 磁性材料；铁氧体材料；软磁材料

【中图分类号】 TM277 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）09-186-4

一、前言

针对磁性材料锰锌铁氧体软磁新材质的不断推出和开始进行量产化需要,各种新出现的新材料的应用特性的改善需要在量产中规范和展开.

本文将对马上进行量产的新材质4H45S、4H47S、6H60和在量产中4H45及6H45材质进行改善比较.

现对锰锌铁氧体软磁材料做简单说明：

4H45材：J一般高饱和磁通密度铁氧体材料

6H45材：J超低损耗铁氧体材料

6H60材：J宽温低损耗铁氧体材料

4H45S材：J高饱和磁通密度低损耗材料

4H47S材：J较高饱和磁通密度低损耗材料

二、应用方法说明

在正常量产中,铁氧体粉体只有通过烧成后才能达成性能的完成.因此,烧成工序是铁氧体生产中的关键.要改善铁氧体的电特性,关键还是要从烧成工序着手.而烧成曲线的设定和调整是改善烧成特性的核心技术,通常在应用中以“RCS”来阐述.

R： Rate 升温或降温速度；

C： Rontrol 管控方法；

S： Sinter 铁氧体烧结.

RCS模式 应用变更和规范铁氧体烧结曲线改善铁氧体特性.

三、RCS应用实例

目前,J高性能材料主要以BF炉烧结方式来保证,这也是J利于应用RCS模式改善J材料的条件.把通常的量产烧成曲线和RCS后的新RCS烧成曲线进行两次烧成后比较.

材料比较产品如下：

4H45 FR25/15/10 粉体LOT：4W45F 18112238

4H45S FR25/15/10 粉体LOT：4W45S 37001236

4H47S FR25/15/10 粉体LOT：4W47S 39201224

6H45 FR25/15/10 粉体LOT：6W45F 26201205

6H60 FR25/15/10 粉体LOT：6W60F 29201235

一般量产烧成条件,见图表一

J RCS改善烧成条件,见表二

四、RCS改善后效果确认

（一）RSC模式可以微量改变铁氧体内外组成的变化：在本文中通过升温过程中主动抑制部分氧含量PO2%,达成控制磁芯ZnO的挥发对铁氧体的影响,尤其是对磁芯损耗PCV的影响：

ZnO的含有量：6H45,6H60 〉4H45S 〉4H45,4H47S

通过图表3,图表4和图表5的数据比较,反映提高磁芯的致密化过程不影响改善4H45.4H45S,和4H47S的高饱和磁通密度材质的损耗PCV特性.

（二）RCS模式可以分阶段控制温度变化率,提高铁氧体磁芯的致密化效果,提高磁芯的烧结密度（图表7）,有效提高磁芯的饱和磁通密度Bs（图表6）.同时也不会影响到材料的电阻率变化.

五、RCS模式运用结论

RCS的情况下,由于升温时氧的浓度比一般情况较低,所以对磁芯表面ZnO损失有影响.在烧成环的情况下进行磁损比较的话,含ZnO量较多的材质RCS烧成的磁损就较差.（参照表图表五Pcv”）根据磁芯表面组成的分析结果,也可以得出ZnO含有量多的材质 RCS烧成ZnO损失就会较大的倾向.为降低表面ZnO损失的影响,将试环的上下面在平面研削盘上,切掉大约0.5mm之后,再次进行磁损的测定.另外,由于试环的外周,内周的表面比较难切削,所以就没有改变（跟之前的测定状况一样）再次测定结果显示,试环切削后通常烧成磁损与RCS烧成磁损的差距缩小了.

因此,从上述实验可以得出的结论是ZnO的蒸发对磁损有一定的影响.

对策：

1.将氧的浓度从0.05%→1%的时间稍微提前一点

2.按 0.05%→0.3%→1%等这样的阶段性变化的方式,来增加氧的浓度

RCS的运用在铁氧体升温阶段致密化区.可以有效的提高4H47S的饱和磁通密度特性,今后在量产阶段可以进一步区分RCS致密化阶段的PO2%浓度值,改善4H45.4H45S等功率铁氧体材质的重要特性.

六、RCS今后的运用课题

RCS运用模式今后可以选择在铁氧体的降温曲线中改善低损耗材质的PCV-T的特性或LMP特性,使大型磁芯在汽车电子方面的到更加有效的市场运用.

七、图表部分

磁芯表面电阻率相比较而言,没有明显变化,数量级没有变化,（不管是和棚板接触面磁芯还是在磁环上层的磁芯）.

作者简介：杜振文（1967-）,男,汉族,江西瑞昌人,南京金宁三环富士电气有限公司（J） 铁氧体制造及开发工程师,研究方向：磁性材料铁氧体软磁铁氧体材料及制品的研究和市场开发.