溫敏軟磁鐵氧體在溫度傳感器中的應用開(kāi)發(fā)-中國釹鐵硼網(wǎng)

溫敏軟磁鐵氧體在溫度傳感器中的應用開(kāi)發(fā)

發(fā)表時(shí)間：2009-09-11 文章來(lái)源：

一、引言軟磁鐵氧體的磁導率在其居里點(diǎn)溫度附近將發(fā)生急劇下降現象，利用這一特點(diǎn)制作的溫敏器件被廣泛應用于控溫、限溫和預警等領(lǐng)域，在汽車(chē)、空調、辦公自動(dòng)化和家用電器等行業(yè)中作用很大，這類(lèi)溫敏器件的優(yōu)點(diǎn)是：①高的可靠性；②優(yōu)良的耐環(huán)境性；③噪聲電壓��；④安裝使用簡(jiǎn)便；⑤適合批量生產(chǎn)。本文研究了溫敏錳鋅鐵氧體的制備工藝，制出了3℃～10℃、83℃～90℃、108℃～115℃變化的溫敏軟磁材料，并成功地應用于汽車(chē)冷起動(dòng)傳感器、水箱溫度傳感器、熱起動(dòng)傳感器的研制。
二、實(shí)驗 1. 對溫度鐵氧體材料的要求（1）軟磁材料的居里溫度與所要求控制的溫度接近；（2）控制溫區的磁導率變化率大于200%/℃，磁導率要求降到100以下；（3）非控制溫區的磁導率變化率要小于10%/℃，并且磁導率要求保持400以上。 2. 配方設計根據上述性能要求，我們以碳酸錳、氧化鋅、氧化鐵為原料，添加少量的氧化銅、氧化鈣，采用一般氧化物陶瓷工藝制備，經(jīng)混合→球磨→預燒→二次球磨→壓制成型→燒結等工藝流程，制成的樣品用CD-16磁性參數測試儀配合高低溫實(shí)驗箱測量材料的磁導率以及磁導率與溫度（μ-T）的關(guān)系曲線(xiàn)。在材料制備過(guò)程中，通過(guò)調整配方原料的比例，優(yōu)化工藝參數，得到的實(shí)驗結果如下。（1）Fe2O3與ZnO的含量變化引起的居里溫度的變化趨勢相反，這是因為隨著(zhù)Fe2O3含量的增加，使間接交換作用增強，而ZnO的增加所起的作用恰恰相反。（2）氧化銅的適量加入可以降低燒結溫度，并可以在空氣中燒結，其它材料及工藝參數相同。（3）錳含量增加可提高磁導率，同時(shí)使居里點(diǎn)溫度附近磁導率的變化加劇。（4）另外在實(shí)驗中我們發(fā)現加入適量的氧化鈣或氧化鉻，可以提高低溫區的磁導率，大約可以提高50%～80%。通過(guò)上述實(shí)驗，我們確定了3℃～10℃溫敏鐵氧體的配方為： Mn0.2ZnxCu0.8－xFe2O4，最佳工藝為：球磨后700℃～800℃溫度下馬福爐中進(jìn)行預燒結處理，以1∶1.2的料水
二次球磨，造粒成型后在1000℃～1100℃下空氣氣氛中燒結而成。
三、應用溫敏軟磁鐵氧體材料在應用領(lǐng)域較為廣泛，下面就汽車(chē)用冷起動(dòng)傳感器（3℃～10℃）和熱起動(dòng)傳感器（108℃～115℃）為例作一簡(jiǎn)單介紹。 1、汽車(chē)冷起動(dòng)傳感器是在3℃時(shí)斷開(kāi)，10℃（±3℃）時(shí)導通的感溫磁性開(kāi)關(guān)，主要核心部件為軟磁環(huán)、永磁環(huán)、干簧管、銅環(huán)墊片。 2、汽車(chē)熱起動(dòng)傳感器是在115℃（±3℃）時(shí)斷開(kāi)，108℃導通，且常溫導通的感溫磁性開(kāi)關(guān)，主要核心部件為軟磁環(huán)、永磁環(huán)、干簧管。以上應用實(shí)例的工作原理是：當外界溫度由低升高穿越居里溫度時(shí)，軟磁環(huán)的磁導率迅速下降，通過(guò)干簧管的磁通密度減小，使干簧管的狀態(tài)發(fā)生改變（簧片接通或斷開(kāi)）；當外界溫度由高降低穿越居里溫度時(shí)，軟磁環(huán)的磁導率迅速增加，通過(guò)干簧管的磁通密度增大，使干簧管的狀態(tài)發(fā)生改變（簧片接通或斷開(kāi)），從而實(shí)現其溫度控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)。四、小結利用普通的陶瓷工藝，制備成功了具有良好的溫敏特性的軟磁鐵氧體材料，并應用于汽車(chē)冷起動(dòng)傳感器和熱起動(dòng)傳感器的研制。另外，在實(shí)驗過(guò)程中，同時(shí)研制出了從－30℃～115℃溫敏范圍的系列溫敏鐵氧體材料，其中83℃～90℃溫敏鐵氧體正在用于研制汽車(chē)水箱溫度控制傳感器。隨著(zhù)應用工作的不斷發(fā)展，溫敏軟磁材料的應用范圍還將不斷擴大，在自動(dòng)控制以及家用電器領(lǐng)域必將發(fā)揮更大的作用。

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