从配方到应用：锰锌铁氧体如何提升抗干扰？

在电子设备向高频化、小型化发展的进程中，如何进一步提升电磁干扰抑制成为工程师们的关注重点。本文基于上海华源磁业股份有限公司总工程师薛志萍分享的《锰锌铁氧体高频高阻抗（贫铁）材料特性与应用》，从锰锌铁氧体材料设计原理、制备工艺到应用场景进行专业解析，为电磁干扰抑制领域提供技术参考。

上海华源磁业股份有限公司总工程师薛志萍

01性能立身：配方创新：构建抗干扰技术的基石

华源磁业研发团队通过将锰锌铁氧体材料主配方中Fe?O?摩尔百分含量严格控制在 50% 以下，构建 “贫铁” 化学环境，有效抑制Fe??（二价铁）离子生成，切断二价铁到三价铁间的电子迁移路径。这一设计使锰锌铁氧体材料电阻率提升至100kΩ?m 以上，较传统锰锌铁氧体材料（约30kΩ?m）实现数量级突破，为高频高阻抗特性奠定物理基础。

在调控原理方面，首先要合理调节主成分，使其在宽频范围发挥基础作用，为实现高阻抗特性奠定基础。其次，通过辅助成分与主成分的协同作用，进一步优化锰锌铁氧体材料性能，使其能有效抑制不同频率的电磁干扰。

通过主配方与辅助成分的协同优化，贫铁锰锌铁氧体在宽频范围具有高阻抗特性，能实现对不同频率电磁干扰的有效抑制。

高频下的磁导率稳定性，特指在高频场景中，贫铁锰锌铁氧体依然能保持较高的磁导率，满足设备高频化的需求。同时，高磁导率还能更好地引导和约束磁场，提高电磁屏蔽效果，保障设备正常运行。此外，高频下稳定的磁导率，也使贫铁锰锌铁氧体材料能适配电子设备小型化的发展趋势。

从性能角度来说，普通锰锌铁氧体的使用频率通常在100kHz 到200kHz之间，而贫铁锰锌铁氧体材料的使用频率能达到1MHz到6MHz。

虽然镍锌铁氧体的频率段一般较高，但在其低频段，新一代的贫铁锰锌铁氧体材料具有更高的磁导率和阻抗，性能表现优于镍锌铁氧体。

02.贫铁锰锌铁氧体制备的三重壁垒：含铁控制+纯度99%+1000℃预烧实证

为了提材料电阻率，贫铁锰锌铁氧体配方严格将三氧化二铁的摩尔占比控制在50% 以下。要知道，传统锰锌铁氧体配方中的铁含量通常在51% 左右，之所以要降低铁含量，是为了抑制二价铁与三价铁之间的电子迁移，从而有效提升锰锌铁氧体材料的表面电阻率。

原料的纯度与粒度对材料性能影响显著。生产贫铁锰锌铁氧体材料时，必须选用高纯度原料，其中氧化锰、氧化锌、氧化铁的纯度需达到99% 以上。

目前氧化锌和氧化锰的纯度很容易达到99%，但市面上的铁红却难以满足氧化铁 99% 以上的纯度要求。铁红含有0.8%-1% 的氧化锰（属主成分而非杂质），但仍需通过光谱分析严格量化。

在原料粒度方面，当原料粒度细且均匀时，能够增大反应比表面积，使反应更充分，进而获得细晶结构，提升材料的一致性和稳定性，所以应选用粒度在1-5 微米的原料。通过激光粒度分析仪确保中位粒径偏差，以获得足够的反应比表面积与均匀的颗粒堆积状态。

混合研磨与预烧工艺的控制同样关键。首先，混合必须均匀，这样才能保证各成分在反应中充分接触，使材料性能均匀稳定，若混合不均，会导致局部成分偏差，影响锰锌铁氧体磁性能和阻抗特性；

其次，依据原料特性和混合效果确定球磨时间，一般控制在0.5-3 小时，适当延长研磨时间可细化颗粒，但过长会使颗粒过度细化，导致烧结时易团聚，影响材料微观结构和性能；

锰锌铁氧体预烧温度的控制也很重要，温度过低会使原料反应不充分，影响后续烧结，温度过高则可能使晶粒过度长大，降低材料比表面积，影响最终性能。以华源磁业使用回转窑烧制为例，预烧温度需精准控制在800-1000℃。

成型与烧结参数的优化不容忽视。在成型压力控制上，压力过小会使坯体密度低，烧结后孔隙率高，导致材料力学性能和磁性能下降，压力过大则会使坯体易产生裂纹，影响锰锌铁氧体材料完整性和性能，因此模压成型压力应控制在100-300MPa，等静压成型压力控制在 200-500MPa，避免因生坯密度过高导致成型开裂或者烧结开裂。

锰锌铁氧体的烧结温度通常在1320℃左右，一般需将其控制在 1260-1380℃范围内。此外，与传统铁氧体烧结不同，贫铁锰锌铁氧体材料的烧结气氛应控制为弱氧化气氛。关于降温速率的控制，各企业需根据自身实际情况进行调试，我们通常将降温速率控制在 1-3℃/ 分钟。

当贫铁材料做好之后，还要注意在切割和研磨时，选择合适的刀具和工艺参数，避免在材料表面产生微裂纹或损伤。并严格控制涂层材料的配方和涂覆工艺，如涂覆厚度、干燥温度和时间等，确保涂层质量，提高材料的绝缘性和耐腐蚀性。

华源磁业HY51E、HY51W、HY51Q三个材料牌号有一些特殊之处。一是密度比常见材料低，像96 材、97 材的密度在 4.8-4.9kg/m?，而这几款材料的密度为4.7kg/m?。这是因为这几款材料主要用于抗干扰，处理的信号较小，不像传统锰锌铁氧体用于大功率或大电流场景，因此密度更低。

二是饱和磁通密度Bs 值较低，在 100℃时，Bs 值在 420-430 之间。三是磁芯体积功率损耗的测试频率不同，传统铁氧体通常在 100kHz、200mT 条件下测试，而我们在 500kHz、50mT 与 1MHz、50mT 条件下测试，这是因为材料应用场景不同 —— 传统铁氧体大多用于 200kHz 的功率场景，而我们的材料应用于1MHz到3MHz的场景。

03.多领域赋能：贫铁锰锌铁氧体抗干扰实战应用

在电子电路的抗干扰应用中，该贫铁材料可用于扼流圈设计、共模电感设计以及高频变压器的效率优化。

在5G 通信设备的适配方案中，可用于滤波器与双工器制造，还可用于信号隔离器，防止通信线路中的信号反射和干扰，提高信号传输质量。

在汽车电子系统的电磁屏蔽方面，可用于发动机控制单元的干扰抑制与防抱死刹车系统的电子控制模块屏蔽，保障刹车系统的可靠性；还能在汽车音响系统中抑制电源和音频线路的电磁干扰，减少杂音，提升音质。

在工业自动化与消费电子场景中，该材料可用于变频器与伺服驱动器的干扰抑制；同时，在手机、电脑、平板等消费电子设备的电源模块和信号传输线路中使用，可提升设备的抗干扰能力，确保信号准确传输。

04.总结与展望

综合来看，贫铁锰锌铁氧体通过“化学配比调控 - 微观结构优化 - 性能协同设计” 的技术路径，实现了高电阻率、宽频高阻抗与高频磁导率稳定性的有机统一。

展望未来，通过优化制备工艺参数，有望进一步提升锰锌铁氧体高频高阻抗（贫铁）材料在更高频率下的磁导率和阻抗性能。随着新能源汽车、AI算力、物联网等新兴领域的发展，贫铁锰锌铁氧体材料在电磁干扰抑制领域的市场潜力将持续释放。其技术进步不仅推动着材料自身性能的提升，更将成为驱动电子信息产业向高频化、智能化发展的重要力量。

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