CN101552068A - 一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，包括一次配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结。本发明显著提高了MnZn软磁铁氧体材料的性能，使产品一致性能提高，变形开裂倾向降低，显著缩短烧结周期，节约能源60％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，尤其涉及锰锌铁氧体磁芯的制备方法中的烧结步骤。
背景技术
MnZn软磁铁氧体材料是应用非常广泛的功能材料，大到航空航天、小到家用电器。然而，MnZn软磁铁氧体材料的制程较长，一般需要8-15天，其中烧结工序历时最长、耗能最大，目前这一工序主要采用以硅碳棒或硅钼棒加热的窑炉烧结，利用高温热源，通过辐射和传导，先使物体的表面加热，然后通过传导和对流在物体内部逐渐向其纵深加热，这样烧结速度很慢，烧结周期长、耗能大、且产品性能、一致性、合格率都很难提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决磁性材料生产周期长、耗能大，成本高的问题。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，包括一次配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结。微波炉烧结是在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度均匀升高。即MnZn软磁铁氧体材料的分子为极性分子，可使用微波电磁场加热，通过调整频率大小，改变磁场方向的转换速度，使MnZn软磁铁氧体材料的分子交变排列取向速度变化，以调节加热速度。
进一步：在上述锰锌铁氧体磁芯的制备方法中，所述的微波电磁场的磁场频率是2450±200MHz。所述的烧结步骤分为升温、保温、降温三个阶段，在升温阶段微波加热使材料本身成为发热体，为内部加热方式，不需要热传导的过程，内外同时加热，因此能在短时间内完成升温过程，而一般窑炉烧结升温阶段需要5-10小时，而微波烧结的升温时间只需要1.5-3.5小时，升温阶段中升温速率为500-800℃/h。在保温阶段，MnZn软磁铁氧体材料的保温阶段主要为提高材料烧结的一致性，用微波加热时，物体各部位通常都能均匀渗透电磁波，产生热量，均匀性大大改善，因此不需要长时间的保温，而一般的窑炉烧结需要3-10h，而微波烧结需要0.5-2.5h。在降温阶段，对于MnZn软磁铁氧体材料来说至关重要，为保障材料性能，需要灵活控制降温速率，微波加热的热惯性极小，提高降温控制的精度，此过程一般窑炉烧结需要4-8h，而微波烧结需要2-5h。所述的烧结温度为1200℃～1350℃，整个烧结步骤在氮保护气氛中进行。
本发明显著提高了MnZn软磁铁氧体材料的性能，可使高导材料初始磁导率提高20％以上，同时可使截止频率提高，总谐波失真THD降低；对于低功耗材料，可使磁芯损耗进一步降低，且在不同的使用温度，磁芯损耗变化较小。本发明进一步提高MnZn软磁铁氧体材料的品质，通过均匀加热使产品一致性能提高，变形开裂倾向降低；可显著缩短烧结周期，可将目前12-28h的烧结周期缩短至4-11h；微波穿透材料实现整体快速加热，使微波能直接转化为内能，降低活化能实现低温烧结，可节约能源60％以上；绿色、环保、无“三废”排放，实现安全环保生产。
具体实施方式
本发明的主旨是改进MnZn铁氧体材料烧结方法，有效缩短MnZn软磁铁氧体材料的制程，缩短烧结周期、节能降耗降低生产成本，同时改善铁氧体磁芯晶体的微观结构，提高材料性能，以及产品一致性及合格率。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，制备方法中温度、时间的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
首先，简述本发明制备方法的基本方案：一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，包括一次配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结过程。
实施例1
取配方为Fe2O3 52％mol、Mn3O4 26％mol、ZnO 22％mol的MnZn高导软磁铁氧体材料，经过配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结过程。压制标准样环T22×14×6.5，重量1kg，烧结时，置于工业微波炉中烧结，升温速度500-800℃/h，升至1300℃保温1h，在氮气保护下控制降温。整个烧结过程不超过7h。能耗不高于12kW.h。电磁性能测试如表1，对比例1为普通钟罩炉烧结所得产品的电磁性能测试。
表1：不同烧结方式对比
| 烧结方式 | 烧结周期(h) | 能耗(kW.h/kg) | μi | Bs(mT，1194A/m) | Tc(℃) | fr(kHz) | ηB(10-6/mT，10kHz) |
| 实施例1 | 7 | 12 | 18562 | 380 | 115 | 250 | 0.5 |
| 对比例1 | 24 | 16 | 15263 | 365 | 115 | 150 | 0.8 |
实施例2
取配方为Fe2O3 53.5％mol、Mn3O4 36％mol、ZnO 10.5％mol的MnZn高导软磁铁氧体材料，经过配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结过程。压制标准样环T25×15×7.5，重量1kg，烧结时，置于工业微波炉中烧结，升温速度400-600℃/h，升至1200℃保温40分钟，在氮气保护下控制降温。整个烧结过程不超过6.5h。能耗不高于11kW.h。电磁性能测试如表2，对比例2为普通推板窑烧结所得产品的电磁性能测试。
表2：不同烧结方式对比
实施例3
取配方为Fe2O3 53％mol、Mn3O4 29.5％mol、ZnO 17.5％mol的MnZn高导软磁铁氧体材料，经过配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结过程。压制标准样环T25×15×7.5，重量1kg，烧结时，置于工业微波炉中烧结，升温速度450-700℃/h，升至1280℃保温50分钟，在氮气保护下控制降温。整个烧结过程不超过6.5h。能耗不高于12kW.h。电磁性能测试如表3，对比例3为普通推板窑烧结所得产品的电磁性能测试。
表3：不同烧结方式对比
Claims (5)
1、一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法，包括一次配料并球磨、喷雾造粒、预烧、二次配料并球磨、压制成生坯、生坯烧结步骤，其特征在于：所述的烧结步骤是在微波电磁场中进行微波烧结。
2、根据权利要求1所述的锰锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：所述的微波电磁场的磁场频率是2450±200MHz。
3、根据权利要求2所述的锰锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：所述的烧结步骤分为升温、保温、降温三个阶段，所述的升温阶段中升温速率为500-800℃/h，升温时间1.5-3.5小时。
4、根据权利要求3所述的锰锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：所述的保温时间需要0.5-2.5小时，所述的降温时间需要2-5小时。
5、根据权利要求4所述的锰锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：所述的烧结温度为1200℃～1350℃，整个烧结步骤在氮保护气氛中进行。
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2008
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