CN101863656A - 一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法 - Google Patents

一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法 Download PDF

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胡春元
蒋胜勇
王宏
胡永清
周锋
赖永学
王治群
林庆培
陶超
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Zhaoqing Hete Electronics Co Ltd
Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
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Abstract

一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法，在软磁铁氧体材料中，主成份按摩尔份计：氧化铁Fe2O3 50.5～55.5％mol％、四氧化三锰Mn3O4 34.5～38.3mol％、余量基本为氧化锌。它还包括A、B二组辅助料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或几种。用该材料所得的磁芯在高低温条件下具有高的矩形比，同时其磁导率温度曲线从-10℃至120℃具有负的温度系数，在高低温的情况下具有很好的驱动特性。

Description

一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铁氧体材料及所得磁芯的制备方法，尤其涉及一种应用于节能照明宽温度稳定型的锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法。
背景技术
节能灯用MnZn软磁铁氧体材料是功率铁氧体材料的一种，是近两年兴起的、高性能高附加值的新型软磁材料，主要应用于一体化节能灯、电子镇流器中脉冲驱动变压器，其技术含量高，制造难度大，各项电磁性能要求高，一般在市场中，很多客户都采用一些通用型的软磁材料来制作驱动变压器，如PC40、PC44类材料，这在具体应用实践中电磁性能并不尽如人意。目前，锰锌软磁铁氧体材料以低功耗、高导类为主，低功耗材料温度曲线二峰一般在100℃左右，在0～100℃μi温度曲线为正温度系数，100℃～180℃μi温度曲线为负温度系数，180℃到居里温度点(一般为230℃)为正温度系数。该类材料以其低功耗特性应用于照明、开关电源领域，制作电子镇流器等。高导类材料温度曲线二峰一般在25℃左右，在0～25℃μi温度曲线为正温度系数，25℃～80℃μi温度曲线为负温度系数，80℃到居里温度点(一般为120℃)为正温度系数。该类材料磁芯以其高起始磁导率特性应用于网络通讯、电源领域，制作共模滤波器、宽带电压器、电感器等。这两类材料都没有稳定的μi温度曲线，在不同温度下μi差异很大，不能满足节能照明领域μi温度稳定的高质量要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种适合于节能照明领域的软磁铁氧体材料，此材料具有很好的驱动特性以及与晶体管相匹配的温度系数。本发明需解决的另外一个技术问题是提供一种节能照明用锰锌软磁铁氧体磁芯的制备方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料，主成份按摩尔份计：氧化铁Fe2O350.5～55.5％mol％、四氧化三锰Mn3O434.5～38.3mol％、余量基本为氧化锌。它还包括A、B二组辅助料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或两种。
进一步：在上述节能照明锰锌软磁铁氧体材料中，它还包括C组辅助料，所述的C组辅助料组成是重量百分含量为100～5000ppm的TiO2、MgO、Co3O4中的一种或两种。
用上述节能照明锰锌软磁铁氧体材料所得磁芯的制备方法，包括一次配料、一次球磨、预烧、二次配料、二次球磨、喷雾造粒得到颗粒料、压制成生坯、生坯烧结步骤，所述的生坯烧结是将生坯放到2～8WT％的氧含量的气氛中以1300～1450℃高温下进行保温烧结。该制备方法工艺稳定，生产成本低。
众所周知，节能灯正常工作时，其内部温度一般是100℃左右，此时磁环驱动的晶体管电流会比常温增大10％～15％。在常温至100℃温度区间，若脉冲驱动变压器所使用磁环的磁导率的温度特性也是正温度系数，将会与晶体管电流增益的正温度系数形成恶性叠加，会使节能灯具的电流较大幅度地增加，有可能导致灯的工作功率超出设计上限，上述节能照明锰锌软磁铁氧体材料应用于脉冲驱动变压器磁环的磁导率从负温到120℃具有一定的负温度系数，与晶体管的电流增益正温度系数相抵消，这样就大大稳定了灯的工作电流和功率，该特点的另一个作用是由于其负温的磁导率比100℃的要高，磁环脉冲驱动变压器在寒冷的季节也具有高的“推力”，使灯管在不同地域、不同季节的全温度范围内都能容易启动及功率都处于设计范围内。它具有以下优异特性：居里温度Tc≥190℃；饱和磁通密度Bs 25℃，45kHz、100A/m时≤400mT；矩形比Br/Bs 25℃、100℃，45kHz、100A/m时≥50％；初始磁导率μi＝2000±25％；磁导率从-10℃至120℃具有负的温度系数，二峰位置小于-10℃。该材料通过配方与辅助材料的合理搭配，使磁芯在高低温条件下具有高的矩形比，同时其磁导率温度曲线从-10℃至120℃具有负的温度系数，在高低温的情况下具有很好的驱动特性。
附图说明：
图1是实施例1磁芯的温度磁导率特性；
图2是实施例2磁芯的温度磁导率特性；
图3是实施例3磁芯的温度磁导率特性；
具体实施方式
以下的实施例是以举例来进一步说明本发明，因此，不应该构成对本发明范围的限制。特别是辅助氧化物的选择并不导致磁芯特性的实质性差异，仅属因地因事而异的区别，下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，首先，简述本发明方法的基本方案：一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料，主成份按摩尔份计：氧化铁Fe2O350.5～55.5％mol％、四氧化三锰Mn3O434.5～38.3mol％、余量基本为氧化锌。它还包括A、B二组辅助料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或两种。
实施例1
按Fe2O3∶MnO∶ZnO＝52.2∶37.5∶10.3的配方进行一次配料，其中Fe2O3采用德国蒂森克虏伯铁红，纯度≥99.3wt％，MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高纯Mn3O4，纯度≥98.8wt％，ZnO采用浙江海门的ZnO，间接法，纯度≥99.7wt％。将三种原材料倒入搅拌罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混匀，进行一次球磨，球磨2～6小时。进行喷雾干燥，并进行预烧，预烧温度为800~960℃，预烧时间为30～90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，加入A、B辅料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或两种，加入去离子水，分散剂及适量的消泡剂，球磨2～5小时，得到黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行喷雾造粒，控制出口温度在80～120℃，得到了颗粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水分，进行充分混合后，然后用压机进行压制成圆环形生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑中进行高温烧结，烧结温度为1280～1360℃，得到了T25圆环-1。圆环-1的初始磁导率及磁导率温度曲线用Agilent4284A进行测量(测试条件为10KHZ、250mV)，饱和磁通密度用日本岩崎科技的B-H回线仪进行测量(测试条件为45KHZ、90A/m)，测试结果如表1和图1所示。
实施例2
按Fe2O3∶MnO∶ZnO＝53.2∶38∶10.3mol的配方进行一次配料，其中Fe2O3采用德国蒂森克虏伯铁红，纯度≥99.3wt％，MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高纯Mn3O4，纯度≥98.8wt％，ZnO采用浙江海门的ZnO间接法，纯度≥99.7wt％。将三种原材料倒入搅拌罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混匀，进行一次球磨，球磨2～6小时。进行喷雾干燥，并进行预烧，预烧温度为800~960℃，预烧时间为30～90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，加入A、B辅料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或两种，加入去离子水，分散剂及适量的消泡剂，球磨2～5小时，得到黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行喷雾造粒，控制出口温度在80～120℃，得到了颗粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水分，进行充分混合后，然后用压机进行压制成圆环形生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑中进行高温烧结，烧结温度为1280～1360℃，得到了T25圆环-2。圆环-1的初始磁导率及磁导率温度曲线用Agilent4284A进行测量(测试条件为10KHZ、250mV)，饱和磁通密度用日本岩崎科技的B-H回线仪进行测量(测试条件为45KHZ、90A/m)，测试结果如表1和图2所示。
实施例3
按Fe2O3∶MnO∶ZnO＝54.2∶37.5∶10.3mol％的配方进行一次配料，其中Fe2O3采用德国蒂森克虏伯铁红，纯度≥99.3wt％，MnO折算成Mn3O4，使用湖南金瑞的高纯Mn3O4，纯度≥98.8wt％，ZnO采用浙江海门的ZnO，间接法，纯度≥99.7wt％。将三种原材料倒入搅拌罐中，加入分散剂和去离子水，进行充分搅拌混匀，进行一次球磨，球磨2～6小时。进行喷雾干燥，并进行预烧，预烧温度为800～960℃，预烧时间为30～90分钟，得到了预烧料。预烧料进行二次配料，投入球磨机进行二次球磨，加入A、B、C辅料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或两种，所述的C组辅助料组成是重量百分含量为100～5000ppm的TiO2、MgO、Co3O4中的一种或几种。再加入去离子水，分散剂及适量的消泡剂，球磨2～5小时，得到黑色的料浆。将料浆泵入搅拌罐中，再进行喷雾造粒，控制出口温度在80～120℃，得到了颗粒料。将颗粒加入有机脱模剂和适当的水分，进行充分混合后，然后用压机进行压制成圆环形生坯。将生坯放入有氮气保护的推板窑中进行高温烧结，烧结温度为1280～1360℃，得到了T25圆环-3。圆环-1的初始磁导率及磁导率温度曲线用Agilent4284A进行测量(测试条件为10KHZ、250mV)，饱和磁通密度用日本岩崎科技的B-H回线仪进行测量(测试条件为45KHZ、90A/m)，测试结果如表1和图3所示。
表1：
Figure G2009102144868D00051

Claims (3)

1.一种节能照明用锰锌软磁铁氧体材料，主成份按摩尔份计：氧化铁Fe2O3 50.5～55.5％mol％、四氧化三锰Mn3O4 34.5～38.3mol％、余量基本为氧化锌；它还包括A、B二组辅助料，所述的A组辅助料是重量百分含量为50～500ppm的CaCO3、SiO2中一种或两种，所述的B组辅助料组成是重量百分含量为100～2000ppm的Bi2O3、Nb2O5、V2O5、Al2O3中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的节能照明锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于：它还包括C组辅助料，所述的C组辅助料组成是重量百分含量为100～5000ppm的TiO2、MgO、Co3O4中的一种或几种。
3.一种根据权利要求1或2所述的节能照明锰锌软磁铁氧体材料及所得磁芯的制备方法，包括一次配料、一次球磨、预烧、二次配料、二次球磨、喷雾造粒得到颗粒料、压制成生坯、生坯烧结步骤，其特征在于：所述的生坯烧结是将生坯放到2～8WT％的氧含量的气氛中以1300～1450℃高温下进行保温烧结。
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