CN101916637A - 一种防开裂磁性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防开裂磁性材料及其制备方法,其中,该防开裂磁性材料的主料包括Fe2O350-54mol%,ZnO8-12mol%与MnO余量。该防开裂磁性材料的制备方法包括:按主料配比,湿法制粉,并采用平衡控温烧结工艺,在回转预烧窑炉中进行预烧处理;在二次砂磨工序,添加辅料,砂磨120min后,将含有辅料的预烧料料浆打入料浆池搅拌;在二次砂磨工序到二次喷雾造粒工序,将生料进行二次砂磨120min,按生料和正常料浆配比,再将生料料浆打入同一料浆池,加入1%的PVA,搅拌均匀后,进行二次喷雾造粒处理。本发明所述材料及其制备方法,具有功率损耗小、发热量小、无裂纹与使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及锰锌铁氧体功率类大磁芯生产技术,具体地,涉及一种防开裂磁性材料及其制备方法。
背景技术
目前,在日常所生产的机电和电磁设备中,经常会用到各类开关电源变压器以及扼流圈等,这些变压器在设计上具有引线空间大、绕制接线方便与工作频率高(20-1000KHz)的特点,在应用上具有工作电源范围宽、输出功率大与热稳定性能高的特点。
这些高性能要求,无疑对变压器的核心部件、即磁芯提出了更高的要求,其中最重要的就是磁芯的功率损耗应尽可能小、且磁芯内部不能有任何的裂纹,否则容易产生电磁性能不稳定的缺陷,严重时会出现烧机等事故;可见,如何解决磁芯产品的裂纹问题,已然成为磁芯生产业界的重大难题。
在实现本发明的过程中,发明人发现,现有技术中至少存在功率损耗大、发热量大、易产生裂纹与使用寿命短等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种防开裂磁性材料及其制备方法,以实现功率损耗小、发热量小、无裂纹与使用寿命长的优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种防开裂磁性材料,其特征在于,该材料包括以下组分和浓度百分比含量的主料:Fe2O3:50-54mol%;ZnO:8-12mol%;MnO:余量。
进一步地,所述材料还包括以下组分和浓度百分比含量的辅料:CaCO3:0-500PPm;SiO2:0-100PPm;V2O5:0-200PPm;Nb2O5:0-500PPm;SnO2:0-300PPm;ZrO2:0-300PPm。
进一步地,所述材料还包括质量比含量为6-10%的生料,所述生料为未经预烧处理的Fe2O3、MnO与ZnO的混合物。
进一步地,所述防开裂磁性材料的制备方法包括以下步骤:(1)按主料配比,湿法制粉,并采用平衡控温烧结工艺,在回转预烧炉中进行预烧处理;(2)按辅料配比,在二次砂磨工序,添加相应辅料,砂磨120min后,将含有辅料的预烧料料浆先打入到料浆池,进行搅拌;(3)在二次砂磨工序到二次喷雾造粒工序,将生料进行二次砂磨120min,按生料和正常料浆配比,再将生料料浆打入到同一料浆池;在生料和正常预烧料的混合料浆加入约1%的PVA(聚乙烯醇),等其完全搅拌均匀后,进行二次喷雾造粒处理。
本发明各实施例的防开裂磁性材料及其制备方法,由于包括主料:Fe2O3:50-54mol%,ZnO:8-12mol%,MnO:余量;以及辅料:CaCO3:0-500PPm,SiO2:0-100PPm,V2O5:0-200PPm,Nb2O5:0-500PPm,SnO2:0-300PPm,ZrO2:0-300PPm;在该材料的制备方法中,包括:(1)在湿法制粉工序预烧阶段,采用平衡控温烧结工艺;(2)在二次砂磨阶段,按配比添加辅料;可以使产品有稳定的功率损耗-温度曲线、减落低;通过辅料成分的改变,可以使μa、Bs、Hc、Br值控制在所需范围,制得的变压器能够应用于更高频率范围(如200KHz以上);(3)在二次砂磨到二次喷雾阶段,按比例添加生料,在不改变粉料成型特性的同时,适当降低粉料的磁化度,增强粉料在烧结过程中的活性,可以解决开裂问题;通过这些改变,可以克服现有技术中功率损耗大、发热量大、易产生裂纹与使用寿命短的缺陷,以实现功率损耗小、发热量小、无裂纹与使用寿命长的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及权利要求书所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过具体实施方式,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一
根据本发明实施例,提供了一种防开裂磁性材料及其制备方法。在本实施例中,防开裂磁性材料包括以下组分和浓度百分比含量的主料:
Fe2O3:50mol%;
ZnO:8mol%;
MnO:余量。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括以下组分和浓度百分比含量的辅料:
CaCO3:0.5PPm;
SiO2:100PPm;
V2O5:100PPm;
Nb2O5:0.5PPm;
SnO2:300PPm;
ZrO2:150PPm。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括体积比含量为6%的生料,该生料为未经预烧处理的Fe2O3、MnO与ZnO的混合物。
另外,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料的制备方法,可以包括以下步骤:
(1)按主料配比,湿法制粉,并采用平衡控温烧结工艺,在回转预烧炉中进行预烧处理;具体地,可以对回转预烧窑炉的预烧温度做适当的调整,四组加热丝的温度由原来的850℃/900℃/800℃/700℃,调整为850℃/880℃/850℃/700℃,适当延长了一次喷雾料在预烧阶段的保温时间,通过控制变频器来降低主窑管的转速,高温段变频器为24赫兹,冷却段变频器为25赫兹,同时在预烧窑炉的窑口,适当增加其抽风量,使一次喷雾料在回转窑体内预烧充分,均匀,使各项预烧参数的一致性达到平衡;
(2)按辅料配比,添加辅料,二次砂磨120min后,得到预烧料料浆;采用国产的C06400-1/XH型搅拌砂磨机,一次性放入400公斤预烧料,按照规定比例加入去离子水,设定其砂磨时间为120min,使砂磨后颗粒料的平均粒度在0.9-1.2um范围以内;同时,在开启砂磨机之前,按照规定比例添加辅料,以改善烧结后磁芯内部的晶粒结构,细化晶粒,降低功耗;砂磨完毕,关闭砂磨机的电源,直接开启隔膜泵,将砂磨后的预烧料料浆打入到料浆池中,进行充分的搅拌,以备二次喷雾造粒;
(3)按生料配比,添加生料;把未经预烧的生料400公斤直接加入到砂磨机中,按照上面步骤(2)的工艺进行砂磨。砂磨后以如下比例打入到料浆池中进行搅拌:(生料料浆)/(预烧料料浆+生料料浆)=6-10%,混合料浆中加入约1%的PVA(聚乙烯醇),搅拌好以后,进行二次喷雾造粒。
这样,可以在不改变粉料成型特性的同时,适当降低粉料的磁化度,增强粉料在烧结过程中的活性,解决开裂问题。
实施例二
与上述实施例不同的是,在本实施例中,防开裂磁性材料包括以下组分和浓度百分比含量的主料:
Fe2O3:52mol%;
ZnO:10mol%;
MnO:余量。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括以下组分和浓度百分比含量的辅料:
CaCO3:250PPm;
SiO2:0.5PPm;
V2O5:200PPm;
Nb2O5:500PPm;
SnO2:150PPm;
ZrO2:0.5PPm。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括体积比含量为10%的生料,该生料为未经预烧处理的Fe2O3、MnO与ZnO的混合物。
实施例三
与上述实施例不同的是,在本实施例中,防开裂磁性材料包括以下组分和浓度百分比含量的主料:
Fe2O3:54mol%;
ZnO:12mol%;
MnO:余量。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括以下组分和浓度百分比含量的辅料:
CaCO3:500PPm;
SiO2:50PPm;
V2O5:0.5PPm;
Nb2O5:250PPm;
SnO2:0.5PPm;
ZrO2:300PPm。
进一步地,在上述实施例中,上述防开裂磁性材料还可以包括体积比含量为8%的生料,该生料为未经预烧处理的Fe2O3、MnO与ZnO的混合物。
上述各实施例的防开裂磁性材料及其制备方法,通过在湿法制粉工序,粉料生产预烧和砂磨阶段工艺的改变,辅以主配方和添加物的控制,得到颗粒成型特性、磁化度和氧化度等符合要求的粉料,解决了单重在200g以上的特大磁芯内部的深层裂纹问题,应用于电磁设备等各个电子领域,特别是广泛应用于各类机电和机械产品,由于其生产中深层裂纹问题的解决,使变压器在高温、高湿、高频等恶劣环境下工作稳定。
由于在湿法制粉工序预烧和二次砂磨阶段采用了特殊的工艺,使所生产出来的锰锌铁氧体功率类大磁芯功率损耗降低,发热小、无裂纹,解决了大磁芯生产中的开裂问题,让各类机电设备在长时间、恶劣的环境下仍能稳定地工作,延长了设备的使用寿命。
在上述各实施例中,所得防开裂磁性材料,晶粒细密,经试验验证,初始磁导率在2400左右,适用在频率范围为100KHz、磁通量密度为200mT的条件下,具有稳定的功率损耗-温度曲线、减落低,在100℃的温度条件下,功率损耗可以降低到380mw/cm3,并且,利用该防开裂磁性材料生产出来的大磁芯没有任何裂纹;通过辅料成分的改变,可以使μa、Bs、Hc、Br值控制在所需范围,所得变压器能够应用于更高频率范围(200KHz以上);具体参数可参见表一与表二的对比。
表一:普通磁性材料的各项检测数据
表二:防开裂磁性材料的各项检测数据
综上所述,本发明各实施例的防开裂磁性材料及其制备方法,由于包括主料:Fe2O3:50-54mol%,ZnO:8-12mol%,MnO:余量;以及辅料:CaCO3:0-500PPm,SiO2:0-100PPm,V2O5:0-200PPm,Nb2O5:0-500PPm,SnO2:0-300PPm,ZrO2:0-300PPm;在该材料的制备方法中,包括:(1)在湿法制粉工序预烧阶段,采用平衡控温烧结工艺;(2)在二次砂磨阶段,按配比添加辅料;可以使产品有稳定的功率损耗-温度曲线、减落低;通过辅料成分的改变,可以使μa、Bs、Hc、Br值控制在所需范围,制得的变压器能够应用于更高频率范围(如200KHz以上);(3)在二次砂磨到二次喷雾阶段,按比例添加生料,在不改变粉料成型特性的同时,适当降低粉料的磁化度,增强粉料在烧结过程中的活性,可以解决开裂问题;通过这些改变,可以克服现有技术中功率损耗大、发热量大、易产生裂纹与使用寿命短的缺陷,以实现功率损耗小、发热量小、无裂纹与使用寿命长的优点。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种防开裂磁性材料,其特征在于,该材料包括以下组分和浓度百分比含量的主料:
Fe2O3:50-54mol%;
ZnO:8-12mol%;
MnO:余量。
2.根据权利要求1所述的防开裂磁性材料,其特征在于,所述材料还包括以下组分和浓度百分比含量的辅料:
CaCO3:0-500PPm;
SiO2:0-100PPm;
V2O5:0-200PPm;
Nb2O5:0-500PPm;
SnO2:0-300PPm;
ZrO2:0-300PPm。
3.根据权利要求1或2所述的防开裂磁性材料,其特征在于,所述材料还包括体积比含量为6-10%的生料,所述生料为未经预烧处理的Fe2O3、MnO与ZnO的混合物。
4.根据权利要求1或2或3所述的防开裂磁性材料,其特征在于,所述防开裂磁性材料的制备方法包括以下步骤:
(1)按主料配比,湿法制粉,并采用平衡控温烧结工艺,在回转预烧炉中进行预烧处理;
(2)按辅料配比,在二次砂磨工序,添加相应辅料,砂磨120min后,将含有辅料的预烧料料浆先打入到料浆池,进行搅拌;
(3)在二次砂磨工序到二次喷雾造粒工序,将生料进行二次砂磨120min,按生料和正常料浆配比,再将生料料浆打入到同一料浆池,在生料和正常预烧料的混合料浆加入约1%的PVA(聚乙烯醇),等其完全搅拌均匀后,进行二次喷雾造粒处理。
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