CN104446425B - 一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,以重量百分比计,其主要包括69.8‑71% Fe2O3、6.8‑7.3% ZnO、0.025‑0.035% Nb2O5、0.025‑0.04% CaCO3、0.002‑0.035% SiO2、0.002‑0.0035% Co3O4、0.01‑0.02% ZrO2、0.01‑0.03% CuO和余量的Mn3O4。上述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过称量混合、一次化浆、一次喷雾造粒、轧片、预烧、振磨、砂磨、成分校正、二次喷雾造粒和先行品测试及判定步骤制成。采用上述组分及制备方法后,能使本申请的传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料的初始磁导率高,且在25℃‑120℃均具有较低的功率损耗值。同时,烧结密度高,烧结磁心的强度高,不易碎。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁氧体材料,特别是一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料。
背景技术
随着电子信息产业的不断迅速发展,作为目前产量最大,应用最广泛的软磁铁氧体材料,已广泛应用于各种电子元器件中。世界各大铁氧体公司竞相提高锰锌铁氧体材料技术性能,以适应不用的应用领域,在变频空调、无极灯照明电子、电力电子、IT 产业、通讯、家用电子等用户的要求下,一种要求材料具有更高的BS,更好的直流叠加特性,更低的功率损耗,更宽的使用频率和更宽的温度适应范围、更高的居里温度,因此,锰锌铁氧体材料的研究已进入到了宽温、高直流叠加、高BS、更低的功率损耗领域、更高居里温度领域。分析市场上各材料制造厂家所推出的材料,不难看出各材料厂家都在寻求一种宽温、低损耗材料、高居里温度以取代众多的高频低功耗铁氧体材料。
绿色环保电磁感应无极灯的广泛使用及性能提高,促进了该材料的不断开发与投产,在低频200 ~ 300KHZ 中低频率状态下广泛使用。但是存在如何兼顾内置和外置两种结构下使用无极灯效率达到最佳,同时要求在-40℃下具有足够的磁导率,同时要求发热要小,损耗低;另一方面电子产品在工作中总有电流成分,为防止电子产品不因有电流的存在而影响正常使用,因此还需要材料有足够的BS、直流叠加特性;同时在特定的环境下如环境温度达到280℃或更高时电子器件还能正常工作的。
作为使用最广泛的电源变压器、办公自动化、家用电子、通信等要求具有高磁导率、低损耗、高磁导率、高直流叠加是不可缺少的组件,无极灯及车载电子要求在宽温、高频范围内损耗和磁导率变化小,具有高稳定性和高可靠性。车载电子开关电源通常都在大电流或直流偏场的场合下使用,这种要求都需要材料有足够大的饱和磁通密度BS 与剩磁BR的差值,叠加特性好。
2003年3月12日公开的申请号为02136872.4的中国发明专利,其发明创造的名称为“热敏锰锌铁氧体系列材料的制备方法”。该热敏锰锌铁氧体系列材料经过了配料、加水混合、预烧、粉粹、成型和烧结等步骤,由上述步骤制得的热敏锰锌铁氧体系列材料,磁导率温度变化的最大斜率能大于137/℃。由于此专利申请中采用了加水混合,也即湿混工艺,能使粉料混合较为均匀,然而,该专利申请,也存在着如下不足:
1. 混合后的粉料直接进行了预烧,混合后的粉料仍然是粉状,预烧温度高,预烧后的粉料的磁性能较低,密度仅在4.5g/cm3左右,烧结后磁心仍然脆和易碎。
2. 初始磁导率低,仅在2000左右。
2012年6月20日公开的申请号为201110299722.8号中国发明专利,其发明创造的名称为“一种温敏铁氧体材料”,,主成分包含换算为( 摩尔比) :Fe2O3 :45 ~ 58mol%,ZnO:10 ~ 45mol%,余量为MnO ;辅助成分包括Na2CO3、SnO2、ZrO2,所述辅助成分相对于主成分总量含量如下( 重量比) :Na2CO3:0.01 ~0.12wt%、SnO2:0.02 ~ 0.25wt%、ZrO2:0.01 ~ 0.15wt% 。
上述专利,能根据所需要的居里温度Tc,可以在上述主成分范围中选取不同的配方及添加适量的辅助成分,获得了一种居里温度Tc可以在-50 ~ 210℃范围内、磁导率大于4500、在居里温度附近的磁导率变化最大斜率大于400/℃的温敏铁氧体材料。
然而,上述温敏铁氧体材料确不能适应宽温的要求,仅在100℃具有较低的功率损耗值,如≤500kw/cm3。在25℃、60℃和110℃等温度时,功率损耗值很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,该传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料的初始磁导率高,且在25℃-120℃均具有较低的功率损耗值。
另外,本申请还提供一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,该传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料的烧结密度高,烧结磁心的强度高,不易碎。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO,其中,以重量百分比计,各组分含量分别如下:
Fe2O3 69.8-71%;
ZnO 6.8-7.3%;
Nb2O5 0.025-0.035%;
CaCO3 0.025-0.04%;
SiO2 0.002-0.0035%;
Co3O4 0.002-0.0035%;
ZrO2 0.01-0.02%;
CuO 0.01-0.03%;
Mn3O4 余量;
所述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过以下步骤制成:
第一步,称量混合:将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比,称取重量。
第二步,一次化浆:将第一步称量完成的粉料,加入搅拌机内,并补充适量的去离子水和重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,然后搅拌均匀。
第三步,一次喷雾造粒:将第二步搅拌均匀的混合料,加入喷雾塔内,进行喷雾造粒。
第四步,轧片:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入轧片机内进行轧片。
第五步,预烧:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入预烧回转窑内,在890-905℃时进行预烧,预烧后粉料的磁化度在2-7之间。
第六步,振磨:将第五步预烧完成的粉料,加入振磨机进行粗粉碎。
第七步,砂磨:将第四步预烧完成的粉料和去离子水,加入砂磨机内,然后按照比例依次加入Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO粉末,并加入重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,砂磨10-15h,料浆比重在1.9-2.1。
第八步,成分校正:在砂磨结束前一小时,用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试,并将测得结果与设定值进行比较,然后添加适量所缺少成分。
第九步,二次喷雾造粒,使粉料颗粒分布在80-160目之间。
第十步,先行品测试及判定:用第九步完成的粉料,用成型压机压制标准试环,进行测试、判定。
所述第四步中轧片后的粉料,用裹蜡排水法测试其密度在2.96-3.1g/cm3。
所述ZrO2 的添加量为0.015%。
所述第五步中,预烧后粉料的磁化度在2-5之间。
所述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料在25-110℃的功率损耗值均小于400kw/m3。
本发明采用上述组分后,具有如下有益效果:
1.初始磁导率高,且在25℃-120℃均具有较低的功率损耗值。
2.烧结密度高,烧结磁心的强度高,不易碎。
具体实施方式
下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,以重量百分比计,其主要包括69.8%Fe2O3、6.8% ZnO、0.025% Nb2O5、0.025% CaCO3、0.002% SiO2、0.002% Co3O4、0.01% ZrO2、0.01% CuO和余量的Mn3O4。
上述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过以下步骤制成:
第一步,称量混合:将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比,称取重量。
第二步,一次化浆:将第一步称量完成的粉料,加入搅拌机内,并补充适量的去离子水和重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,然后搅拌均匀。
第三步,一次喷雾造粒:将第二步搅拌均匀的混合料,加入喷雾塔内,进行喷雾造粒。
第四步,轧片:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入轧片机内进行轧片。用裹蜡排水法测试轧片后粉料的密度在2.96-3.1g/cm3。
第五步,预烧:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入预烧回转窑内,在890-905℃时进行预烧,预烧后粉料的磁化度在2-7之间。
第六步,振磨:将第五步预烧完成的粉料,加入振磨机进行粗粉碎。
第七步,砂磨:将第四步预烧完成的粉料和去离子水,加入砂磨机内,然后按照比例依次加入Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO粉末,并加入重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,砂磨10-15h,料浆比重在1.9-2.1。
第八步,成分校正:在砂磨结束前一小时,用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试,并将测得结果与设定值进行比较,然后添加适量所缺少成分。
第九步,二次喷雾造粒,使粉料颗粒分布在80-160目之间。
第十步,先行品测试及判定:用第九步完成的粉料,用成型压机压制标准试环,进行测试、判定,并测得该传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料在25-110℃的功率损耗值均小于400kw/m3。
实施例2
一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,以重量百分比计,其主要包括70%Fe2O3、7% ZnO、0.03% Nb2O5、0.03% CaCO3、0.003% SiO2、0.003% Co3O4、0.015% ZrO2、0.02%CuO和余量的Mn3O4。
上述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过以下步骤制成:
第一步,称量混合:将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比,称取重量。
第二步,一次化浆:将第一步称量完成的粉料,加入搅拌机内,并补充适量的去离子水和重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,然后搅拌均匀。
第三步,一次喷雾造粒:将第二步搅拌均匀的混合料,加入喷雾塔内,进行喷雾造粒。
第四步,轧片:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入轧片机内进行轧片。用裹蜡排水法测试轧片后粉料的密度在2.96-3.1g/cm3。
第五步,预烧:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入预烧回转窑内,在890-905℃时进行预烧,预烧后粉料的磁化度在2-7之间。
第六步,振磨:将第五步预烧完成的粉料,加入振磨机进行粗粉碎。
第七步,砂磨:将第四步预烧完成的粉料和去离子水,加入砂磨机内,然后按照比例依次加入Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO粉末,并加入重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,砂磨10-15h,料浆比重在1.9-2.1。
第八步,成分校正:在砂磨结束前一小时,用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试,并将测得结果与设定值进行比较,然后添加适量所缺少成分。
第九步,二次喷雾造粒,使粉料颗粒分布在80-160目之间。
第十步,先行品测试及判定:用第九步完成的粉料,用成型压机压制标准试环,进行测试、判定,并测得该传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料在25-110℃的功率损耗值均小于400kw/m3。
实施例3
一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,以重量百分比计,其主要包括71%Fe2O3、7.3% ZnO、0.035% Nb2O5、0.04% CaCO3、0.0035% SiO2、0.0035% Co3O4、0.02% ZrO2、0.03% CuO和余量的Mn3O4。
上述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过以下步骤制成:
第一步,称量混合:将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比,称取重量。
第二步,一次化浆:将第一步称量完成的粉料,加入搅拌机内,并补充适量的去离子水和重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,然后搅拌均匀。
第三步,一次喷雾造粒:将第二步搅拌均匀的混合料,加入喷雾塔内,进行喷雾造粒。
第四步,轧片:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入轧片机内进行轧片。用裹蜡排水法测试轧片后粉料的密度在2.96-3.1g/cm3。
第五步,预烧:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入预烧回转窑内,在890-905℃时进行预烧,预烧后粉料的磁化度在2-5之间。
第六步,振磨:将第五步预烧完成的粉料,加入振磨机进行粗粉碎。
第七步,砂磨:将第四步预烧完成的粉料和去离子水,加入砂磨机内,然后按照比例依次加入Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO粉末,并加入重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,砂磨10-15h,料浆比重在1.9-2.1。
第八步,成分校正:在砂磨结束前一小时,用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试,并将测得结果与设定值进行比较,然后添加适量所缺少成分。
第九步,二次喷雾造粒,使粉料颗粒分布在80-160目之间。
第十步,先行品测试及判定:用第九步完成的粉料,用成型压机压制标准试环,进行测试、判定,并测得该传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料在25-110℃的功率损耗值均小于400kw/m3。
试验验证
将本申请的热敏传感器用铁氧体材料进行如下数据的测试:
1.使用同一台LCR数字电感表和高温烘箱进行初始磁导率的测试;
2.使用排水法对烧结密度进行测试;
3.使用日本岩崎的SY8217对25℃、60℃、90℃和110℃的功率损耗值进行测试。
同时,采用现有技术,如背景技术中申请号为201110299722.8的温敏铁氧体材料,作为对照例。
试验结果如下:
通过以上试验,可见本发明的优势明显,便于广泛推广应用。
Claims (5)
1.一种传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其特征在于:所述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO,其中,以重量百分比计,各组分含量分别如下:
Fe2O3 69.8-71%;
ZnO 6.8-7.3%;
Nb2O5 0.025-0.035%;
CaCO3 0.025-0.04%;
SiO2 0.002-0.0035%;
Co3O4 0.002-0.0035%;
ZrO2 0.01-0.02%;
CuO 0.01-0.03%;
Mn3O4 余量;
所述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料经过以下步骤制成:
第一步,称量混合:将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比,称取重量;
第二步,一次化浆:将第一步称量完成的粉料,加入搅拌机内,并补充适量的去离子水和重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,然后搅拌均匀;
第三步,一次喷雾造粒:将第二步搅拌均匀的混合料,加入喷雾塔内,进行喷雾造粒;
第四步,轧片:将第三步喷雾造粒完成的粉料,送入轧片机内进行轧片;
第五步,预烧:将第四步轧片完成的粉料送入预烧回转窑内,在890-905℃时进行预烧,预烧后粉料的磁化度在2-7之间;
第六步,振磨:将第五步预烧完成的粉料,加入振磨机进行粗粉碎;
第七步,砂磨:将第五步预烧完成的粉料和去离子水,加入砂磨机内,然后按照比例依次加入Nb2O5、CaCO3、SiO2、Co3O4、ZrO2和CuO粉末,并加入重量为6-8%,浓度为10%的PVA溶液,砂磨10-15h,料浆比重在1.9-2.1;
第八步,成分校正:在砂磨结束前一小时,用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试,并将测得结果与设定值进行比较,然后添加适量所缺少成分;
第九步,二次喷雾造粒,使粉料颗粒分布在80-160目之间;
第十步,先行品测试及判定:用第九步完成的粉料,用成型压机压制标准试环,进行测试、判定。
2.根据权利要求1所述的传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其特征在于:所述第四步中轧片后的粉料,用裹蜡排水法测试其密度在2.96-3.1g/cm3。
3.根据权利要求1所述的传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其特征在于:所述ZrO2 的添加量为0.015%。
4.根据权利要求1所述的传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其特征在于:所述第五步中,预烧后粉料的磁化度在2-5之间。
5.根据权利要求1所述的传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料,其特征在于:所述传感器用宽温低损耗温敏铁氧体材料在25-110℃的功率损耗值均小于400kw/m3。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160921 Termination date: 20201114 |