CN104909736A - 一种镍锌铁氧体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线充电发射端和接收端线圈的隔磁片用镍锌铁氧体软磁材料及其制备方法。其原料组成包括主成分和副成分，主成分以各自标准物计的含量为：49.6mol％≤Fe₂O₃≤50.5mol％，12.5mol％≤NiO≤13.5mol％，29.2mol％≤ZnO≤32mol％，7mol％≤CuO≤9mol％。相对主成分，副成分以标准物计的含量为：0.01wt％≤MoO₃≤0.1wt％，0.01wt％≤Nd₂O₃≤0.05wt％。所述镍锌铁氧体采用传统的氧化物法制备，在100KHz～200KHz的频率区间，饱和磁感应强度B_s≥380mT，矫顽力H_c≤30A/m，磁导率700≤μ′≤900，在50KHz，150mT，常温的条件下其功率损耗330mW/cc≤P_cv≤380mW/cc。

Description

一种镍锌铁氧体材料及其制备方法

技术领域

本发明属于软磁铁氧体技术领域，涉及一种无线充电发射端和接收端线圈的隔磁片用镍锌铁氧体软磁材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，各类电子产品日新月异，然而几乎每一个电子产品都需附带一个充电器且各充电装置互不兼容，电源线杂乱而不易携带，频繁的插拔容易导致接头损坏而有触电危险，安全性不高，因此，无线充电应运而生，相比传统充电器，无线充电更安全，容易携带，更智能，具备充满电自动关闭功能，并能够自动识别不同设备和及其能量需求。2010年我国引进无线充电联盟(WPC)针对无线充电标准推出的Qi标准，标志着我国无线充电技术时代的到来，该标准中提到无线充电隔磁片所用镍锌铁氧体材料：Material 44-Fair RiteCorporation的磁性能在100KHz～200KHz频率区间，饱和磁感应强度B_s＝300mT，磁导率μ′＝500，μ″＝10，矫顽力H_c＝35.8A/m。

无线充电电能传输原理主要有三种：电磁感应耦合式、电磁共振式和电磁辐射式。Qi标准则基于电磁感应耦合式，其工作原理类似于变压器原理，发射线圈和接收线圈通常是分离的，线圈间有较大的气隙，耦合不紧密，导致漏感大，互感小，相比有线充电效率较低。

当在无线充电接收端和发射端加上铁氧体软磁材料隔磁片时，可增强线圈间电磁强度，提高耦合系数，进而提高传输效率，且可屏蔽磁场对终端设备的干扰，这就要求铁氧体材料有高的磁导率和饱和磁感应强度，及较低的功率损耗。

发明内容

针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种镍锌铁氧体材料及其制备方法。

该镍锌铁氧体软磁材料主相为尖晶石相，其原料组成包括主成分和副成分，主成分包括：Fe₂O₃，NiO，ZnO和CuO；副成分为MoO₃，Nd₂O₃。

所述主成分以各自标准物计的含量为：49.6mol％≤Fe₂O₃≤50.5mol％，12.5mol％≤NiO≤13.5mol％，29.2mol％≤ZnO≤32mol％，7mol％≤CuO≤9mol％。

相对主成分，副成分以标准物计的含量为：0.01wt％≤MoO₃≤0.1wt％，0.01wt％≤Nd₂O₃≤0.05wt％。

所述铁氧体应用于无线充电接收端和发射端线圈的隔磁片100KHz～200KHz的频率区间，饱和磁感应强度B_s≥380mT；矫顽力H_c≤30A/m；磁导率700≤μ′≤900；在50KHz，150mT，常温的条件下其功率损耗330mW/cc≤P_cv≤380mW/cc。

上述镍锌铁氧体的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、配料：按组成成分49.6mol％≤Fe₂O₃≤50.5mol％，12.5mol％≤NiO≤13.5mol％，29.2mol％≤ZnO≤32mol％，7mol％≤CuO≤9mol％，配比称取原料。

步骤2、一次球磨：将步骤1所得配料在星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量之比为1:1:3。

步骤3、一次烘干：将步骤2所得到的粉料放入烘箱，在70℃～80℃烘干。

步骤4、预烧：将步骤3所得到的粉料置入烧结容器中预烧，温度为750℃～850℃，保温时间为2h～3h。

步骤5、二次球磨：在步骤4预烧所得到的料中掺入主成分总质量的0.01wt％～0.1wt％的MoO₃和0.01wt％～0.05wt％的Nd₂O₃，再在行星式球磨机中球磨2.5h～3.5h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量之比为0.75:1:3。

步骤6、二次烘干：将步骤5球磨所得到的粉料放入烘箱，在70℃～80℃烘干。

步骤7、造粒成型：在步骤6所得到的粉料中加入总质量的6wt％～8wt％的聚乙烯乙醇，均匀混合，过筛造粒，压制成型。

步骤8、烧结：将步骤7成型所得到的产物在950℃～1100℃进行烧结，保温3h～4h得到镍锌铁氧体材料。

本发明采用合理的配方，通过控制镍锌铁氧体掺钼和钕的量，实现了镍锌铁氧体材料不仅具有高的饱和磁感应强度，高的磁导率，还可以降低功率损耗，在100KHz～200KHz的频率区间，饱和磁感应强度B_s≥380mT；矫顽力H_c≤30A/m；磁导率700≤μ′≤900；在50KHz，150mT，常温的条件下其功率损耗330mW/cc≤P_cv≤380mW/cc。

附图说明

图1为实施例1镍锌铁氧体XRD图谱

具体实施方式

为使本发明技术及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进一步说明，此处具体实施例仅用以解释本发明，并不限制本发明。

实施例1

步骤1、配料：按Fe₂O₃为49.6mol％，NiO为13.1mol％，ZnO为29.2mol％，CuO为8.1mol％组成成分配比配制原料。

步骤2、一次球磨：将步骤1配制的原料在星式球磨机中球磨2h，转速为250r/min，原料，水和钢球质量之比为1:1:3。

步骤3、一次烘干：将步骤2球磨所得到的粉料放入烘箱，在80℃烘干。

步骤4、预烧：将步骤3所得到的料进行研磨粉碎，置入烧结容器中预烧，温度为850℃，保温时间为3h。

步骤5、二次球磨：在步骤4预烧所得到的料中掺入主成分总质量的0.05wt％MoO₃和0.02wt％的Nd₂O₃，再在行星式球磨机中球磨3h，转速为250r/min，原料，水和钢球质量之比为0.75:1:3。

步骤6、二次烘干：将步骤5球磨所得到的粉料放入烘箱，在80℃烘干。

步骤7、造粒成型：在步骤6所得到的粉料中加入总质量的8wt％的聚乙烯乙醇，均匀混合，过筛造粒，压制成型。

步骤8、烧结：将步骤7成型所得到的样品进行在1050℃进行烧结，保温4h。

实施例2

步骤1、配料：按Fe₂O₃为49.6mol％，NiO为13.1mol％，ZnO为29.2mol％，CuO为8.1mol％组成成分配比称取原料。

步骤2、一次球磨：在星式球磨机中球磨2h，转速为250r/min，原料，水和钢球质量之比为1:1:3。

步骤3、一次烘干：将步骤2球磨所得到的粉料放入烘箱，在80℃烘干。

步骤4、预烧：将步骤3所得到的料进行研磨粉碎，置入烧结容器中预烧，温度为850℃，保温时间为3h。

步骤5、二次球磨：在步骤4预烧所得到的料中掺入主成分总质量的0.1wt％MoO₃和0.01wt％的Nd₂O₃，再在行星式球磨机中球磨3h，转速为250r/min，原料，水和钢球质量之比为0.75:1:3。

步骤6、二次烘干：将步骤5球磨所得到的粉料放入烘箱，在80℃烘干。

步骤7、造粒成型：在步骤6所得到的粉料中加入总质量的8wt％的聚乙烯乙醇，均匀混合，过筛造粒，压制成型。

步骤8)烧结：将步骤7成型所得到的样品进行在1050℃进行烧结，保温4h。

实施例1～2样品磁性能如下表：

Claims (4)

1.一种镍锌铁氧体材料，主相为尖晶石相，其特征在于：其原料组成包括主成分和副成分，所述主成分以各自标准物计的含量为：

49.6mol％≤Fe₂O₃≤50.5mol％，12.5mol％≤NiO≤13.5mol％，29.2mol％≤ZnO≤32mol％，7mol％≤CuO≤9mol％；

相对所述主成分，所述副成分以标准物计的含量为：

0.01wt％≤MoO₃≤0.1wt％，0.01wt％≤Nd₂O₃≤0.05wt％。

2.如权利要求1所述镍锌铁氧体材料，其特征在于：所述镍锌铁氧体应用于无线充电接收端和发射端线圈的隔磁片100KHz～200KHz的频率区间，饱和磁感应强度B_s≥380mT；矫顽力H_c≤30A/m；磁导率700≤μ′≤900；在50KHz，150mT，常温的条件下其功率损耗330mW/cc≤P_cv≤380mW/cc。

3.如权利要求1所述镍锌铁氧体材料，其特征在于：所述主成分以各自标准物计的含量Fe₂O₃49.6mol％，NiO 13.1mol％，ZnO 29.2mol％，CuO 8.1mol％；

相对所述主成分，所述副成分以标准物计的含量为：MoO₃0.1wt％，Nd₂O₃0.01wt％。

4.如权利要求1所述镍锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配料：按组成成分49.6mol％≤Fe₂O₃≤50.5mol％，12.5mol％≤NiO≤13.5mol％，29.2mol％≤ZnO≤32mol％，7mol％≤CuO≤9mol％，配比称取原料；

步骤2、一次球磨：将步骤1所得配料在星式球磨机中球磨2h～3h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量之比为1:1:3；

步骤3、一次烘干：将步骤2所得到的粉料放入烘箱，在70℃～80℃烘干；

步骤4、预烧：将步骤3所得到的粉料置入烧结容器中预烧，温度为750℃～850℃，保温时间为2h～3h；

步骤5、二次球磨：在步骤4预烧所得到的料中掺入主成分总质量的0.01wt％～0.1wt％的MoO₃和0.01wt％～0.05wt％的Nd₂O₃，再在行星式球磨机中球磨2.5h～3.5h，转速为200r/min～300r/min，原料、水和钢球的质量之比为0.75:1:3；

步骤6、二次烘干：将步骤5球磨所得到的粉料放入烘箱，在70℃～80℃烘干；

步骤7、造粒成型：在步骤6所得到的粉料中加入总质量的6wt％～8wt％的聚乙烯乙醇，均匀混合，过筛造粒，压制成型；

步骤8、烧结：将步骤7成型所得到的产物在950℃～1100℃进行烧结，保温3h～4h得到镍锌铁氧体材料。