CN104944933A - 高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法 - Google Patents

高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，包括如下步骤：（1）称取原料；（2）混合湿磨；（3）预烧；（4）混合研磨；（5）制备混合浆料；（6）烧结成型。本发明一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其工艺简单，设计合理，成本低廉，容易实现，由其制备的纳米晶锰锌铁氧体具有超高的电感值和磁导率，综合性能优异，完全适用于变压器对磁芯的电感值和磁通率的要求，应用前景广阔。

Description

高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法
技术领域
本发明涉及铁氧体制备技术领域，特别是涉及一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法。
背景技术
磁芯是指由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。例如，锰- 锌铁氧体和镍- 锌铁氧体是典型的磁芯体材料。铁氧体磁芯用于各种电子设备的线圈和变压器中，其是一种高频导磁材料，主要做高频变压器（像开关电源，行输出变压器等），高频磁环（抗干扰用）等等。锰- 锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点，且在低于1MHz 的频率时，具有较低损耗的特性。镍- 锌铁氧体具有极高的阻抗率、不到几百的低磁导率等特性，及在高于1MHz 的频率亦产生较低损耗等。
目前，随着家用电器、高性能电脑和LCD显示器等的开关电源变压器向小型化、轻薄化和多功能化方向的发展，磁芯在这些设备中得到了越来越广泛的应用，并且成为缩小开关电源变压器的体积、降低温升和提高变压器的输出功率不可缺少的组件，但随着技术的进步，现有磁芯的电感值和磁通率相对较低，不能满足日益先进的变压器的使用需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，能够解决现有变压器用磁芯材料存在的不足之处。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取原料：称取质量百分比为50～55%的Fe2O3、8～15%的ZnO、15～25%的MnO和18～22%的NiO作为第一组分；称取质量百分比为20～30%的La2O3、5～8%的Nb2O5、15～20%的V2O5、15～25%的CuO、10～15%的Bi2O3、3～5%的TiO2和3～5%的Cs2O 作为第二组分；称取占所述第一组分和第二组分总质量的3～5%的Li2O；
（2）混合湿磨：将步骤（1）中称取的第一组分和第二组分加入球磨罐中，按照物料：球：水的质量比为1～2：3～5：1的比例加入蒸馏水，混合湿磨，得到混合物料；
（3）预烧：将步骤（2）中混合湿磨后的物料置于马弗炉中，先在80～100℃下烘干，再预烧；
（4）混合研磨：将步骤（3）中预烧后的混合物料置于球磨机中，再加入配方量的Li2O，混合研磨至物料粒径为0.5～1.0μm；
（5）制备混合浆料：向步骤（4）中得到的混合物料中再加入聚乙烯醇水溶液，搅拌混合，得到混合浆料；
（6）烧结成型：将步骤（5）中得到的混合浆料在后压制成型，然后连同模具转入带程序升温功能的惰性气体气氛的窑炉中烧结，烧结工艺为：以150～200℃/h 的升温速率从室温加热到600～800℃，保温2～3h，再在1150～1200℃下烧结保温5～6h，随后在惰性气氛下自然降温冷却至室温，得到所述高热阻敏感度和热磁敏感度纳米晶锰锌铁氧体。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述混合湿磨的时间为4～6h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述预烧条件为：400～600℃，3～4h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为12～18%，其加入量为混合物料重量的0.1倍。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（6）中，所述惰性气体为氦气，所述惰性气体的压力为10～20Pa，气体流速为3～5m/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的初始磁导率为3800～5100、电感值50～500mH，阻抗率85%以上，25℃时的电阻率为1.3～1.8×104ρ/Ωm。
本发明的有益效果是：本发明一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其工艺简单，设计合理，成本低廉，容易实现，由其制备的纳米晶锰锌铁氧体具有超高的电感值和磁导率，综合性能优异，完全适用于变压器对磁芯的电感值和磁通率的要求，应用前景广阔。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，所述高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯由质量比为7：0.5的第一组分、第二组分和占第一组分和第二组分总质量3%的烧结助剂制备而成；所述烧结助剂为Li2O；
具体制备方法步骤如下：
称取原料：称取质量百分比为50%的Fe2O3、15%的ZnO、17%的MnO和18%的NiO作为第一组分；称取质量百分比为20%的La2O3、8%的Nb2O5、20%的V2O5、25%的CuO、17%的Bi2O3、5%的TiO2和5%的Cs2O 作为第二组分；称取占所述第一组分和第二组分总质量的3%的Li2O；
混合湿磨：将称取的第一组分和第二组分加入球磨罐中，按照物料：球：水的质量比为1：5：1的比例加入蒸馏水，混合湿磨6h，得到混合物料；
预烧：将混合湿磨后的物料置于马弗炉中，先在80℃下烘干，再在400℃下预烧4h；
混合研磨：将预烧后的混合物料置于球磨机中，再加入配方量的Li2O，混合研磨至物料粒径为0.5～1.0μm；
制备混合浆料：向得到的混合物料中再加入质量浓度为12%占混合物料重量0.1倍的聚乙烯醇水溶液，搅拌混合，得到混合浆料；
烧结成型：将得到的混合浆料在后压制成型，然后连同模具转入带程序升温功能的惰性气体气氛的窑炉中烧结，其中，惰性气体为压力为20Pa，气体流速为3m/min的氦气，烧结工艺为：以150℃/h 的升温速率从室温加热到600℃，保温3h，再在1150℃下烧结保温6h，随后在惰性气氛下自然降温冷却至室温，得到所述高热阻敏感度和热磁敏感度纳米晶锰锌铁氧体。
上述方法所制备的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的初始磁导率为3800、电感值50mH，阻抗率85%以上，25℃时的电阻率为1.3×104ρ/Ωm。
实施例2
本发明揭示了一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，所述高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯由质量比为10：1的第一组分、第二组分和占第一组分和第二组分总质量5%的烧结助剂制备而成；烧结助剂为Li2O；
具体制备方法步骤如下：
称取原料：称取质量百分比为55%的Fe2O3、8%的ZnO、15%的MnO和22%的NiO作为第一组分；称取质量百分比为30%的La2O3、5%的Nb2O5、15%的V2O5、22%的CuO、20%的Bi2O3、3%的TiO2和3%的Cs2O 作为第二组分；称取占所述第一组分和第二组分总质量的5%的Li2O；
混合湿磨：将步骤（1）中称取的第一组分和第二组分加入球磨罐中，按照物料：球：水的质量比为2：3：1的比例加入蒸馏水，混合湿磨6h，得到混合物料；
预烧：将步骤（2）中混合湿磨后的物料置于马弗炉中，先在100℃下烘干，再在600℃下预烧3h；
混合研磨：将步骤（3）中预烧后的混合物料置于球磨机中，再加入配方量的Li2O，混合研磨至物料粒径为0.5～1.0μm；
制备混合浆料：向步骤（4）中得到的混合物料中再加入质量浓度为18%占混合物料重量0.1倍的聚乙烯醇水溶液，搅拌混合，得到混合浆料；
烧结成型：将得到的混合浆料在后压制成型，然后连同模具转入带程序升温功能的惰性气体气氛的窑炉中烧结，其中，惰性气体为压力为10Pa，气体流速为5m/min的氦气，烧结工艺为：以200℃/h 的升温速率从室温加热到800℃，保温2h，再在1200℃下烧结保温5h，随后在惰性气氛下自然降温冷却至室温，得到所述高热阻敏感度和热磁敏感度纳米晶锰锌铁氧体。
上述方法所制备的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的初始磁导率为5100、电感值500mH，阻抗率85%以上，25℃时的电阻率为1.8×104ρ/Ωm。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）称取原料：称取质量百分比为50～55%的Fe2O3、8～15%的ZnO、15～25%的MnO和18～22%的NiO作为第一组分；称取质量百分比为20～30%的La2O3、5～8%的Nb2O5、15～20%的V2O5、15～25%的CuO、10～15%的Bi2O3、3～5%的TiO2和3～5%的Cs2O 作为第二组分；称取占所述第一组分和第二组分总质量的3～5%的Li2O；
（2）混合湿磨：将步骤（1）中称取的第一组分和第二组分加入球磨罐中，按照物料：球：水的质量比为1～2：3～5：1的比例加入蒸馏水，混合湿磨，得到混合物料；
（3）预烧：将步骤（2）中混合湿磨后的物料置于马弗炉中，先在80～100℃下烘干，再预烧；
（4）混合研磨：将步骤（3）中预烧后的混合物料置于球磨机中，再加入配方量的Li2O，混合研磨至物料粒径为0.5～1.0μm；
（5）制备混合浆料：向步骤（4）中得到的混合物料中再加入聚乙烯醇水溶液，搅拌混合，得到混合浆料；
（6）烧结成型：将步骤（5）中得到的混合浆料在后压制成型，然后连同模具转入带程序升温功能的惰性气体气氛的窑炉中烧结，烧结工艺为：以150～200℃/h 的升温速率从室温加热到600～800℃，保温2～3h，再在1150～1200℃下烧结保温5～6h，随后在惰性气氛下自然降温冷却至室温，得到所述高热阻敏感度和热磁敏感度纳米晶锰锌铁氧体。
2.根据权利要求1所述的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述混合湿磨的时间为4～6h。
3.根据权利要求1所述的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述预烧条件为：400～600℃，3～4h。
4.根据权利要求1所述的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为12～18%，其加入量为混合物料重量的0.1倍。
5.根据权利要求1所述的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述惰性气体为氦气，所述惰性气体的压力为10～20Pa，气体流速为3～5m/min。
6.根据权利要求1至5任一相所述的高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于，所述高频变压器用高电感值高磁导率铁氧体磁芯的初始磁导率为3800～5100、电感值50～500mH，阻抗率85%以上，25℃时的电阻率为1.3～1.8×104ρ/Ωm。
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