CN105198398B - 低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体，包括：主体体系和复合体系；所述主体体系由质量百分比为36～43%的Fe₂O₃、45～49%的MnO和12～15%的ZnO；所述复合体系占主体体系总质量的10～30%，包括CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO。本发明的损耗低，磁通密度大，叠加性能优异，使用条件下温升小于15℃，使磁芯具有优异的叠加特性和磁通性能、稳定的使用温度和较低的能耗，使其在滤波器、开关电源及变压器具有优异的使用性能。本发明适应目前电子行业的发展趋势，极大的改善应用磁芯的器件性能，对我国电子产业结构调整，节能减排提供有效帮助。

Description

低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体

技术领域

本发明涉及软磁体制备技术领域，特别是涉及一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体及该铁氧体的制备方法。

背景技术

磁性材料在滤波器、开关电源及变压器应用等电子产品中均占有部分体积并消耗部分能源。目前，为适应电子行业发展趋势，要求变压器具备使用领域更广泛，体积更小，更高效节能、温升小，输出稳定等性能。

虽然目前的变压器磁芯具有一定的低功耗和高直流叠加性能，但仍不能满足高性能变压器的使用要求，特别是不能满足LED、LCD变压器等均要求在保持大功率的同时，符合低损耗高效率，且能在不同电流叠加状态下保持温度的特性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体，能够解决现有磁性材料应用于变压器时带来的不足之处。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体，所述锰锌铁氧体在25℃，1.0KHz下的磁导率为2500～2800，在100KHZ、200mT，25～100℃范围内，损耗低于460～210kw/m³；100℃时，H为1249A/M；所述锰锌铁氧体包括：主体体系和复合体系；所述主体体系由质量百分比为36～43%的Fe₂O₃、45～49%的MnO和12～15%的ZnO；所述复合体系占所述主体体系总质量的10～30%；所述复合体系包括CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO。

在本发明一个较佳实施例中，所述复合体系中CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO的质量比例为0.5～1：2～2.5：0.8～1.5：1～2：05～1：0.1～0.5。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体的制备方法，包括如下步骤：

（1）称料及处理：按配方称取所述主体体系和复合体系，并将这两个体系一起放置到电热式回转窑预烧0.5～1h，然后将其置于行星式球磨机中混合研磨1～2h，得到平均粒径为0.2～0.4μm的混合料；

（2）制备混合浆料：将步骤（1）中得到的混合料投入到混合搅拌池中，边搅拌边加入去离子水，最后加入分散剂搅拌均匀，得到混合浆料；

（3）制备坯料：将步骤（2）中制备的混合浆料经压滤、半干燥后，制成磁芯坯料；

（4）烧制成型：将步骤（3）中得到的磁芯坯体装入程序烧结炉内的旋转坯料安装架上，关闭烧结炉，并开启惰性气体排净炉内空气，然后调节惰性气体流量为开启时的1/3～1/2，打开程序升温炉电源进行烧结成型，所述烧结工艺为：以80～100℃/h的升温速率自室温直接升温至1360～1370℃，然后保温烧结5.5h，最后关闭升序升温炉电源，并在恒定惰性气体流量下随炉冷却至室温，得到所述低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中的预烧温度为600～700℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述去离子水的加入量为混合料质量的2～3倍；所述分散剂为质量浓度为20～30%的聚乙烯醇水溶液，其用量为混合料质量的0.3～0.5倍。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述惰性气体为氮气，其开启时的流量为5～15m³/h。

本发明的有益效果是：本发明一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体，在100KHz 200mT的测试条件下，100℃损耗小于210kw/m³，100℃ Bs>480mT，H为1249A/M，使用条件下温升小于15℃，使磁芯具有优异的叠加特性和磁通性能、稳定的使用温度和较低的能耗，使其在滤波器、开关电源及变压器具有优异的使用性能。本发明适应目前电子行业的发展趋势，极大的改善应用磁芯的器件性能，对我国电子产业结构调整，节能减排提供有效帮助。

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：

本发明公开了一种低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体，包括：主体体系和复合体系；所述主体体系由质量百分比为36～43%的Fe₂O₃、45～49%的MnO和12～15%的ZnO；所述复合体系占所述主体体系总质量的10～30%；所述复合体系包括CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO；所述复合体系中CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO的质量比例为0.5～1：2～2.5：0.8～1.5：1～2：05～1：0.1～0.5。

本发明通过科学的配方、独特的原材料处理方式、独特的烧结排坯工艺及惰性烧结氛围，所制备的锰锌铁氧体具有优异的磁导率、超低的损耗和较佳的叠加特性，其在25℃，1.0KHz下的磁导率为2500～2800，在100KHZ、200mT，25～100℃范围内，损耗低于460～210kw/m³；100℃时，H为1249A/M，Bs>480mT，使用条件下温升小于15℃，使磁芯具有优异的叠加特性和磁通性能、稳定的使用温度和较低的能耗，使其在滤波器、开关电源及变压器具有优异的使用性能。本发明适应目前电子行业的发展趋势，极大的改善应用磁芯的器件性能，对我国电子产业结构调整，节能减排提供有效帮助。

具体制备方法如下：

实施例1

（1）称料及处理：按配方称取Fe₂O₃ 36mol、MnO 49mol、ZnO 15mol及总量为10mol的CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO，其中，CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO的质量比例为0.5：2.5：0.8：1：0.5：0.1；

将上述称取后的原料一起放置到电热式回转窑中，在600℃下预烧1h，然后将其置于行星式球磨机中混合研磨1～2h，得到平均粒径为0.2～0.4μm的混合料；

（2）制备混合浆料：将步骤（1）中得到的混合料投入到混合搅拌池中，边搅拌边加入占混合料干质量2倍的去离子水，最后加入质量浓度为20%的聚乙烯醇水溶液作为分散剂，其用量为混合料干质量的0.3倍，最后搅拌均匀，得到混合浆料；

（3）制备坯料：将步骤（2）中制备的混合浆料先用压滤机压滤成滤饼，再用干燥箱烘至半干，然后制成磁芯坯料；

（4）烧制成型：将步骤（3）中得到的磁芯坯体装入程序烧结炉内的旋转坯料安装架上，关闭烧结炉，并开启氮气控制其流量为5m³/h，排净炉内空气，然后调节惰性气体流量为开启时的1/2，打开程序升温炉电源进行烧结成型，所述烧结工艺为：以80℃/h的升温速率自室温直接升温至1360℃，然后保温烧结5.5h，最后关闭升序升温炉电源，并在恒定惰性气体流量下随炉冷却至室温，得到所述低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体。

实施例2

（1）称料及处理：按配方称取Fe₂O₃ 43mol、MnO 45mol、ZnO 12mol及总量为15mol的CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO，其中，CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO的质量比例为1：2：1.5：1：1：0.5；

将上述称取后的原料一起放置到电热式回转窑中，在700℃下预烧0.5h，然后将其置于行星式球磨机中混合研磨1～2h，得到平均粒径为0.2～0.4μm的混合料；

（2）制备混合浆料：将步骤（1）中得到的混合料投入到混合搅拌池中，边搅拌边加入占混合料干质量3倍的去离子水，最后加入质量浓度为30%的聚乙烯醇水溶液作为分散剂，其用量为混合料干质量的0.5倍，最后搅拌均匀，得到混合浆料；

（3）制备坯料：将步骤（2）中制备的混合浆料先用压滤机压滤成滤饼，再用干燥箱烘至半干，然后制成磁芯坯料；

（4）烧制成型：将步骤（3）中得到的磁芯坯体装入程序烧结炉内的旋转坯料安装架上，关闭烧结炉，并开启氮气控制其流量为15m³/h，排净炉内空气，然后调节惰性气体流量为开启时的1/3，打开程序升温炉电源进行烧结成型，所述烧结工艺为：以100℃/h的升温速率自室温直接升温至1370℃，然后保温烧结5.5h，最后关闭升序升温炉电源，并在恒定惰性气体流量下随炉冷却至室温，得到所述低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体。

在在100KHZ、200mT，25～100℃范围内，损耗低于460～210kw/m³；100℃时，H为1249A/M，Bs>480mT，

上述方法制备的铁氧体，在25℃，1.0KHz下的磁导率为2500～2800，100KHz 200mT的测试条件下，25℃时的损耗小于460 w/m³，80℃时的损耗小于280 w/m³，100℃时的损耗小于210 w/m³；100℃ Bs>480mT，连续使用情况下的温升小于15℃。

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 (2)

1.一种低温升超低损耗及叠加特性含锰锌铁氧体的材料，其特征在于，所述锰锌铁氧体在25℃，1.0KHz 下的磁导率为2500 ～ 2800，在100KHZ、200mT，25 ～ 100℃范围内，损耗低于460 ～ 210kw/m³；100℃时，H 为1249A/M ；所述锰锌铁氧体包括：主体体系和复合体系；

所述主体体系由质量百分比为36 ～ 43% 的Fe₂O₃、45 ～ 49% 的MnO 和12 ～ 15% 的ZnO 组成；所述复合体系占所述主体体系总质量的10 ～ 30%；所述复合体系包括CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO；

所述复合体系中CoO、Co₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MoO₃和CuO 的质量比例为0.5 ～ 1 ：2 ～ 2.5：0.8 ～ 1.5 ：1 ～ 2 ：05 ～ 1 ：0.1 ～ 0.5。

所述的低温升超低损耗及叠加特性含锰锌铁氧体的材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）称料及处理：按配方称取所述主体体系和复合体系，并将这两个体系一起放置到电热式回转窑预烧0.5 ～ 1h，然后将其置于行星式球磨机中混合研磨1 ～ 2h，得到平均粒径为0.2 ～ 0.4μm 的混合料；

（2）制备混合浆料：将步骤（1）中得到的混合料投入到混合搅拌池中，边搅拌边加入去离子水，最后加入分散剂搅拌均匀，得到混合浆料；

（3）制备坯料：将步骤（2）中制备的混合浆料经压滤、半干燥后，制成磁芯坯料；

（4）烧制成型：将步骤（3）中得到的磁芯坯体装入程序烧结炉内的旋转坯料安装架上，关闭烧结炉，并开启惰性气体排净炉内空气，然后调节惰性气体流量为开启时的1/3 ～1/2，打开程序升温炉电源进行烧结成型，所述烧结工艺为：以80 ～ 100℃/h 的升温速率自室温直接升温至1360 ～ 1370℃，然后保温烧结5.5h，最后关闭程序升温炉电源，并在恒定惰性气体流量下随炉冷却至室温，得到所述低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体；

所述步骤（1）中的预烧温度为600 ～ 700℃；

所述步骤（2）中，所述去离子水的加入量为混合料质量的2 ～ 3倍；所述分散剂为质量浓度为20 ～ 30% 的聚乙烯醇水溶液，其用量为混合料质量的0.3 ～ 0.5倍；

所述步骤（4）中，所述惰性气体为氮气，其开启时的流量为5 ～ 15m³/h。

2.一种如权利要求1所述的低温升超低损耗及叠加特性含锰锌铁氧体的材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）称料及处理：按配方称取所述主体体系和复合体系，并将这两个体系一起放置到电热式回转窑预烧0.5 ～ 1h，然后将其置于行星式球磨机中混合研磨1 ～ 2h，得到平均粒径为0.2 ～ 0.4μm 的混合料；

（2）制备混合浆料：将步骤（1）中得到的混合料投入到混合搅拌池中，边搅拌边加入去离子水，最后加入分散剂搅拌均匀，得到混合浆料；

（3）制备坯料：将步骤（2）中制备的混合浆料经压滤、半干燥后，制成磁芯坯料；

（4）烧制成型：将步骤（3）中得到的磁芯坯体装入程序烧结炉内的旋转坯料安装架上，关闭烧结炉，并开启惰性气体排净炉内空气，然后调节惰性气体流量为开启时的1/3 ～1/2，打开程序升温炉电源进行烧结成型，所述烧结工艺为：以80 ～ 100℃/h 的升温速率自室温直接升温至1360 ～ 1370℃，然后保温烧结5.5h，最后关闭升序升温炉电源，并在恒定惰性气体流量下随炉冷却至室温，得到所述低温升超低损耗高磁导率及叠加特性锰锌铁氧体；

所述步骤（1）中的预烧温度为600 ～ 700℃；

所述步骤（2）中，所述去离子水的加入量为混合料质量的2 ～ 3倍；所述分散剂为质量浓度为20 ～ 30% 的聚乙烯醇水溶液，其用量为混合料质量的0.3 ～ 0.5倍；

所述步骤（4）中，所述惰性气体为氮气，其开启时的流量为5 ～ 15m³/h。