CN109133906A - 低热膨胀复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低热膨胀复合材料，所述低热膨胀复合材料包括材料A、材料B、材料C和材料D；所述材料A的原料成分包括：C、Sn、Eu、S、Cr、Cd和Fe；所述材料B的原料成分包括：C、Fe、Eu、Cd、Si、Pb、Cu和Sn；所述材料C的原料成分包括：CdO、PbO2、K2O、Eu2O3和Al2O3；所述材料D的原料成分包括：PbO2、ZnO、Cr2O3、Mn2O3、CdO、Eu2O3和Fe2O3。解决了传统的低热膨胀复合材料存在磁性能较低的问题。

Description

低热膨胀复合材料
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体地，涉及一种低热膨胀复合材料。
背景技术
低热膨胀复合材料广泛应用于电子变压器、滤波器、电感器的磁芯、电源转换器、计算机、视听设备和移动通讯等领域；专利号为CN201510839760.6的中国专利公开了一种低热膨胀系数镍锌软磁铁氧体磁芯材料的制备方法，该低热膨胀系数镍锌软磁铁氧体磁芯材料由Fe2O3、NiO、ZnO、Cr2O3、MoO3、Dy2O3、CdO、AlN、B4C、Bi2O3、Co2O3、MnO2、WO3、V2S3、TiC、CaZrO3等原料组成；本发明材料通过一次配料、一次球磨、一次烧结、二次配料、二次球磨、压制成型、二次烧结等步骤制成。该发明制得的镍锌软磁铁氧体磁芯材料综合性能优异，不仅具有较低的热膨胀系数，还具有较高的磁导率和饱和磁通密度、磁导率和居里温度。但是其磁性能还偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种低热膨胀复合材料，解决了传统的低热膨胀复合材料存在磁性能较低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低热膨胀复合材料，所述低热膨胀复合材料包括材料A、材料B、材料C和材料D；
所述材料A的原料成分包括：C、Sn、Eu、S、Cr、Cd和Fe；
所述材料B的原料成分包括：C、Fe、Eu、Cd、Si、Pb、Cu和Sn；
所述材料C的原料成分包括：CdO、PbO2、K2O、Eu2O3和Al2O3；
所述材料D的原料成分包括：PbO2、ZnO、Cr2O3、Mn2O3、CdO、Eu2O3和Fe2O3。
通过上述技术方案，本发明提供了一种低热膨胀复合材料，在该低热膨胀复合材料中，材料A是合金材料，可填充铁氧体基料的间隙，密实材料基体，同时起韧化材料的作用；其中的C、Sn、Cr、Cd细化合金本身的晶粒，Eu和S可强化合金的软磁性，为铁氧体基体的磁性增强发挥接力补充作用；材料A、材料B、材料C形成烧结混合料，处于铁氧体晶粒的边界，不仅改善晶界处的电阻率，促进功率损耗降低；而且强化了晶界的密实性及软磁性；同时降低了材料膨胀对热的敏感性，材料B为低熔点材料，能有效包裹铁氧体晶粒，起到液相烧结作用，能有效促进晶粒生长且抑制晶粒的吞并，使得晶粒均匀生长，气孔减少，晶界和晶粒内的气孔率降低，改善铁氧体的显微结构，畴壁位移和磁畴转动阻力减小，因此磁滞损耗减小；同时低熔点合金可起韧化铁氧体基料晶粒边界的作用。Cd、Pb、Eu可细化低熔点合金材料的晶粒，Sb、Si、Cu、C、Fe可提高低熔点合金的强度和硬度，可有效强化铁氧体的晶界，降低无机复合物材料的脆性；材料D是铁氧体基料，PbO2、ZnO、Mn2O3和Fe2O3形成尖晶石结构，构成铁氧体的基体；CdO促进晶体生长，减少气孔；稀土氧化物Cr2O3、Eu2O3在材料中促进晶粒均匀生长，抑制晶粒异常长大；Eu2O3改善材料的电阻率，促进功率损耗降低。本发明提供的低热膨胀复合材料具有良好的磁性能，同时具有良好的稳定性和实用性,可广泛应用于电子器件领域等。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的低热膨胀复合材料的组织结构图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种低热膨胀复合材料，所述低热膨胀复合材料包括材料A、材料B、材料C和材料D；
所述材料A的原料成分包括：C、Sn、Eu、S、Cr、Cd和Fe；
所述材料B的原料成分包括：C、Fe、Eu、Cd、Si、Pb、Cu和Sn；
所述材料C的原料成分包括：CdO、PbO2、K2O、Eu2O3和Al2O3；
所述材料D的原料成分包括：PbO2、ZnO、Cr2O3、Mn2O3、CdO、Eu2O3和Fe2O3。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高低热膨胀复合材料的磁性能，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.5-0.9％、Sn 0.5-0.9％、Eu 0.35-0.48％、S 3-8％、Cr 21-25％、Cd 0.01-0.05％和余量Fe。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高低热膨胀复合材料的磁性能，材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.05-0.09％、Fe 5-9％、Eu0.65-0.95％、Cd0.01-0.05％、Si 0.02-0.07％、Pb 9-11％、Cu 4-8％和余量Sn。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高低热膨胀复合材料的磁性能，材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.1-0.4％、PbO2 0.1-0.4％、K2O 8-12％、Eu2O30.2-0.5％和余量Al2O3。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高低热膨胀复合材料的磁性能，材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.1-0.4％、ZnO 13-18％、Cr2O3 0.3-0.8％、Mn2O3 12-19％、CdO 0.1-0.4％、Eu2O3 0.1-0.4％和余量Fe2O3。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高低热膨胀复合材料的磁性能，材料A、材料B和材料C的重量比为0.3-0.8:0.1-0.5:10；
材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:25-30。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，高低热膨胀复合材料的具体制备方法如下：
材料A的制备：将C、Sn、Eu、S、Cr、Cd和Fe进行混合配料；C、Sn、Eu、Cr、Cd、Fe为纯物质(元素含量大于99.9％)；S以硫铁中间合金的形式加入，硫铁中间合金的含S量为50％，余为铁；先将原料放入感应炉中内，升温熔炼，当达到熔炼温度1500℃后保温20分钟；然将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内。合金液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末。合金粉末平均粒度均为11μm；雾化气体压力为7MPa，液态金属流体流量为3.5kg/min，合金液体注入温度为1515℃，雾化角为35度；
材料B的制备：将C、Fe、Eu、Cd、Si、Pb、Cu和Sn进行混合配料；各原料纯度均大于99.9％，先将原料放入感应炉中内，升温熔炼，当达到熔炼温度745℃后保温25分钟；然后将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，合金液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，合金粉末平均粒度均为13μm，雾化气体压力为4.5MPa，态金属流体流量为2.5kg/min，合金液体注入温度为695℃，雾化角为31度；
材料C的制备：将CdO、PbO2、K2O、Eu2O3和Al2O3；各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在855℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200目；
材料D的制备：将PbO2、ZnO、Cr2O3、Mn2O3、CdO、Eu2O3和Fe2O3进行混合配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在330℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200目，然后放入烧结炉进行烧结；烧结温度为1335℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到12微米；
将材料A、材料B和材料C进行混合，然后放入烧结炉进行烧结，烧结温度为1240℃，最后得到烧结混合料ABC，将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到12微米；
将烧结混合料ABC和材料D进行混合，加入到三维混合机中混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用等静压方式成型，将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至720℃，保温3.5h，然后升温至1365℃烧结3h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在1050℃和855℃热处理回火1.5h，最后经230℃时效处理得到产品。
实施例1
按照上述制备方法进行，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.5％、Sn0.5％、Eu 0.35％、S 3％、Cr 21％、Cd 0.01％和余量Fe；材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.05％、Fe 5％、Eu 0.65％、Cd 0.01％、Si 0.02％、Pb 9％、Cu 4％和余量Sn；材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.1％、PbO2 0.1％、K2O 8％、Eu2O3 0.2％和余量Al2O3；材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.1％、ZnO 13％、Cr2O3 0.3％、Mn2O3 12％、CdO0.1％、Eu2O3 0.1％和余量Fe2O3；材料A、材料B和材料C的重量比为0.3:0.1:10；材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:25。
实施例2
按照上述制备方法进行，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.7％、Sn0.7％、Eu 0.4％、S 5％、Cr 23％、Cd 0.03％和余量Fe；材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.07％、Fe 7％、Eu 0.8％、Cd 0.03％、Si 0.05％、Pb 10％、Cu 6％和余量Sn；材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.3％、PbO2 0.3％、K2O 10％、Eu2O3 0.4％和余量Al2O3；材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.3％、ZnO 15％、Cr2O3 0.6％、Mn2O3 16％、CdO 0.2％、Eu2O3 0.3％和余量Fe2O3；材料A、材料B和材料C的重量比为0.5:0.3:10；材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:28。
实施例3
按照上述制备方法进行，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.9％、Sn0.9％、Eu 0.48％、S 8％、Cr 25％、Cd 0.05％和余量Fe；材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.09％、Fe 9％、Eu 0.95％、Cd 0.05％、Si 0.07％、Pb 11％、Cu 8％和余量Sn；材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.4％、PbO2 0.4％、K2O 12％、Eu2O3 0.5％和余量Al2O3；材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.4％、ZnO 18％、Cr2O3 0.8％、Mn2O3 19％、CdO0.4％、Eu2O3 0.4％和余量Fe2O3；材料A、材料B和材料C的重量比为0.8:0.5:10；材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:30。
实施例4
按照上述制备方法进行，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.4％、Sn0.3％、Eu 0.3％、S 2％、Cr 19％、Cd 0.005％和余量Fe；材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.03％、Fe 4％、Eu 0.5％、Cd 0.005％、Si 0.01％、Pb 8％、Cu 3％和余量Sn；材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.08％、PbO2 0.07％、K2O 7％、Eu2O3 0.1％和余量Al2O3；材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.09％、ZnO 11％、Cr2O3 0.2％、Mn2O3 11％、CdO0.06％、Eu2O3 0.08％和余量Fe2O3；材料A、材料B和材料C的重量比为0.2:0.05:10；材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:31。
实施例5
按照上述制备方法进行，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 1.1％、Sn1.1％、Eu 0.6％、S 9％、Cr 26％、Cd 0.06％和余量Fe；材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.12％、Fe 11％、Eu 1％、Cd 0.07％、Si 0.08％、Pb 12％、Cu 9％和余量Sn；材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.5％、PbO2 0.5％、K2O 13％、Eu2O3 0.6％和余量Al2O3；材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.5％、ZnO 19％、Cr2O3 0.9％、Mn2O3 21％、CdO 0.6％、Eu2O3 0.6％和余量Fe2O3；材料A、材料B和材料C的重量比为0.9:0.6:10；材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:24。
对比例1
专利号为CN201510839760.6公开的低热膨胀系数镍锌软磁铁氧体磁芯材料的性能参数。
表1
图1是本发明提供的低热膨胀复合材料的组织结构图，其组织均匀致密。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种低热膨胀复合材料，其特征在于，所述低热膨胀复合材料包括材料A、材料B、材料C和材料D；
所述材料A的原料成分包括：C、Sn、Eu、S、Cr、Cd和Fe；
所述材料B的原料成分包括：C、Fe、Eu、Cd、Si、Pb、Cu和Sn；
所述材料C的原料成分包括：CdO、PbO2、K2O、Eu2O3和Al2O3；
所述材料D的原料成分包括：PbO2、ZnO、Cr2O3、Mn2O3、CdO、Eu2O3和Fe2O3。
2.根据权利要求1所述的低热膨胀复合材料，其中，材料A包括以下重量份的原料成分：C 0.5-0.9％、Sn 0.5-0.9％、Eu 0.35-0.48％、S 3-8％、Cr 21-25％、Cd 0.01-0.05％和余量Fe。
3.根据权利要求1所述的低热膨胀复合材料，其中，材料B包括以下重量份的原料成分：C 0.05-0.09％、Fe 5-9％、Eu 0.65-0.95％、Cd 0.01-0.05％、Si 0.02-0.07％、Pb 9-11％、Cu 4-8％和余量Sn。
4.根据权利要求1所述的低热膨胀复合材料，其中，材料C包括以下重量份的原料成分：CdO 0.1-0.4％、PbO2 0.1-0.4％、K2O 8-12％、Eu2O3 0.2-0.5％和余量Al2O3。
5.根据权利要求1所述的低热膨胀复合材料，其中，材料D包括以下重量份的原料成分：PbO2 0.1-0.4％、ZnO 13-18％、Cr2O3 0.3-0.8％、Mn2O3 12-19％、CdO 0.1-0.4％、Eu2O30.1-0.4％和余量Fe2O3。
6.根据权利要求1所述的低热膨胀复合材料，其中，材料A、材料B和材料C的重量比为0.3-0.8:0.1-0.5:10；
材料A、材料B和材料C混合后形成的混合料与材料D的重量比为1:25-30。
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