CN109326406A - 一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯及其制备方法 - Google Patents

一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料包括：ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2、烧结助剂、分散剂和Fe2O3。本发明公开上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水，湿磨，干燥，粉碎，然后预烧得到预烧料；将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨，压制成型，惰性气体保护下升温，保温，继续升温，冷却得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。本发明具有优异的电感值和磁导率，而且制备方法简单。

Description

一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及铁氧体磁芯技术领域，尤其涉及一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯及其制备方法。
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、高频磁环等。
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，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
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯及其制备方法，具有优异的电感值和磁导率，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，而且制备方法简单。
本发明提出的一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料包括：ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2、烧结助剂、分散剂和Fe2O3。
优选地，其原料按重量百分比包括：ZnO 16-18％，MnO 22-24％，NiO 3-12％，MgO4-12％，ZrO2 1-3％，V2O5 10-12％，Y2O3 4-11％，B2O3 4-8％，TiO2 0.1-0.4％，SiO2 1-2％，烧结助剂0.11-0.18％，分散剂0.25-0.55％，余量为Fe2O3。
优选地，烧结助剂为Li2O。
优选地，分散剂包括：二丙二醇、聚氧乙烯醚。
优选地，二丙二醇、聚氧乙烯醚的重量比为0.12-0.4：0.11-0.18。
本发明提出的上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水，湿磨，干燥，粉碎，然后预烧得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨，压制成型，惰性气体保护下升温，保温，继续升温，冷却得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
优选地，步骤I中，加水至含水量为50-60wt％，湿磨时间为2-4h。
优选地，步骤I中，预烧时间为2-3h，预烧温度为520-550℃。
优选地，步骤II中，球磨至粒径为0.1-0.4μm。
优选地，步骤II中，惰性气体保护下，以1-4℃/min的速度从室温升温至420-460℃，保温20-30min，以2-10℃/min的速度继续升温至800-1000℃，冷却至室温。
本发明通过铁、锌、镍、锰元素的合理配比及配方设计，使所得铁氧体磁芯具有优异的电感值和磁导率，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；本发明的初始磁导率为3800，电感值50mH，阻抗率85％以上，25℃时的电阻率为1.3×104ρ/Ωm。
由于Fe2O3的饱和磁通密度小，本发明采用Fe2O3与ZnO、MnO、NiO复配为主料，在烧结助剂Li2O的作用下，Mn2+可在烧结反应时可降低Fe3+的生成，使本发明的电阻率进一步增高，再配合二丙二醇、聚氧乙烯醚复配研磨，相互间分散程度极高，可有效促使ZnO、NiO在体系中分散，有效降低溶解所需时间，避免晶粒异常生长造成性能恶化，同时电阻率得到有效提高。本发明制备方法简单，所得铁氧体磁芯的电阻率高，具有高频、高饱和磁通密度和低磁损耗的优良性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料按重量百分比包括：ZnO 16％，MnO 24％，NiO 3％，MgO 12％，ZrO2 1％，V2O5 12％，Y2O3 4％，B2O3 8％，TiO2 0.1％，SiO22％，Li2O 0.11％，分散剂0.55％，余量为Fe2O3；其中分散剂由二丙二醇、聚氧乙烯醚按重量比为0.12：0.18组成。
上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水至含水量为50wt％，湿磨4h，70℃干燥，粉碎，然后预烧3h，预烧温度为520℃，得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨至粒径为0.1-0.4μm，压制成型，惰性气体保护下，以4℃/min的速度从室温升温至420℃，保温30min，以2℃/min的速度继续升温至1000℃，冷却至室温得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
实施例2
一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料按重量百分比包括：ZnO 18％，MnO 22％，NiO 12％，MgO 4％，ZrO2 3％，V2O5 10％，Y2O3 11％，B2O3 4％，TiO2 0.4％，SiO21％，Li2O 0.18％，分散剂0.25％，余量为Fe2O3；其中分散剂由二丙二醇、聚氧乙烯醚按重量比为0.4：0.11组成。
上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水至含水量为60wt％，湿磨2h，80℃干燥，粉碎，然后预烧2h，预烧温度为550℃，得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨至粒径为0.1-0.4μm，压制成型，惰性气体保护下，以1℃/min的速度从室温升温至460℃，保温20min，以10℃/min的速度继续升温至800℃，冷却至室温得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
实施例3
一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料按重量百分比包括：ZnO 16.5％，MnO 23.5％，NiO 6％，MgO 10％，ZrO2 1.5％，V2O5 11.5％，Y2O3 6％，B2O3 7％，TiO2 0.2％，SiO2 1.7％，Li2O 0.12％，分散剂0.5％，余量为Fe2O3；其中分散剂由二丙二醇、聚氧乙烯醚按重量比为0.16：0.17组成。
上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水至含水量为53wt％，湿磨3.5h，73℃干燥，粉碎，然后预烧2.8h，预烧温度为530℃，得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨至粒径为0.1-0.4μm，压制成型，惰性气体保护下，以3℃/min的速度从室温升温至430℃，保温28min，以4℃/min的速度继续升温至950℃，冷却至室温得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
实施例4
一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料按重量百分比包括：ZnO 17.5％，MnO 22.5％，NiO 10％，MgO 6％，ZrO2 2.5％，V2O5 10.5％，Y2O3 10％，B2O3 5％，TiO20.3％，SiO2 1.3％，Li2O 0.16％，分散剂0.3％，余量为Fe2O3；其中分散剂由二丙二醇、聚氧乙烯醚按重量比为0.34：0.13组成。
上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水至含水量为57wt％，湿磨2.5h，77℃干燥，粉碎，然后预烧2.2h，预烧温度为540℃，得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨至粒径为0.1-0.4μm，压制成型，惰性气体保护下，以2℃/min的速度从室温升温至450℃，保温22min，以8℃/min的速度继续升温至850℃，冷却至室温得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
实施例5
一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其原料按重量百分比包括：ZnO 17％，MnO 23％，NiO 8％，MgO 8％，ZrO2 2％，V2O5 11％，Y2O3 8％，B2O3 6％，TiO2 0.25％，SiO21.5％，Li2O 0.14％，分散剂0.4％，余量为Fe2O3；其中分散剂由二丙二醇、聚氧乙烯醚按重量比为0.25：0.15组成。
上述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水至含水量为55wt％，湿磨3h，75℃干燥，粉碎，然后预烧2.5h，预烧温度为535℃，得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨至粒径为0.1-0.4μm，压制成型，惰性气体保护下，以2.5℃/min的速度从室温升温至440℃，保温25min，以6℃/min的速度继续升温至900℃，冷却至室温得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其特征在于，其原料包括：ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2、烧结助剂、分散剂和Fe2O3。
2.根据权利要求1所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其特征在于，其原料按重量百分比包括：ZnO 16-18％，MnO 22-24％，NiO 3-12％，MgO 4-12％，ZrO2 1-3％，V2O5 10-12％，Y2O3 4-11％，B2O3 4-8％，TiO2 0.1-0.4％，SiO2 1-2％，烧结助剂0.11-0.18％，分散剂0.25-0.55％，余量为Fe2O3。
3.根据权利要求1或2所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其特征在于，烧结助剂为Li2O。
4.根据权利要求1-3任一项所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其特征在于，分散剂包括：二丙二醇、聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求4所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯，其特征在于，二丙二醇、聚氧乙烯醚的重量比为0.12-0.4：0.11-0.18。
6.一种如权利要求1-5任一项所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
I、将Fe2O3、ZnO、MnO、NiO、MgO、ZrO2、V2O5、Y2O3、B2O3、TiO2、SiO2加入至球磨罐中，加水，湿磨，干燥，粉碎，然后预烧得到预烧料；
II、将预烧料和烧结助剂、分散剂混合，球磨，压制成型，惰性气体保护下升温，保温，继续升温，冷却得到开关电源变压器用电感铁氧体磁芯。
7.根据权利要求6所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，其特征在于，步骤I中，加水至含水量为50-60wt％，湿磨时间为2-4h。
8.根据权利要求6或7所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，其特征在于，步骤I中，预烧时间为2-3h，预烧温度为520-550℃。
9.根据权利要求6-8任一项所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，其特征在于，步骤II中，球磨至粒径为0.1-0.4μm。
10.根据权利要求6-9任一项所述开关电源变压器用电感铁氧体磁芯制备方法，其特征在于，步骤II中，惰性气体保护下，以1-4℃/min的速度从室温升温至420-460℃，保温20-30min，以2-10℃/min的速度继续升温至800-1000℃，冷却至室温。
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