CN109665832A - 一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法，涉及磁芯加工技术领域。所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁70‑75份、氧化镍10‑12份、氧化钴6‑10份、氧化锌10‑14份、氧化铜5‑8份、氧化锰10‑12份、氧化钆1‑4份、生物质石墨烯2‑4份、聚苯硫醚0.2‑0.6份、木质素磺酸钙0.6‑1份、乙炔炭黑2‑3份。其制备方法主要包括：湿法球磨混合、高温冶炼、超急冷凝固、混合煅烧、真空退火、混合成型等步骤。本发明克服了现有技术的不足，降低传统磁芯材料的损耗率，增强其磁导率，并且本发明所得产品具有优良的叠加性和稳定性，且工艺简单，具有良好的适用性。

Description

一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及磁芯加工技术领域，具体涉及一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法。
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，现功能较为优越的磁芯多为软磁铁氧体制成，软磁铁氧体材料自1935年由荷兰菲利普实验室研发成功后，至今已有80多年历史，由于铁氧体的磁性来源于亚铁磁性，其饱和磁化强度Ms较金属磁低，但比金属磁的电阻率ρ又高得多，故具备良好的高频特性。在弱电高频技术领域，软磁铁氧体具有独特的优点。用这类材料制作的磁芯是各种电感器、电子变压器、扼流线圈、抑制器、滤波器等的核心部件。
软磁材料作为磁电转换领域的重要功能材料之一，在电子设备、通信和电器等领域有着广泛的应用。随着数字电视机、笔记本电脑的普及，电子设备向轻、薄、小型化发展，这就势必要缩小电源体积，对电源提出了更高、更严格的要求。复合软磁材料由于具有金属软磁材料高饱和磁感应强度和软磁铁氧体高电阻率的特点，在工业技术和日常生活中的应用日益增多，一直以来受到人们的重视并得到广泛的研究。复合软磁材料一般是以金属软磁粉末为原料，在颗粒表面进行有机或无机绝缘处理后，在采用粉末冶金工艺将复合粉末压制成型即可得到块状软磁材料。与传统的金属软磁材料相比，复合软磁材料具有较高的电阻率，可以减少涡流损耗，提高材料的使用频率。但是一般有机或无机包覆层具有非磁性特征，与金属磁性颗粒复合后，在一定程度上也会降低材料的饱和磁化强度，所以必须要通过合适的有效工艺，在提高材料电阻率和降低磁损耗的同时，保持较高密度和饱和磁化强度是当今研究的重点。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法，降低传统磁芯材料的损耗率，增强其磁导率，并且本发明所得产品具有优良的叠加性和稳定性，且工艺简单，具有良好的适用性。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种低功耗、高叠加特性的磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁70-75份、氧化镍10-12份、氧化钴6-10份、氧化锌10-14份、氧化铜5-8份、氧化锰10-12份、氧化钆1-4份、生物质石墨烯2-4份、聚苯硫醚0.2-0.6份、木质素磺酸钙0.6-1份、乙炔炭黑2-3份。
优选的，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁72份、氧化镍11份、氧化钴8份、氧化锌12份、氧化铜6.5份、氧化锰11份、氧化钆2.5份、生物质石墨烯3份、聚苯硫醚0.4份、木质素磺酸钙0.8份、乙炔炭黑2.5份。
一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰混合加入去离子水于球磨机中进行湿法球磨混合均匀，得混合金属料备用；
(2)将冶炼炉预热至800℃，后加入上述混合金属料，升温至1100-1200℃，持续冶炼，后采用超急冷凝固技术快速冷却，得合金料备用；
(3)将上述合金料与氧化钆混合后，再加入去离子水再次进行湿法球磨混合均匀，球磨时间为5-6h，得混合料备用；
(4)将上述混合料加入乙炔炭黑后与煅烧炉中在800-1000℃温度下煅烧1-2h，再将其降温至500-550℃，进行真空等温退火，后继续降温退火至200-220℃，保温后水冷至室温得混合底料备用；
(5)将上述混合底料进行球磨后整形后过筛，得第一粉末备用；再将生物质石墨烯、聚苯硫醚和木质素磺酸钙混合后研磨过筛得第二粉末备用；
(6)将上述第一粉末加入去离子水后于均质机中进行均质，得均质液备用，再将第二粉末于高温下进行熔炼，后与均质液混合，进行高速搅拌，后烘干，于模型机中进行热压成型，得本发明低功耗、高叠加特性的磁芯。
优选的，所述步骤(1)中湿法球磨混合的时间为5-6h。
优选的，所述步骤(2)中材料于1100-1200℃温度下冶炼的时间为4-5h。
优选的，所述步骤(4)中真空等温退火的真空度为0.0005-0.0015Pa，等温退火的时间为2-3h，降温至200-220℃后保温时间为2-3h。
优选的，所述步骤(5)中第一粉末和第二粉末均需过200目筛。
优选的，所述步骤(6)中第二粉末高温熔炼的温度为400-500℃，且与均质液高速搅拌的转速为600-800r/min。
本发明提供一种低功耗、高叠加特性的磁芯及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明在铁氧材料中添加有氧化钆、生物质石墨烯和聚苯硫醚能有效提升产品密度，降低磁芯材料的体积，增强产品的电阻率，并且配合添加木质素磺酸钙和乙炔炭黑能有效减少产品后期使用的损耗率，降低其功耗，同时增强产品的韧性。
(2)本发明先将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰等金属材料进行球磨和冶炼，再将其采用超急冷凝固技术快速冷却，有效提升产品原料的电阻率和机电耦合性能，增强产品的适用性。
(3)本发明对颜料进行多次冶炼和退火处理，其中采用真空等温退火，能有效降低产品的内应力，增强其抗裂、耐磨性能，并且提升产品稳定性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种低功耗、高叠加特性的磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁70份、氧化镍10份、氧化钴6份、氧化锌10份、氧化铜5份、氧化锰10份、氧化钆1份、生物质石墨烯2份、聚苯硫醚0.2份、木质素磺酸钙0.6份、乙炔炭黑2份。
所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰混合加入去离子水于球磨机中进行湿法球磨混合均匀，得混合金属料备用；
(2)将冶炼炉预热至800℃，后加入上述混合金属料，升温至1100-1200℃，持续冶炼，后采用超急冷凝固技术快速冷却，得合金料备用；
(3)将上述合金料与氧化钆混合后，再加入去离子水再次进行湿法球磨混合均匀，球磨时间为5-6h，得混合料备用；
(4)将上述混合料加入乙炔炭黑后与煅烧炉中在800-1000℃温度下煅烧1-2h，再将其降温至500-550℃，进行真空等温退火，后继续降温退火至200-220℃，保温后水冷至室温得混合底料备用；
(5)将上述混合底料进行球磨后整形后过筛，得第一粉末备用；再将生物质石墨烯、聚苯硫醚和木质素磺酸钙混合后研磨过筛得第二粉末备用；
(6)将上述第一粉末加入去离子水后于均质机中进行均质，得均质液备用，再将第二粉末于高温下进行熔炼，后与均质液混合，进行高速搅拌，后烘干，于模型机中进行热压成型，得本发明低功耗、高叠加特性的磁芯。
其中，所述步骤(1)中湿法球磨混合的时间为5-6h；所述步骤(2)中材料于1100-1200℃温度下冶炼的时间为4-5h；所述步骤(4)中真空等温退火的真空度为0.0005-0.0015Pa，等温退火的时间为2-3h，降温至200-220℃后保温时间为2-3h；所述步骤(5)中第一粉末和第二粉末均需过200目筛；所述步骤(6)中第二粉末高温熔炼的温度为400-500℃，且与均质液高速搅拌的转速为600-800r/min。
实施例2：
一种低功耗、高叠加特性的磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁75份、氧化镍12份、氧化钴10份、氧化锌14份、氧化铜8份、氧化锰12份、氧化钆4份、生物质石墨烯4份、聚苯硫醚0.6份、木质素磺酸钙1份、乙炔炭黑3份。
所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰混合加入去离子水于球磨机中进行湿法球磨混合均匀，得混合金属料备用；
(2)将冶炼炉预热至800℃，后加入上述混合金属料，升温至1100-1200℃，持续冶炼，后采用超急冷凝固技术快速冷却，得合金料备用；
(3)将上述合金料与氧化钆混合后，再加入去离子水再次进行湿法球磨混合均匀，球磨时间为5-6h，得混合料备用；
(4)将上述混合料加入乙炔炭黑后与煅烧炉中在800-1000℃温度下煅烧1-2h，再将其降温至500-550℃，进行真空等温退火，后继续降温退火至200-220℃，保温后水冷至室温得混合底料备用；
(5)将上述混合底料进行球磨后整形后过筛，得第一粉末备用；再将生物质石墨烯、聚苯硫醚和木质素磺酸钙混合后研磨过筛得第二粉末备用；
(6)将上述第一粉末加入去离子水后于均质机中进行均质，得均质液备用，再将第二粉末于高温下进行熔炼，后与均质液混合，进行高速搅拌，后烘干，于模型机中进行热压成型，得本发明低功耗、高叠加特性的磁芯。
其中，所述步骤(1)中湿法球磨混合的时间为5-6h；所述步骤(2)中材料于1100-1200℃温度下冶炼的时间为4-5h；所述步骤(4)中真空等温退火的真空度为0.0005-0.0015Pa，等温退火的时间为2-3h，降温至200-220℃后保温时间为2-3h；所述步骤(5)中第一粉末和第二粉末均需过200目筛；所述步骤(6)中第二粉末高温熔炼的温度为400-500℃，且与均质液高速搅拌的转速为600-800r/min。
实施例3：
一种低功耗、高叠加特性的磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁72份、氧化镍11份、氧化钴8份、氧化锌12份、氧化铜6.5份、氧化锰11份、氧化钆2.5份、生物质石墨烯3份、聚苯硫醚0.4份、木质素磺酸钙0.8份、乙炔炭黑2.5份。所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰混合加入去离子水于球磨机中进行湿法球磨混合均匀，得混合金属料备用；
(2)将冶炼炉预热至800℃，后加入上述混合金属料，升温至1100-1200℃，持续冶炼，后采用超急冷凝固技术快速冷却，得合金料备用；
(3)将上述合金料与氧化钆混合后，再加入去离子水再次进行湿法球磨混合均匀，球磨时间为5-6h，得混合料备用；
(4)将上述混合料加入乙炔炭黑后与煅烧炉中在800-1000℃温度下煅烧1-2h，再将其降温至500-550℃，进行真空等温退火，后继续降温退火至200-220℃，保温后水冷至室温得混合底料备用；
(5)将上述混合底料进行球磨后整形后过筛，得第一粉末备用；再将生物质石墨烯、聚苯硫醚和木质素磺酸钙混合后研磨过筛得第二粉末备用；
(6)将上述第一粉末加入去离子水后于均质机中进行均质，得均质液备用，再将第二粉末于高温下进行熔炼，后与均质液混合，进行高速搅拌，后烘干，于模型机中进行热压成型，得本发明低功耗、高叠加特性的磁芯。
其中，所述步骤(1)中湿法球磨混合的时间为5-6h；所述步骤(2)中材料于1100-1200℃温度下冶炼的时间为4-5h；所述步骤(4)中真空等温退火的真空度为0.0005-0.0015Pa，等温退火的时间为2-3h，降温至200-220℃后保温时间为2-3h；所述步骤(5)中第一粉末和第二粉末均需过200目筛；所述步骤(6)中第二粉末高温熔炼的温度为400-500℃，且与均质液高速搅拌的转速为600-800r/min。
实施例4：
检测上述实施例1-3所得磁芯的各项性能，结果如下表所示：
由上表可知本发明所得产品具有良好的工作性能，并且损耗较低，有较高的适用性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种低功耗、高叠加特性的磁芯，其特征在于，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁70-75份、氧化镍10-12份、氧化钴6-10份、氧化锌10-14份、氧化铜5-8份、氧化锰10-12份、氧化钆1-4份、生物质石墨烯2-4份、聚苯硫醚0.2-0.6份、木质素磺酸钙0.6-1份、乙炔炭黑2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯，其特征在于，所述磁芯由以下重量份的原料制成：三氧化二铁72份、氧化镍11份、氧化钴8份、氧化锌12份、氧化铜6.5份、氧化锰11份、氧化钆2.5份、生物质石墨烯3份、聚苯硫醚0.4份、木质素磺酸钙0.8份、乙炔炭黑2.5份。
3.一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将三氧化二铁、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铜、氧化锰混合加入去离子水于球磨机中进行湿法球磨混合均匀，得混合金属料备用；
(2)将冶炼炉预热至800℃，后加入上述混合金属料，升温至1100-1200℃，持续冶炼，后采用超急冷凝固技术快速冷却，得合金料备用；
(3)将上述合金料与氧化钆混合后，再加入去离子水再次进行湿法球磨混合均匀，球磨时间为5-6h，得混合料备用；
(4)将上述混合料加入乙炔炭黑后与煅烧炉中在800-1000℃温度下煅烧1-2h，再将其降温至500-550℃，进行真空等温退火，后继续降温退火至200-220℃，保温后水冷至室温得混合底料备用；
(5)将上述混合底料进行球磨后整形后过筛，得第一粉末备用；再将生物质石墨烯、聚苯硫醚和木质素磺酸钙混合后研磨过筛得第二粉末备用；
(6)将上述第一粉末加入去离子水后于均质机中进行均质，得均质液备用，再将第二粉末于高温下进行熔炼，后与均质液混合，进行高速搅拌，后烘干，于模型机中进行热压成型，得本发明低功耗、高叠加特性的磁芯。
4.根据权利要求3所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中湿法球磨混合的时间为5-6h。
5.根据权利要求3所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中材料于1100-1200℃温度下冶炼的时间为4-5h。
6.根据权利要求3所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中真空等温退火的真空度为0.0005-0.0015Pa，等温退火的时间为2-3h，降温至200-220℃后保温时间为2-3h。
7.根据权利要求3所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中第一粉末和第二粉末均需过200目筛。
8.根据权利要求3所述的一种低功耗、高叠加特性的磁芯的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中第二粉末高温熔炼的温度为400-500℃，且与均质液高速搅拌的转速为600-800r/min。
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