CN109851340A - 一种高磁导率磁芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高磁导率磁芯及其制备方法，涉及磁芯生产技术领域。所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁52‑56份、氧化铜20‑24份、氧化锰18‑22份、氧化镍14‑18份、三氧化二锰16‑20份、碳酸钡12‑16份、氢氧化铁10‑14份、硫酸镁6‑10份、氧化镉2‑6份、五氧化二钽16‑20份、碳酸锌12‑16份、氢氧化铜10‑14份、硫酸钡6‑10份、氧化钯2‑6份、交联剂2‑4份、增粘剂2‑4份、分散剂1‑3份。本发明克服了现有技术的不足，有效提高了磁芯的磁导率、阻抗、居里温度和电阻率，磁芯内应力小，且各组分分布均匀，从而使制得的磁芯性能优越且均匀，满足人们的生产需求，便于使用，适宜推广。
Description
技术领域
本发明涉及磁芯生产技术领域，具体涉及一种高磁导率磁芯及其制备方法。
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。随着数字通信技术和光纤通信技术的快速发展，传统的模拟通信设备不断地更新淘汰。在电子电路宽带变压器，综合业务数据网、局域网、广域网、背景照明等领域的脉冲变压器和光伏逆变器中共模滤波电感用的高磁导率磁芯，由于变压器等朝着小型化发展，因此对磁芯的磁特性提出了更高要求，特别是在当前电子信息时代，外界环境的各种电子干扰日益严重，需要磁芯具有高起始磁导率的特性。
目前磁芯的配方组成和生产工艺不合理，导致磁芯的磁导率较低，影响其正常使用，无法满足人们的生产需求，给人们带来了较大的麻烦。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种高磁导率磁芯及其制备方法，本发明克服了现有技术的不足，有效提高了磁芯的磁导率、阻抗、居里温度和电阻率，磁芯内应力小，且各组分分布均匀，从而使制得的磁芯性能优越且均匀，满足人们的生产需求，便于使用，适宜推广。
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：
一种高磁导率磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁52-56份、氧化铜20-24份、氧化锰18-22份、氧化镍14-18份、三氧化二锰16-20份、碳酸钡12-16份、氢氧化铁10-14份、硫酸镁6-10份、氧化镉2-6份、五氧化二钽16-20份、碳酸锌12-16份、氢氧化铜10-14份、硫酸钡6-10份、氧化钯2-6份、交联剂2-4份、增粘剂2-4份、分散剂1-3份。
优选的，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁54份、氧化铜22份、氧化锰20份、氧化镍16份、三氧化二锰18份、碳酸钡14份、氢氧化铁12份、硫酸镁8份、氧化镉4份、五氧化二钽18份、碳酸锌14份、氢氧化铜12份、硫酸钡8份、氧化钯4份、交联剂3份、增粘剂3份、分散剂2份。
优选的，所述交联剂由无水氯化钙和氯化锌以质量比为3:1混合而成。
优选的，所述增粘剂由环氧树脂、酚醛树脂和羧甲基纤维素钠以质量比为3:2:5混合而成。
优选的，所述分散剂由三聚磷酸钠、硬脂酰胺和硬脂酸以质量比为7:3:4混合而成。
一种高磁导率磁芯的制备方法，所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化铁、氧化铜、氧化锰和氧化镍混合后加入4-6倍体积的去离子水，后将其混合物倒入砂磨机中进行研磨，研磨10-20min得到磁芯基料备用；
(2)将三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁和氧化镉混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入配方1/2量的交联剂和1/2量的增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(1)中的砂磨机内与磁芯基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到处理基料备用；
(3)将五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入剩余的交联剂和增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(2)中的砂磨机内与处理基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到磁芯原料备用；
(4)将上述步骤(3)中的磁芯原料过滤后放入干燥机中进行干燥，再将干燥后的磁芯原料与分散剂混合后倒入高速分散机内，并加入1-2倍体积的聚乙烯醇溶液进行高速分散，以600-800r/min的速度分散10-20min后得到磁芯物料备用；
(5)将上述步骤(4)中的磁芯物料通过压制成型得到磁芯坯料，再将磁芯坯料放入烧结炉中烧结后得到产品。
优选的，步骤(4)中干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-40min，且聚乙烯醇溶液的浓度为1.0-1.5％。
优选的，步骤(5)中烧结时先以8-10℃/min的速度升温至600-700℃，后以2-4℃/min的速度升温至1100-1200℃，保温2-4h后以5-7℃/min的速度降至室温。
本发明提供一种高磁导率磁芯及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁、氧化镉、五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯等原料制成两种辅料，并将其依次加入磁芯基料内进行混合研磨，有效提高了磁芯的磁导率，使其满足人们的生产需求，同时有效提高了磁芯的阻抗、居里温度和电阻率等特性，磁芯性能优越，适宜推广；
(2)本发明采用交联剂、增粘剂和分散剂有效提高了磁芯各组分间的联结、协调和分散性，并且通过高速分散的方式使各组分分布均匀，从而使制得的磁芯性能均匀，最后依次通过高速和低速升温的方式使磁芯坯料得到有效烧结，再通过保温烧结和中速降温的方式有效降低了磁芯的内应力，磁芯品质优良，便于使用。
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：
一种高磁导率磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁52份、氧化铜20份、氧化锰18份、氧化镍14份、三氧化二锰16份、碳酸钡12份、氢氧化铁10份、硫酸镁6份、氧化镉2份、五氧化二钽16份、碳酸锌12份、氢氧化铜10份、硫酸钡6份、氧化钯2份、交联剂2份、增粘剂2份、分散剂1份。
其中，所述交联剂由无水氯化钙和氯化锌以质量比为3:1混合而成；所述增粘剂由环氧树脂、酚醛树脂和羧甲基纤维素钠以质量比为3:2:5混合而成；所述分散剂由三聚磷酸钠、硬脂酰胺和硬脂酸以质量比为7:3:4混合而成。
所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化铁、氧化铜、氧化锰和氧化镍混合后加入4-6倍体积的去离子水，后将其混合物倒入砂磨机中进行研磨，研磨10-20min得到磁芯基料备用；
(2)将三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁和氧化镉混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入配方1/2量的交联剂和1/2量的增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(1)中的砂磨机内与磁芯基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到处理基料备用；
(3)将五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入剩余的交联剂和增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(2)中的砂磨机内与处理基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到磁芯原料备用；
(4)将上述步骤(3)中的磁芯原料过滤后放入干燥机中进行干燥，干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-40min，再将干燥后的磁芯原料与分散剂混合后倒入高速分散机内，并加入1-2倍体积的浓度为1.0-1.5％的聚乙烯醇溶液进行高速分散，以600-800r/min的速度分散10-20min后得到磁芯物料备用；
(5)将上述步骤(4)中的磁芯物料通过压制成型得到磁芯坯料，再将磁芯坯料放入烧结炉中进行烧结，先以8-10℃/min的速度升温至600-700℃，后以2-4℃/min的速度升温至1100-1200℃，保温2-4h后以5-7℃/min的速度降至室温得到产品。
实施例2：
一种高磁导率磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁54份、氧化铜22份、氧化锰20份、氧化镍16份、三氧化二锰18份、碳酸钡14份、氢氧化铁12份、硫酸镁8份、氧化镉4份、五氧化二钽18份、碳酸锌14份、氢氧化铜12份、硫酸钡8份、氧化钯4份、交联剂3份、增粘剂3份、分散剂2份。
其中，所述交联剂由无水氯化钙和氯化锌以质量比为3:1混合而成；所述增粘剂由环氧树脂、酚醛树脂和羧甲基纤维素钠以质量比为3:2:5混合而成；所述分散剂由三聚磷酸钠、硬脂酰胺和硬脂酸以质量比为7:3:4混合而成。
所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化铁、氧化铜、氧化锰和氧化镍混合后加入4-6倍体积的去离子水，后将其混合物倒入砂磨机中进行研磨，研磨10-20min得到磁芯基料备用；
(2)将三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁和氧化镉混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入配方1/2量的交联剂和1/2量的增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(1)中的砂磨机内与磁芯基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到处理基料备用；
(3)将五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入剩余的交联剂和增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(2)中的砂磨机内与处理基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到磁芯原料备用；
(4)将上述步骤(3)中的磁芯原料过滤后放入干燥机中进行干燥，干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-40min，再将干燥后的磁芯原料与分散剂混合后倒入高速分散机内，并加入1-2倍体积的浓度为1.0-1.5％的聚乙烯醇溶液进行高速分散，以600-800r/min的速度分散10-20min后得到磁芯物料备用；
(5)将上述步骤(4)中的磁芯物料通过压制成型得到磁芯坯料，再将磁芯坯料放入烧结炉中进行烧结，先以8-10℃/min的速度升温至600-700℃，后以2-4℃/min的速度升温至1100-1200℃，保温2-4h后以5-7℃/min的速度降至室温得到产品。
实施例3：
一种高磁导率磁芯，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁56份、氧化铜24份、氧化锰22份、氧化镍18份、三氧化二锰20份、碳酸钡16份、氢氧化铁14份、硫酸镁10份、氧化镉6份、五氧化二钽20份、碳酸锌16份、氢氧化铜14份、硫酸钡10份、氧化钯6份、交联剂4份、增粘剂4份、分散剂3份。
其中，所述交联剂由无水氯化钙和氯化锌以质量比为3:1混合而成；所述增粘剂由环氧树脂、酚醛树脂和羧甲基纤维素钠以质量比为3:2:5混合而成；所述分散剂由三聚磷酸钠、硬脂酰胺和硬脂酸以质量比为7:3:4混合而成。
所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化铁、氧化铜、氧化锰和氧化镍混合后加入4-6倍体积的去离子水，后将其混合物倒入砂磨机中进行研磨，研磨10-20min得到磁芯基料备用；
(2)将三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁和氧化镉混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入配方1/2量的交联剂和1/2量的增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(1)中的砂磨机内与磁芯基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到处理基料备用；
(3)将五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入剩余的交联剂和增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(2)中的砂磨机内与处理基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到磁芯原料备用；
(4)将上述步骤(3)中的磁芯原料过滤后放入干燥机中进行干燥，干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-40min，再将干燥后的磁芯原料与分散剂混合后倒入高速分散机内，并加入1-2倍体积的浓度为1.0-1.5％的聚乙烯醇溶液进行高速分散，以600-800r/min的速度分散10-20min后得到磁芯物料备用；
(5)将上述步骤(4)中的磁芯物料通过压制成型得到磁芯坯料，再将磁芯坯料放入烧结炉中进行烧结，先以8-10℃/min的速度升温至600-700℃，后以2-4℃/min的速度升温至1100-1200℃，保温2-4h后以5-7℃/min的速度降至室温得到产品。
实施例4：
检测本发明磁芯的各项性能，选取上述实施例1-3所制得的磁芯和市面上普通的磁芯，以实施例1-3所得磁芯为实验组1-3，普通磁芯为对照组，结果如下表所示：
| 组别 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 对照组 |
| 磁导率 | 13281 | 18054 | 15749 | 5375 |
| 阻抗(D) | 173 | 215 | 196 | 128 |
| 居里温度(℃) | 387 | 451 | 419 | 162 |
| 电阻率(Q-m) | 895 | 1034 | 927 | 758 |
由上表可知，本发明所制得磁芯的各项性能远远优于普通磁芯，且实施例2所制得的磁芯的各项性能最佳。
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)
1.一种高磁导率磁芯，其特征在于，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁52-56份、氧化铜20-24份、氧化锰18-22份、氧化镍14-18份、三氧化二锰16-20份、碳酸钡12-16份、氢氧化铁10-14份、硫酸镁6-10份、氧化镉2-6份、五氧化二钽16-20份、碳酸锌12-16份、氢氧化铜10-14份、硫酸钡6-10份、氧化钯2-6份、交联剂2-4份、增粘剂2-4份、分散剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种高磁导率磁芯，其特征在于，所述磁芯由以下重量份的原料制成：氧化铁54份、氧化铜22份、氧化锰20份、氧化镍16份、三氧化二锰18份、碳酸钡14份、氢氧化铁12份、硫酸镁8份、氧化镉4份、五氧化二钽18份、碳酸锌14份、氢氧化铜12份、硫酸钡8份、氧化钯4份、交联剂3份、增粘剂3份、分散剂2份。
3.根据权利要求1-2所述的一种高磁导率磁芯，其特征在于，所述交联剂由无水氯化钙和氯化锌以质量比为3:1混合而成。
4.根据权利要求1-2所述的一种高磁导率磁芯，其特征在于，所述增粘剂由环氧树脂、酚醛树脂和羧甲基纤维素钠以质量比为3:2:5混合而成。
5.根据权利要求1-2所述的一种高磁导率磁芯，其特征在于，所述分散剂由三聚磷酸钠、硬脂酰胺和硬脂酸以质量比为7:3:4混合而成。
6.一种高磁导率磁芯的制备方法，其特征在于，所述磁芯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化铁、氧化铜、氧化锰和氧化镍混合后加入4-6倍体积的去离子水，后将其混合物倒入砂磨机中进行研磨，研磨10-20min得到磁芯基料备用；
(2)将三氧化二锰、碳酸钡、氢氧化铁、硫酸镁和氧化镉混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入配方1/2量的交联剂和1/2量的增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(1)中的砂磨机内与磁芯基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到处理基料备用；
(3)将五氧化二钽、碳酸锌、氢氧化铜、硫酸钡和氧化钯混合后加入2-4倍体积的去离子水，再加入剩余的交联剂和增粘剂，后将其混合物倒入上述步骤(2)中的砂磨机内与处理基料进行混合研磨，继续研磨20-30min得到磁芯原料备用；
(4)将上述步骤(3)中的磁芯原料过滤后放入干燥机中进行干燥，再将干燥后的磁芯原料与分散剂混合后倒入高速分散机内，并加入1-2倍体积的聚乙烯醇溶液进行高速分散，以600-800r/min的速度分散10-20min后得到磁芯物料备用；
(5)将上述步骤(4)中的磁芯物料通过压制成型得到磁芯坯料，再将磁芯坯料放入烧结炉中烧结后得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种高磁导率磁芯的制备方法，其特征在于：步骤(4)中干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-40min，且聚乙烯醇溶液的浓度为1.0-1.5％。
8.根据权利要求6所述的一种高磁导率磁芯的制备方法，其特征在于：步骤(5)中烧结时先以8-10℃/min的速度升温至600-700℃，后以2-4℃/min的速度升温至1100-1200℃，保温2-4h后以5-7℃/min的速度降至室温。
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Application publication date: 20190607 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |