CN112794723B - 一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锰锌铁氧体磁芯制造技术领域，具体涉及一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法。该方法通过特定的返烧温度，烧结氧含量和保温时间控制，可以降低CNC加工产品的功率损耗获得与模具品相近的损耗特性；同时还可以处理量产过程中设备异常产生的功耗不良产品，通过返烧可以降低损耗获得与正常烧结等同的特性；并且还能显著缩短新产品的开发验证时间，并降低了模具费用支出。

Description

一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
技术领域
本发明属于锰锌铁氧体磁芯制造技术领域。更具体地，涉及一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法。
背景技术
现有的磁芯生产工艺中为减少送样时间，节约客户的开发成本，在磁芯的开发过程中增加了雕刻(CNC)加工的方式制作产品。目前工厂的CNC加工机因设备要求，需要加工已经烧结好的大块磁芯，不能直接用压制的坯件进行加工后再烧结，而大块磁芯因厚度较高，在烧结过程无法充分反应，导致磁芯内部性能较差，加上CNC加工时的应力作用影响，加工出来的磁芯产品，其功率质量损耗与加电流都会比模具压制烧结的磁芯差，导致产品效率达不到要求或远低于现有产品性能。
中国专利申请CN102010192A公开了一种锰锌铁氧体返烧工艺，将过度氧化的锰锌铁氧体产品置于窑中加热，通过调整各阶段的温度来进行返烧。但其返烧处理的是过度氧化的锰锌铁氧体熟坯产品，将过度氧化颜色和尺寸异常的产品转变为表面颜色和尺寸正常的产品，并未解决雕刻CNC加工生产的磁芯产品的功率质量损耗等性能较差的问题。因此，迫切需要提供一种提高CNC磁芯样品电气特性，降低功率损耗的锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中CNC磁芯样品电气性能较差，功率损耗大的缺陷和不足，提供一种提高CNC磁芯样品电气特性，降低功率损耗的锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法。
本发明的目的是提供一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法，将锰锌功率铁氧体磁芯依次经过升温、烧结、降温的处理，具体包括以下步骤：
S1、升温阶段：将锰锌功率铁氧体磁芯升温至1300～1330℃，升温过程中控制氧含量为0～5.0％；
S2、烧结阶段：保持温度为1300～1330℃，控制氧含量为3.0～5.0％，烧结60～120min；
S3、降温阶段：烧结后降温冷却，降温过程中控制氧含量为0.002～5.0％。
本发明的返烧方法针对现有的CNC加工工艺的是对烧结好的大块磁芯进行加工，雕刻过程会产生应力作用，功率质量损耗大等问题，对雕刻后的烧结磁芯再进行一次烧结以使磁芯再进行一次氧化还原反应，通过氮气保护气氛对铁氧体首次烧结产生的缺陷进行修正，改善显微结构，从而提高产品的电气性能，达到降低损耗的目的。
CNC加工的样品返烧时要考虑加工前大块磁芯的烧结密度，如首次烧结密度不足则在返烧时要考虑高温返烧提升烧结密度以提高产品的叠加特性，此时需要考虑磁芯的再收缩，将返烧温度放大1.007倍左右。对于量产过程中偶然出现的功耗不良产品，大批量时可以通过返烧纠正功耗，且不会对磁芯的强度与其他特性造成影响，通过返烧可以在一定程度上减少损失，且返烧时通过氧含量设定的调整，还可以适当调整产品的二峰位置，对于叠加不良的产品，可以通过返烧时提高温度来提高产品烧结密度，从而提高叠加特性。因此，本发明在烧结过程中进一步控制返烧温度和时间。
进一步地，步骤S1中，所述升温的速度为≤3℃/min。
优选地，步骤S1中，所述升温的速度为1.5～2.5℃/min。
更进一步地，步骤S1中，所述升温至170～650℃时，为氮气气氛，控制氧含量为0％。
优选地，步骤S2中，保持温度为1330℃，控制氧含量为5.0％，烧结120min。
优选地，步骤S2中，保持温度为1310℃，控制氧含量为3.5％，烧结90min。
进一步地，步骤S1、S3中，升温或降温为900℃时，控制氧含量为0.002％。
更进一步地，步骤S1、S3中，升温或降温为1100℃时，控制氧含量为0.13％。
进一步地，步骤S1、S3中，升温或降温为1200℃时，控制氧含量为0.8％。
返烧时要避免较高温度下氧含量过高而导致磁芯氧化，因此在升温过程需要控制氧含量与降温过程相同。
更进一步地，所述锰锌功率铁氧体磁芯为雕刻加工制备和/或模具轧制制备的锰锌功率铁氧体磁芯。
本发明的返烧处理方法可以用于处理宽温低损耗功率铁氧体材料HE6方块加工成EDB18-3与EC32磁芯、HE6材料雕刻H25*15*10标准环样品、HE7A标准环H25*15*10与HE7A对应的PQ5050产品等。
本发明的锰锌功率铁氧体返烧工艺可以降低产品的功率损耗，对CNC加工制作的样品，通过返烧可以大幅降低磁芯的功率损耗，同时返烧需要的时间为1天(开模时间为5～7天)，与开模相比时间优势明显并且节省了开模费用。
本发明具有以下有益效果：
本发明一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法，通过特定的返烧温度，烧结氧含量和保温时间控制，可以降低CNC加工产品的功率损耗获得与模具品相近的损耗特性；同时还可以处理量产过程中设备异常产生的功耗不良产品，通过返烧可以降低损耗获得与正常烧结等同的特性；并且还能显著缩短新产品的开发验证时间，并降低了模具费用支出。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
所述锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法包括以下步骤：
S1、升温阶段：ED型结构磁芯用常用的HE6材料方块加工成EDB18-3与EC32磁芯，按照产品标准研磨好尺寸，升温至1310℃，升温速度为2.5℃/min，升温过程中控制氧含量为0～3.5％；
S2、烧结阶段：保持温度为1310℃，控制氧含量为3.5％，保温120min；
S3、降温阶段：烧结后降温冷却，降温过程中控制氧含量为0.002～3.5％。
具体烧结曲线参见表1。
表1烧结曲线
Figure BDA0002894830920000031
Figure BDA0002894830920000041
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表2。
表2实施例1返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000042
Figure BDA0002894830920000051
由表2可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有35％左右的降低，性能有显著的提高。
实施例2一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例1不同之处在于，实施例2的产品为将ED型结构磁芯用常用的HE6材料方块加工成EC32磁芯，按照产品标准研磨好尺寸所得；烧结阶段：保持温度为1320℃，控制氧含量为4％，保温120min，其余参数及操作参考实施例1。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表3。
表3实施例2返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000052
Figure BDA0002894830920000061
由表3可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有30％左右的降低，性能有显著的提高。
实施例3一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例1不同之处在于，实施例3的产品为HE6材料雕刻H25*15*10标准环磁芯；烧结阶段：保持温度为1310℃，控制氧含量为3.5％，保温120min，其余参数及操作参考实施例1。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表4。
表4实施例3返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000062
由表4可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有15％左右的降低，性能有一定的提高。
实施例4一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例3不同之处在于，实施例4的烧结阶段：保持温度为1300℃，控制氧含量为3.0％，烧结120min，其余参数及操作参考实施例3。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表5。
表5实施例4返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000071
由表5可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有15％左右的降低，性能有一定的提高。
实施例5一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例3不同之处在于，实施例5的烧结阶段：保持温度为1330℃，控制氧含量为5.0％，保温120min，其余参数及操作参考实施例3。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表6。
表6实施例5返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000072
Figure BDA0002894830920000081
由表6可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有13％左右的降低，性能有一定的提高。
实施例6一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例1不同之处在于，实施例6的产品为HE7A标准环H25*15*10与HE7A对应的PQ5050产品；烧结阶段：保持温度为1330℃，控制氧含量为5.0％，保温120min，其余参数及操作参考实施例1。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表7。
表7实施例6返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000082
Figure BDA0002894830920000091
由表7可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗均有一定程度的降低，在14％以内，主要在25～80℃改善明显。
实施例7一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法
与实施例1不同之处在于，实施例7的产品为PQ5037产品，其在1330℃烧结过程中，因设备异常导致设备的降温段氧含量波动，产品出现轻微氧化导致性能恶化，采用本发明方法对其再次进行返烧；烧结阶段：保持温度为1320℃，控制氧含量为5.0％，保温120min，其余参数及操作参考实施例1。
对返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试(在100kHz，200mT条件下进行测试)，检测结果参见表8。
表8实施例7返烧前后产品的25℃～100℃功耗损耗测试结果
Figure BDA0002894830920000092
由表8可见，磁芯产品在返烧后各温度条件下功耗有10％左右的降低，性能有一定的提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锰锌功率铁氧体磁芯的返烧方法，其特征在于，将锰锌功率铁氧体磁芯依次经过升温、烧结、降温的处理，具体包括以下步骤：
S1、升温阶段：将锰锌功率铁氧体磁芯升温至1300～1330℃，升温过程中控制氧含量为0～5.0％，升温的速度为1.5～2.5℃/min；
S2、烧结阶段：保持温度为1300～1330℃，控制氧含量为3.0～5.0％，烧结60～120min；
S3、降温阶段：烧结后降温冷却，降温过程中控制氧含量为0.002～5.0％。
2.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S1中，所述升温至170～650℃时，为氮气气氛，控制氧含量为0％。
3.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S2中，保持温度为1330℃，控制氧含量为5.0％，烧结120min。
4.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S2中，保持温度为1310℃，控制氧含量为3.5％，烧结90min。
5.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S1、S3中，升温或降温为900℃时，控制氧含量为0.002％。
6.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S1、S3中，升温或降温为1100℃时，控制氧含量为0.13％。
7.根据权利要求1所述返烧方法，其特征在于，步骤S1、S3中，升温或降温为1200℃时，控制氧含量为0.8％。
8.根据权利要求1～7任一所述返烧方法，其特征在于，所述锰锌功率铁氧体磁芯为雕刻加工制备和/或模具轧制制备的锰锌功率铁氧体磁芯。
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