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一種具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制作方法

文檔序號(hào):1970763閱讀:387來源:國知局
專利名稱:一種具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及一種錳鋅軟磁鐵氧體材料,具體說,是涉及一種既具有高居里溫度、 高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,又具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料。
背景技術(shù)
軟磁鐵氧體材料是國民經(jīng)濟(jì)中一種非常重要的基礎(chǔ)功能材料,廣泛應(yīng)用于通信設(shè) 備,電源變壓器等。近年來,電子產(chǎn)品一是向輕、薄、短、小方向的發(fā)展,二是要求能耗降低以 應(yīng)付能源危機(jī)和環(huán)境污染,因此,對(duì)軟磁鐵氧體材料的性能提出了更高的要求,如要求作 為電源變壓器的軟磁鐵氧體材料要具有低功率損耗。由于在電源工作溫度附近一般要求變壓器磁芯的功率損耗最低,而且通常將變壓 器磁芯的功率損耗最低點(diǎn)設(shè)定在電源工作溫度的高溫側(cè),這樣當(dāng)電源工作發(fā)熱,溫度上升 時(shí),磁芯的功率損耗下降,可有效地阻止電源的溫升。然而,當(dāng)電源不是工作在工作溫度時(shí), 如設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)(室溫),磁芯就不能充分發(fā)揮其磁特性,而且在室溫時(shí)磁芯的功率損 耗很大,就會(huì)增加設(shè)備的能耗。這就要求作為電源變壓器的軟磁鐵氧體材料的功率損耗隨 溫度的變化要小,而且在各溫度點(diǎn)都要有較小的功率損耗;另外,電源變壓器磁芯都需要進(jìn) 行開氣隙應(yīng)對(duì)外部的直流干擾,當(dāng)外部直流場一定的情況下,材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs) 越高,則磁芯所需的氣隙深度越淺,這樣可以在保證磁芯電感不變的情況下減少變壓器的 一次銅線繞組,而銅線在變壓器中的損耗所占比例要大于磁芯損耗的比例,所以同時(shí)要求 作為電源變壓器的軟磁鐵氧體材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)要越高越好。綜上所述,隨著目前的電子產(chǎn)品的發(fā)展,要求作為電源變壓器的軟磁鐵氧體材 料既要在25°C 120°C的溫度范圍內(nèi)具有較小功率損耗,又要具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 (Bs)。但提高材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)就需要增加材料的燒成密度,同時(shí)會(huì)使材料晶粒 尺寸增大,從而增加材料的渦流損耗,因此,如何制備既具有高居里溫度及高飽和磁感應(yīng)強(qiáng) 度,又具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,解決高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低功率損耗 之間的矛盾,是亟需本領(lǐng)域科技人員所要解決的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既具有高居里溫度、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,又具有寬溫低 功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的配方,以滿足目前高端電子產(chǎn)品的電源變壓器對(duì)軟磁鐵 氧體材料提出的高性能要求。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,由主成分和添加劑組成, 其特征在于,所述主成分的配方如下69 73wt% Fe203、2. 5 5. 5wt%Zn0、余量為Mn3O4, 所述添加劑的配方如下0. 05 0. Iwt% CaCO3>0. 1 0. 6wt% Co203、0. 001 0. 005wt% SiO2,0. 02 0. 07wt % V205、0. 02 0. 07wt % Nb205、0. 01 0. 05wt % ZrO2 及 0· 02 0. 07wt% Ta2O5,添加劑配方中的各組成的質(zhì)量百分比是相對(duì)主成份的總質(zhì)量計(jì)算而得。
所述添加劑的總加入量以占主成份總質(zhì)量的0. 3 0. 9%較好。本發(fā)明的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備工藝為現(xiàn)有技術(shù),與 中國專利文獻(xiàn)CN200510027797.5中所述工藝相同,包括配料、混合、預(yù)燒、初粉碎、砂磨、噴 霧造粒、加入添加劑和燒結(jié)過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的錳鋅軟磁鐵氧體材料,既具有高居里溫度、高飽和磁感 應(yīng)強(qiáng)度,又具有寬溫低功率損耗特性,即在25°C、lKHz、0. 25mT條件下的初始磁導(dǎo)率(μ》 達(dá)到3000 3350 ;居里溫度(Tc)達(dá)到260 280°C ;在25°C、1194A/m條件下的飽和磁 感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)達(dá)到530 560mT ;在100°C、1194A/m條件下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)達(dá)到 430 455mT ;在100kHz、200mT條件下25°C的最大功率損耗為435kw/m3,100°C的最大功率 損耗為380kw/m3,120°C的最大功率損耗為405kw/m3 ;可應(yīng)用于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃 料電池汽車的DC-DC轉(zhuǎn)換器中的主變壓器磁芯、大屏幕液晶顯示器背光源電源變壓器及逆 變器、筆記本電腦電源電路變壓器,以及傳統(tǒng)開關(guān)電源變壓器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整的說明實(shí)施例1本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,由主成分和添加劑組 成,其中,主成分的配方如下69. 89wt% Fe203>5. 25wt% Zn0、24. 86wt%Mn3O4,添加劑的配 方如下0.05wt% CaC03>0. 4wt% Co2O3^O. 004wt% SiO2,0. 07wt% V205,0. 05wt% Nb2O5, 0. 05wt% &02及0. 07wt% Ta2O5,添加劑配方中的各組成的質(zhì)量百分比是相對(duì)主成份的總 質(zhì)量計(jì)算而得。本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備工藝為現(xiàn)有技術(shù), 與中國專利文獻(xiàn)CN200510027797. 5中所述工藝相同,包括配料、混合、預(yù)燒、初粉碎、砂磨、 噴霧造粒、加入添加劑和燒結(jié)過程。經(jīng)檢測,本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,在25°C、lKHz、 0. 25mT條件下的初始磁導(dǎo)率(μ D為3020,居里溫度(Tc)為262°C;在25°C、1194A/m條件 下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為533mT ;在100°C、1194A/m條件下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為 430mT ;在100kHz、200mT條件下25°C的功率損耗為434kw/m3,100°C的功率損耗為378kw/ m3,120°C的功率損耗為389kw/m3。實(shí)施例2本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,由主成分和添加劑組 成,其中,主成分的配方如下70. 75wt% Fe203>3. 60wt% Zn0、25. 65wt%Mn3O4,添加劑的配 方如下0.07wt% CaCO3>0. Iwt% Co203>0. 001wt% SiO2,0. 05wt% V205,0. 02wt% Nb2O5, 0. 03wt% &02及0. 05wt% Ta2O5,添加劑配方中的各組成的質(zhì)量百分比是相對(duì)主成份的總 質(zhì)量計(jì)算而得。本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備工藝為現(xiàn)有技術(shù), 與中國專利文獻(xiàn)CN200510027797. 5中所述工藝相同,包括配料、混合、預(yù)燒、初粉碎、砂磨、 噴霧造粒、加入添加劑和燒結(jié)過程。經(jīng)檢測,本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,在25°C、lKHz、
40. 25mT條件下的初始磁導(dǎo)率(μ D為3350,居里溫度(Tc)為275°C;在25°C、1194A/m條件 下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為560mT ;在100°C、1194A/m條件下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為 455mT ;在100kHz、200mT條件下25°C的功率損耗為380kw/m3,100°C的功率損耗為357kw/ m3,120°C的功率損耗為402kw/m3。實(shí)施例3本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,由主成分和添加劑組 成,其中,主成分的配方如下72. 75wt% Fe203>2. 5wt% Zn0、24. 75wt% Mn3O4,添加劑的配 方如下0. lwt% CaCO3>0. 6wt% Co2O3^O. 005wt% SiO2,0. 02wt% V205,0. 07wt% Nb2O5, 0. 01wt% &02及0. 02wt% Ta2O5,添加劑配方中的各組成的質(zhì)量百分比是相對(duì)主成份的總 質(zhì)量計(jì)算而得。本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料的制備工藝為現(xiàn)有技術(shù), 與中國專利文獻(xiàn)CN200510027797. 5中所述工藝相同,包括配料、混合、預(yù)燒、初粉碎、砂磨、 噴霧造粒、加入添加劑和燒結(jié)過程。經(jīng)檢測,本實(shí)施例的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,在25°C、lKHz、 0. 25mT條件下的初始磁導(dǎo)率(μ D為3124,居里溫度(Tc)為268°C;在25°C、1194A/m條件 下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為543mT ;在100°C、1194A/m條件下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)為 440mT ;在100kHz、200mT條件下25°C的功率損耗為428kw/m3,100°C的功率損耗為364kw/ m3,120°C的功率損耗為383kw/m3。
權(quán)利要求
一種具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,由主成分和添加劑組成,其特征在于,所述主成分的配方如下69~73wt% Fe2O3、2.5~5.5wt%ZnO、余量為Mn3O4,所述添加劑的配方如下0.05~0.1wt% CaCO3、0.1~0.6wt% Co2O3、0.001~0.005wt% SiO2、0.02~0.07wt%V2O5、0.02~0.07wt%Nb2O5、0.01~0.05wt% ZrO2及0.02~0.07wt% Ta2O5,添加劑配方中的各組成的質(zhì)量百分比是相對(duì)主成份的總質(zhì)量計(jì)算而得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,其特征在于, 所述添加劑的總加入量占主成份總質(zhì)量的0. 3 0. 9%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有寬溫低功率損耗的錳鋅軟磁鐵氧體材料,所述材料由主成分和添加劑組成,所述主成分的配方如下69~73wt% Fe2O3、2.5~5.5wt%ZnO、余量為Mn3O4,所述添加劑的配方如下0.05~0.1wt% CaCO3、0.1~0.6wt% Co2O3、0.001~0.005wt% SiO2、0.02~0.07wt% V2O5、0.02~0.07wt% Nb2O5、0.01~0.05wt% ZrO2及0.02~0.07wt% Ta2O5。本發(fā)明的的錳鋅軟磁鐵氧體材料不僅具有高居里溫度、高Bs,且在25~120℃具有較低功率損耗,可應(yīng)用于目前高端電子產(chǎn)品的電源變壓器。
文檔編號(hào)C04B35/26GK101964233SQ20091005764
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者劉國平, 徐輝宇, 陳元峻 申請(qǐng)人:上海寶鋼磁業(yè)有限公司
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