高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，該軟磁體的初始磁導(dǎo)率為2000～2200，在500KHZ、50mT時(shí)，80～100℃功耗為60～70kw/m3；25～100℃時(shí)飽和磁通密度為800～1600；所述軟磁體包括第一組分和第二組分，第一組分包括Fe2O3、MnO和ZnO，第二組分包括CaCO3、Nb2O5、V2O5、MoO3和Co2O3。通過(guò)上述方式，本發(fā)明的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，具有高頻率、低損耗和優(yōu)異的直流疊加特性，滿足了開(kāi)關(guān)電源變壓器在長(zhǎng)時(shí)間大電流下的高頻低損耗的性能要求，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及于軟磁性材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。
【背景技術(shù)】
[0002]軟磁體是指用鐵等材料做成的，易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失的磁性材料，是開(kāi)關(guān)電源變壓器的主要成分之一，包括MnZn系和NiZn系兩大類(lèi)，其中，MnZn系軟磁體具有高的導(dǎo)磁率和高的飽和磁感應(yīng)，在中頻和低頻范圍內(nèi)具有較低損耗。
[0003]目前，隨著家用電器、高性能電腦和IXD顯示器等的開(kāi)關(guān)電源變壓器向小型化、輕薄化和多功能化方向的發(fā)展，軟磁體在這些設(shè)備中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且成為縮小開(kāi)關(guān)電源變壓器的體積、降低溫升和提高變壓器的輸出功率不可缺少的組件。
[0004]開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作時(shí)間較長(zhǎng)，且大部分是在大電流或有直流偏磁場(chǎng)的條件下使用，因此，要求開(kāi)關(guān)電源變壓器一方面具有體積小、頻率高、損耗低、耗電量少、壽命長(zhǎng)和溫升低等特點(diǎn)及高穩(wěn)定性和高可靠性，另一方面還要具有在不同電流疊加狀態(tài)下保持溫度的特性，這就對(duì)開(kāi)關(guān)電源變壓器用磁性材料的性能提出了更高的要求，即具備高飽和磁通率和低剩磁的特性，以滿足高頻率超低損耗特性和高直流疊加特性的要求。
[0005]目前，常用的開(kāi)關(guān)電源變壓器用鐵氧體材料在500KHZ、50mT，25~100°C溫度區(qū)域內(nèi)，磁通率由初始1800±25%下降到430，且功耗在80kw/m3左右，即仍普遍存在高功耗功率和直流疊加性能差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，能夠滿足開(kāi)關(guān)電源變壓器的使用要求。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，該軟磁體的初始磁導(dǎo)率為2000~2200，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為60~70kw/m3 ;飽和磁通密度在25~100°C時(shí)為800~1600 ;所述軟磁體包括第一組分和第二組分，所述第一組分包括Fe203、MnO和ZnO，所述第二組分包括CaC03、Nb2O5, V2O5、MoO3和Co2O3 ;所述第一組分的摩爾百分含量為Fe2O3 51~52mol%、MnO 40~41mol%、ZnO 8~10mol% ;所述第二組分相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為 CaCO3 600 ~lOOOppm、Nb2O5 300 ~500ppm、V2O5 500 ~lOOOppm、MoO3 100 ~500ppm、Co2O3 300 ~800ppm。
[0008]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述軟磁體的初始磁導(dǎo)率為2000，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為60kw/m3 ;飽和磁通密度在25°C時(shí)為1250，在80°C時(shí)為860，在 100。。為 800。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳 實(shí)施例中，所述第一組分的摩爾百分含量為Fe2O3 51.4%、MnO40.6%、ZnO 9.5% ;所述第二組分相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 700ppm、Nb2O5 450ppm、V2O5 800ppm、MoO3 300ppm、Co2O3 500ppmo
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱料:按配方準(zhǔn)確稱取第一組分和第二組分中的各原料備用；
(2)混料及研磨:將第一組分中的三種原料置于轉(zhuǎn)速為50~60轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合10~15min，然后將混合物料置于震動(dòng)研磨機(jī)中研磨45~60min，得到平均粒徑為
0.5~0.6 ii m的混合物料；
(3)制備混合漿料:向步驟(2)中得到的混合物料中依次加入配方量的第二組份、純水和分散劑，然后在50~60轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下磨砂45~60min,得到平均粒徑為0.45~
0.50 u m的混合液,最后加入濃度為15%的聚乙烯醇水溶液，以10轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌20~30min,得到混合衆(zhòng)料；
(4)制備軟磁體:將步驟(3)得到的混合漿料在70°C的真空干燥箱中干燥6~12h后壓制成型，再在1335°C下燒結(jié)保溫5~6h，最后在氦氣氣氛下冷卻至室溫，得到高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。
[0011]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(2)中震動(dòng)研磨機(jī)的震動(dòng)頻率為60次/min,震動(dòng)幅度為4mm。
[0012]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(3)中純水的加入量為混合物料重量的
1.5倍，聚乙烯醇水溶液的加入量為混合物料重量的0.1倍。
`[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，具有高頻率、低損耗和優(yōu)異的直流疊加特性，滿足了開(kāi)關(guān)電源變壓器在長(zhǎng)時(shí)間大電流下的高頻低損耗的性能要求，具體優(yōu)點(diǎn)如下:
(1)初始磁導(dǎo)率高，為2000~2200，直流疊加性能好，磁通率在25°C時(shí)為1200~1300，80°C時(shí)為 850 ~900，100°C時(shí)為 800 ；
(2)損耗低，80~100°C范圍內(nèi)的功率損耗為60~70kw/m3；
(3)所制備的軟磁體的微觀結(jié)構(gòu)均勻，一致性好，無(wú)異常晶粒；
(4)所制備的軟磁體的氣孔率低，密度高，無(wú)異相存在。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例包括:
實(shí)施例1
(1)稱料:準(zhǔn)確稱取51mol% 的 Fe2O3>40 mol% 的 MnO (原材料為 Mn3O4),8mol% 的 ZnO、600ppm 的 CaC03、300ppm 的 Nb2O5>500ppm 的 V205、IOOppm 的 MoO3 和 300ppm 的 Co2O3 備用；
(2)混料及研磨:將稱取的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合15min，然后將混合物料置于震動(dòng)頻率為60次/min，震動(dòng)幅度為4_的震動(dòng)研磨機(jī)中研磨45min,得到平均粒徑為0.5 y m的混合物料；
(3)制備混合漿料:向上述研磨后的混合物料中依次加入稱量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的1.5倍的純水和分散劑，然后在50轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下磨砂60min,得到平均粒徑為0.45 ii m的混合液，最后加入占混合物料重量0.1倍的濃度為15%的聚乙烯醇水溶液，以10轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌20~30min,得到混合衆(zhòng)料；
(4)制備軟磁體:將上述混合漿料在70°C的真空干燥箱中干燥6~12h后壓制成型，再在1335°C下燒結(jié)保溫5h，最后在氦氣氣氛下冷卻至室溫，得到密度為3.8g/cm3的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。
[0016]上述方法制備的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，具有較高的磁導(dǎo)率，其起始磁導(dǎo)率為2000，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為60kw/m3 ;在飽和磁通密度在25°C時(shí)為1250，在80°C時(shí)為860，在100°C為800。
[0017]實(shí)施例2
(1)稱料:準(zhǔn)確稱取52mol% 的 Fe2O3>4Imo 1% 的 MnO (原材料為 Mn304)、10mol% 的 ZnO、1000ppm 的 CaC03、500ppm 的 Nb205、1000ppm 的 V205、500ppm 的 MoO3 和 800ppm 的 Co2O3 備用；
(2)混料及研磨:將稱取的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合IOmin,然后將混合物料置于震動(dòng)頻率為60次/min,震動(dòng)幅度為4_的震動(dòng)研磨機(jī)中研磨60min,得到平均粒徑為0.6 y m的混合物料；
(3)制備混合漿料:向上述研磨后的混合物料中依次加入稱量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的1.5倍的純水和分散劑，然后在60轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下磨砂45min,得到平均粒徑為0.50 y m的混合液，最后加入占混合物料重量0.1倍的濃度為15%的聚乙烯醇水溶液， 以10轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌20~30min,得到混合衆(zhòng)料；
(4)制備軟磁體:將上述混合漿料在70°C的真空干燥箱中干燥6~12h后壓制成型，再在1335°C下燒結(jié)保溫6h，最后在氦氣氣氛下冷卻至室溫，得到密度為3.9g/cm3的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。
[0018]上述方法制備的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，具有較高的磁導(dǎo)率，其起始磁導(dǎo)率為2000，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為70kw/m3 ;在飽和磁通密度在25°C時(shí)為1300，在80°C時(shí)為900，在100°C為800。
[0019]實(shí)施例3
(1)稱料:準(zhǔn)確稱取51.4mol% 的 Fe2O3、40.6mol% 的 MnO (原材料為 Mn3O4)、9.5mol% 的Zn0、700ppm 的 CaCO3、450ppm 的 Nb2O5、800ppm 的 V205、300ppm 的 MoO3 和 500ppm 的 Co2O3 備用；
(2)混料及研磨:將稱取的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合15min，然后將混合物料置于震動(dòng)頻率為60次/min，震動(dòng)幅度為4_的震動(dòng)研磨機(jī)中研磨45min,得到平均粒徑為0.55 y m的混合物料；
(3)制備混合漿料:向上述研磨后的混合物料中依次加入稱量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的1.5倍的純水和分散劑，然后在60轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下磨砂60min,得到平均粒徑為0.48 ii m的混合液，最后加入占混合物料重量0.1倍的濃度為15%的聚乙烯醇水溶液，以10轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌20~30min,得到混合衆(zhòng)料；
(4)制備軟磁體:將上述混合漿料在70°C的真空干燥箱中干燥6~12h后壓制成型，再在1335°C下燒結(jié)保溫5h，最后在氦氣氣氛下冷卻至室溫，得到密度為3.5g/cm3的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。[0020]上述方法制備的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，具有較高的磁導(dǎo)率，其起始磁導(dǎo)率為2200，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為65kw/m3 ;在飽和磁通密度在25°C時(shí)為1200，在80°C時(shí)為850，在100°C為800。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利`保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，其特征在于，該軟磁體的初始磁導(dǎo)率為2000~2200，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為60~70kw/m3 ;飽和磁通密度在25~100°C時(shí)為800~1600 ;所述軟磁體包括第一組分和第二組分，所述第一組分包括Fe203、Mn0和ZnO，所述第二組分包括CaCO3、Nb205、V205 ,MoO3和Co2O3 ;所述第一組分的摩爾百分含量為Fe2O3 51~52mol%、MnO 40~41mol%、ZnO 8~10mol% ;所述第二組分相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 600~1000ppm、Nb205 300~500ppm、V2O5 500 ~1000ppm^ MoO3 100 ~500ppm、Co2O3 300 ~800ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，其特征在于，所述軟磁體的初始磁導(dǎo)率為2000，在500KHZ、50mT時(shí)，80~100°C溫度范圍內(nèi)，功耗為60kw/m3 ;飽和磁通密度在25°C時(shí)為1250，在80°C時(shí)為860，在100°C為800。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體，其特征在于，所述第一組分的摩爾百分含量為Fe2O3 51.4%、MnO 40.6%、ZnO 9.5% ;所述第二組分相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為 CaCO3 700ppm、Nb2O5 450ppm、V2O5 800ppm、MoO3 300ppm、Co2O3 500ppm。
4.一種如權(quán)利要求1所述的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)稱料:按配方準(zhǔn)確稱取第一組分和第二組分中的各原料備用； (2)混料及研磨:將第一組分中的三種原料置于轉(zhuǎn)速為50~60轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合10~15mi n，然后將混合物料置于震動(dòng)研磨機(jī)中研磨45~60min，得到平均粒徑為0.5~0.6 ii m的混合物料； (3)制備混合漿料:向步驟(2)中得到的混合物料中依次加入配方量的第二組份、純水和分散劑，然后在50~60轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下磨砂45~60min,得到平均粒徑為0.45~0.50 u m的混合液,最后加入濃度為15%的聚乙烯醇水溶液，以10轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌20~30min,得到混合衆(zhòng)料； (4)制備軟磁體:將步驟(3)得到的混合漿料在70°C的真空干燥箱中干燥6~12h后壓制成型，再在1335°C下燒結(jié)保溫5~6h，最后在氦氣氣氛下冷卻至室溫，得到高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中震動(dòng)研磨機(jī)的震動(dòng)頻率為60次/min,震動(dòng)幅度為4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻低損耗開(kāi)關(guān)電源變壓器用高性能軟磁體的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中純水的加入量為混合物料重量的1.5倍，聚乙烯醇水溶液的加入量為混合物料重量的0.1倍。
【文檔編號(hào)】C04B35/26GK103771849SQ201410004276
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】柯宇翔, 張曉明, 徐良保 申請(qǐng)人:蘇州冠達(dá)磁業(yè)有限公司