一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铁氧体材料制备技术领域，具体地说，涉及一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料及其制备方法。包括主要成分和辅助成分；主要成分以摩尔百分比计算，包括：54‑55mol％Fe

A kind of manganese zinc ferrite material with high BS and low power consumption and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料及其制备方法
本专利技术涉及铁氧体材料制备
，具体地说，涉及一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
随着数字技术、汽车电子、网络通讯、能源、生物技术和国防技术等领域的飞速发展，对电子器件提出了更高的要求，而电子器件的小型化、智能化、高效率化、集成化等也使得变压器不断发展，这对作为变压器核心部件的磁性材料提出了更高的性能要求。而作为一种功能材料，软磁铁氧体对国民经济的发展起到了重要的推动作用，并在各个领域得到了广泛的应用。开关电源变压器是在开关电源中使用的一种电子变压器，由于它工作在高功率、高Bs条件下，因而对应用在这类变压器中的磁心Bs、功耗特性要求较高。对于这类变压器来说，其工作输出功率较高，电流输出较大，可能会导致磁心饱和，从而使得导磁能力(电感量)下降。磁心的电感量会随着线圈中激磁电流的增加先增加到一个最大值，然后下降，此时磁心就饱和了。在大电流工作条件下，磁心Bs越高，其抗饱和能力便越强，传输功率就越高。同时，材料的功耗不宜过高，否则磁心本身发热增加，温度升高，一旦磁心温度高于功耗谷点温度，其功耗会更高，发热量会更大，影响整个器件的正常工作。基于此，研发高Bs低功耗的锰锌铁氧体材料成为一种发展趋势。目前，市场上已经出现此类锰锌铁氧体材料，但其成分中含有NiO，导致其制造成本较高，限制了该类产品的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料及其制备方法，以解决上述的技术问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料，其特征在于：包括主要成分和辅助成分；主要成分以摩尔百分比计算，包括：54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO；辅助成分按照主要成分的重量百分比计算，包括：150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5。本专利技术所述高Bs低功耗锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：1、以摩尔百分比计算，将54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO用混料机混合30分钟，制得混合粉料；2、将步骤1制得的混合粉料预烧，制成预烧粉料；3、按照主要成分的重量百分比计算，将150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5与步骤2制得的预烧粉料充分混合后，加入适量的水和分散剂，进行砂磨，砂磨时间90分钟；砂磨结束前5分钟加入PVA胶水，制成料浆；4、将料浆进行喷雾造粒，得到颗粒料；5、将颗粒料压制成Φ25mm*15mm*10mm的毛坯，在气氛保护钟罩炉中，采用烧结工艺制得锰铁锌氧体材料。优选的，步骤2中，将混合粉料置于回转窑中进行预烧，预烧温度950℃，预烧时间50分钟。优选的，步骤3中，所述分散剂为1％的聚丙烯酰胺；所述PVA胶水为0.1％的PVA溶液。优选的，步骤5中，所述的烧结工艺为：14-16分钟时，温度由200℃升至300℃；25-30分钟时，温度由300℃升至800℃；80-100分钟时，温度由800℃升至1100℃；120-140分钟时，温度由1100℃升至1300℃，于1300℃保温6h后，自然降温。优选的，步骤5中，所述烧结工艺的烧结气氛处理如下：烧结过程中，温度低于900℃时，烧结气氛为空气气氛；温度为900-1100℃时，烧结气氛为氧含量5-10％；温度为1100-1250℃时，烧结气氛为氧含量2-4％；1300℃保温时，烧结气氛为氧含量保持在1-2％；自然降温过程中，1300-1150℃时，烧结气氛为氧含量0.5-0.6％；1150-900℃时，烧结气氛为氧含量低于100ppm。有益效果：与现有技术相比，本专利技术在不添加NiO的基础上制备高Bs低功耗锰锌铁氧体材料，大大降低了生产成本，同时，采用独特的烧结工艺，并使用SiO2、P2O5作为烧结促进剂，有效提高了产品的烧结密度、磁导率、Bs，并大大降低了产品的功耗。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的描述。本专利技术所述的高Bs低功耗锰锌铁氧体材料，包括主要成分和辅助成分；主要成分以摩尔百分比计算，包括：54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO；辅助成分按照主要成分的重量百分比计算，包括：150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5。本专利技术所述高Bs低功耗锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：1、以摩尔百分比计算，将54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO用混料机混合30分钟，制得混合粉料；2、将步骤1制得的混合粉料置于回转窑中进行预烧，制成预烧粉料；预烧温度950℃，预烧时间50分钟；3、按照主要成分的重量百分比计算，将150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5与步骤2制得的预烧粉料充分混合后，加入适量的水和分散剂，进行砂磨，砂磨时间90分钟；砂磨结束前5分钟加入PVA胶水，制成料浆；所述分散剂为1％的聚丙烯酰胺；所述PVA胶水为0.1％的PVA溶液；4、将料浆进行喷雾造粒，得到颗粒料；5、将颗粒料压制成Φ25mm*15mm*10mm的毛坯，在气氛保护钟罩炉中，采用烧结工艺制得锰铁锌氧体材料；所述的烧结工艺为：14-16分钟时，温度由200℃升至300℃；25-30分钟时，温度由300℃升至800℃；80-100分钟时，温度由800℃升至1100℃；120-140分钟时，温度由1100℃升至1300℃，于1300℃保温6h后，自然降温。所述烧结工艺的烧结气氛处理如下：烧结过程中，温度低于900℃时，烧结气氛为空气气氛；温度为900-1100℃时，烧结气氛为氧含量5-10％；温度为1100-1250℃时，烧结气氛为氧含量2-4％；1300℃保温时，烧结气氛为氧含量保持在1-2％；自然降温过程中，1300-1150℃时，烧结气氛为氧含量0.5-0.6％；1150-900℃时，烧结气氛为氧含量低于100ppm。采用本专利技术所述制备方法制备的锰锌铁氧体材料比常规PC40材料具有更高的Bs，并且功耗水平与之接近。经测试，在H＝1194A/m，10KHz测试条件下，本专利技术所述锰锌铁氧体材料的Bs达到540mT(25℃)和440mT(100℃)；100KHz，200mT测试功耗达到320KW/m3(100℃)。本专利技术所述锰锌铁氧体材料制备方法的原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料，其特征在于：包括主要成分和辅助成分；主要成分以摩尔百分比计算，包括：54-55mol％Fe

【技术特征摘要】
1.一种高Bs低功耗锰锌铁氧体材料，其特征在于：包括主要成分和辅助成分；主要成分以摩尔百分比计算，包括：54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO；辅助成分按照主要成分的重量百分比计算，包括：150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5。


2.如权利要求1所述高Bs低功耗锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以摩百分比计算，将54-55mol％Fe2O3、40-41mol％Mn3O4、4.5-5.5mol％ZnO用混料机混合30分钟，制得混合粉料；
(2)将步骤(1)制得的混合粉料预烧，制成预烧粉料；
(3)按照主要成分的重量百分比计算，将150-200ppmSiO2、100-150ppmP2O5、500-800ppmCaO、300-400ppmZrO2、400-500ppmNb2O5与步骤(2)制得的预烧粉料充分混合后，加入适量的水和分散剂，进行砂磨，砂磨时间90分钟；砂磨结束前5分钟加入PVA胶水，制成料浆；
(4)将料浆进行喷雾造粒，得到颗粒料；
(5)将颗粒料压制成Φ25mm*15mm*10mm的毛坯，在气氛保护钟罩炉中，采用烧结工艺制得锰铁锌氧体材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐士亮，孔志强，韩卫东，丁长龙，刘涛，王勇，高中国，
申请(专利权)人：山东春光磁电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37