一种网络变压器用铁氧体材料制造技术

本发明专利技术属于软磁铁氧体领域，具体涉及网络变压器用铁氧体材料，提供一种高初始磁导率，在0‑70℃温度范围内，具有优异增量磁导率特性的铁氧体材料，其由主成分和辅助成分制备获得，所述主成分组成为：Fe2O3为51.5‑53.5mol%、ZnO为15‑21mol%、其余为MnO；按主成分总重量计的辅助成分：CoO 1000‑4000ppm。优选方案还包括添加辅助成分CaO、SiO2、TiO2或Nb2O5中的一种或多种组合。本发明专利技术的铁氧体材料按照常规干法生产工艺制备，具有常温初始磁导率μi为5000以上，0‑70℃温度区间，叠加直流磁场33A/m时,材料增量磁导率3000以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及软磁铁氧体领域，尤其涉及一种网络变压器用铁氧体材料。
技术介绍
Mn-Zn系列铁氧体材料因为具有高的初始磁导率和低的功率损耗等特点，广泛应用在通信领域和开关电源领域。随着电子技术的日益发展，电子设备小型化和移动化，要求电子产品对环境温度不敏感，就是要求所使用的元器件减小对温度的依赖性。同时批量化工业产品要求低成本和自动化，这对锰锌铁氧体材料提出了更高的要求。应用在网络变压器的铁氧体磁芯，以外径2-6mm的环形为主，磁环上绕制26-28Ts左右的铜线，在外加直流8mA时(相当于叠加磁场33A/m)，电感需要大于350μH。为方便机器绕线，要求磁芯的内孔越大越好；为减小器件所占的空间要求磁芯的外径越小越好。为实现上述目标，要求材料在器件所要求的温度区间，具有高的增量磁导率。如CN1858021A的专利技术公开了一种Mn-Zn铁氧体材料。它是用Fe2O3（50-60摩尔%）、ZnO（16-20摩尔%）、其余MnO组成，辅助成分由氧化钴200-700ppm，氧化镍200-700ppm。从专利技术例来看，该专利技术所获得的磁芯，在0-70℃温区，叠加磁场31A/m时，最优化方案增量磁导率不足3000。这表明磁芯的增量磁导率低下。如CN101533700A的专利技术公开了MnZn铁氧体磁芯配方及其制造方法。用Fe2O3（51-54摩尔%）、ZnO（21-24摩尔%）、其余MnO。辅助成分包括氧化硅和氧化钙，以主成分的重量为基准：以SiO2计算，氧化硅为40-180ppm,以CaO计算，氧化钙为100-350ppm。从专利技术例来看，该专利技术获得的磁芯，在0-70℃温度区间，叠加磁场29A/m时，最优化方案增量磁导率不足2800。这表明磁心的增量磁导率低下。同时该专利技术磁心增量磁导率关注-40℃-+85℃温度区间，无法做到0-70℃温度区间最优化。本专利技术人在实践过中发现，大量产品实际上还是以0-70℃温度区间为主。本专利技术需要解决的技术问题是提供一种常温初始磁导率为5000以上，在0-70℃温度区间，叠加直流磁场33A/m时,材料增量磁导率3000以上，以满足网络变压器的要求。
技术实现思路
本专利技术有效解决了上述问题，目的在于提高在外加33A/m的直流磁场时的增量磁导率，在0-70℃的温度范围内，始终保持在3000以上的铁氧体材料及其有效的制造方法。为实现本专利技术的目的，专利技术人提供下述技术方案：一种网络变压器用铁氧体材料，其由主成分和辅助成分制备获得，其中，所述主成分组成为：Fe2O3为51.5-53.5mol%、ZnO为15-21mol%、其余为MnO；按主成分总重量计的辅助成分包括：CoO1000-4000ppm。上述提供的为本专利技术基础技术方案，研究发现：Fe2O3低于51.5mol%，磁芯在70℃时，增量磁导率会低于3000；Fe2O3高于53.5mol%，磁芯在0℃时，增量磁导率会低于3000。ZnO低于15mol%，磁芯在0℃时，增量磁导率会低于3000；ZnO高于21mol%,磁芯在70℃时，增量磁导率会低于3000。研究发现，上述基础技术方案中，辅助成分必须包括CoO。当CoO添加量小于1000ppm，改善增量磁导率效果不明显；添加量超过4000ppm,0-70℃温度区间，初始磁导率大大降低，导致增量磁导率不足3000。试验表明，按照上述基础方案提供的配方，本专利技术提供的铁氧体常温初始磁导率μi为5000以上，在0-70℃温度区间，叠加直流磁场33A/m时,材料增量磁导率3000以上。作为优选方案，根据本专利技术所述的铁氧体材料，主成分组成为：Fe2O3为52.0-53.0mol%、ZnO为16-20mol%、其余为MnO；按主成分总重量计的辅助成分：CoO1500-3500ppm。实验研究发现，对基础技术方案进一步优化，即对主成分的比例和辅助成分的含量控制的更加严格的话，可以进一步优化材料的性能，常温初始磁导率μi为5500以上，在0-70℃温度区间，叠加直流磁场33A/m时,材料增量磁导率3300以上。作为优选方案，根据本专利技术所述的铁氧体材料，其中，所述主成分组成为：Fe2O3为51.5-53.5mol%、ZnO为15-21mol%、其余为MnO；按主成分总重量计的辅助成分：CoO1000-4000ppm。按主成分总重量计的辅助成分还包括：CaO50-2000ppm、SiO210-200ppm、TiO2300-5000ppm,或Nb2O5200-800ppm中的至少一种或多种组合。作为更优选的方案，根据本专利技术所述的铁氧体材料，其主成分组成为：Fe2O3为52.0-53.0mol%、ZnO为16-20mol%、其余为MnO；按主成分总重量计的辅助成分：CoO1500-3500ppm。所述的辅助成分还包括：CaO50-2000ppm、SiO210-200ppm、TiO2300-5000ppm,或Nb2O5200-800ppm中的至少一种或多种组合。实验研究及批量生产发现，本专利技术的技术方案中，同时添加其他辅助成分CaO50-2000ppm、SiO210-200ppm、TiO2300-5000ppm,或Nb2O5200-800ppm中的一种或多种组合，可以获得更优良的特性。比如，添加适量CaO和SiO2可进一步使得晶粒生长均匀，获得增量磁导率更好的温度特性。添加适量TiO2可使磁芯的磁晶各项异性常数随温度变化波动减小，获得增量磁导率更好的温度特性。添加适量Nb2O5可抑制异常晶粒的生长，获得增量磁导率更好的温度特性。上述辅助成分添加量过小，添加效果不明显；添加量过多，容易造成非磁性相过多，性能低下。如表1所示，本专利技术优选方案与基础方案相比，其材料具备更优的性能。对主成分的比例和辅助成分的含量控制的更加严格的话，可以进一步提高材料的阻抗值。添加适量的辅助成分CaO、SiO2、TiO2或Nb2O5，可以优化增量磁导率的温度特性。本专利技术还提供上述网络变压器用铁氧体材料的制备方法，包括：（1）混合处理：按比例称取的原料主成分在振磨机中混合处理30-120分钟；（2）预烧处理：混合处理后的材料在700-1000℃预烧处理30-180分钟；（3）砂磨处理：预烧后的粉料，加入按比例称取的辅助成分及其他添加剂，砂磨30-150分钟，使得粒径D50在1.0-1.55μm之间；（4）喷雾造粒；（5）成型处理；（6）烧结处理：成型后所得的毛坯在氧含量100ppm-空气中烧结处理，其中所述的烧结温度为1300-1400℃，烧结保温时间为1-15小时，在氮气饱和下降温到室温，即可获得所要的铁氧体磁芯。上述制备方法（4）喷雾造粒是为了获得成型性良好的颗粒；步骤（5）采用的是常规的油压机，压制所需要的形状。作为优选方案，根据本专利技术所述的网络变压器用铁氧体材料的制备方法，其中步骤（3）中其它添加剂为分散剂、粘合剂和消泡剂，所添加量按主成分总重量计为分散剂100ppm-2000ppm、粘合剂5-20wt%、消泡剂0-2000ppm。其中更优选的方案，本专利技术中所述的分散剂为柠檬酸铵，粘合剂为聚乙烯醇；消泡剂为辛醇。作为优选方案，根据本专利技术所述的网络变压器用铁氧体材料的制备方法，其中步骤（7）氧含量为1%-15%，烧结温度为1320-138本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络变压器用铁氧体材料，其特征在于，所述的铁氧体材料由主成分和辅助成分制备获得，其中：所述主成分各组分的摩尔百分比：Fe2O3为51.5‑53.5mol%、ZnO为15‑21mol%、其余为MnO；辅助成分按主成分总重量百万分比：CoO为1000‑4000ppm。

【技术特征摘要】
1.一种网络变压器用铁氧体材料，其特征在于，所述的铁氧体材料由主成分和辅助成分制备获得，其中：所述主成分各组分的摩尔百分比：Fe2O3为51.5-53.5mol%、ZnO为15-21mol%、其余为MnO；辅助成分按主成分总重量百万分比：CoO为1000-4000ppm。2.根据权利要求1所述的网络变压器用铁氧体材料，其特征在于，所述主成分各组分的摩尔百分比：Fe2O3为52.0-53.0mol%、ZnO为16-20mol%、其余为MnO；辅助成分按主成分总重量百万分比：CoO为1500-3500ppm。3.根据权利要求1所述的网络变压器用铁氧体材料，其特征在于，所述辅助成分各组分按主成分总重量百万分比：CaO为50-2000ppm、SiO2为10-200ppm、TiO2为300-5000ppm,或Nb2O5为200-800ppm中的至少一种或多种组合。4.根据权利要求2所述的网络变压器用铁氧体材料，其特征在于，所述辅助成分各组分按主成分总重量百万分比：CaO为50-2000ppm、SiO2为10-200ppm、TiO2为300-5000ppm,或Nb2O5为200-800ppm中的至少一种或多种组合。5.如权利要求1所述的网络变压器用铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法依次包括下述步骤：（1）混合处理：按比例称取的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕建国，丁加满，许锡坤，谢文革，徐荣，
申请(专利权)人：浙江春晖复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33