一体型大尺寸铁氧体及其生产工艺制造技术

本发明专利技术提供一体型大尺寸铁氧体及其生产工艺，铁氧体一体成型，将其应用在在大功率的无线充电技术方案中，能够提高大功率无线充电传输效率，降低生产加工的成本，其按如下质量百分比的原料进行配料：氧化铁：65％～75％、碳酸锰：8％～12％、氧化锌：10％～15％、氧化铜：0％～2％、氧化钴：0％～2％、二氧化钛：0％～2％、五氧化二钒：0％～2％，二氧化硅：0％～2％、碳酸钡：0％～2％、碳酸钙：0％～2％、氧化亚镍：0％～2％，其主要工艺包括粉料制备、浆料制备、生磁片制备、生磁片叠层、磁片烧结。

【技术实现步骤摘要】
一体型大尺寸铁氧体及其生产工艺
本专利技术涉及铁氧体材料
，具体为一体型大尺寸铁氧体及其生产工艺。
技术介绍
大功率无线充电的基础是基于磁场共振原理实现的功率交换，大功率意味着需要更大线圈来支持功率传输的装置，因此，以目前无线功率传输设备(WPT)技术基础，来做大功率的无线充电方案，其实并不合适。如图1所述，现在几乎所有的大功率充电方案中，其线圈用以聚磁的铁氧体层采用的均为小铁氧体板的拼接工艺，首先目前铁氧体制造工艺因其技术原因，市面在售的铁氧体大板的尺寸做到100*150mm已经属于较大尺寸的铁氧体板了，而对于无线充电功率的要求，这种尺寸规格远远满足不了，所以当前主流的解决方案为小板拼接工艺，即将一块块的小板，通过拼接流程，使其表面尺寸能够达到无线充电要求尺寸，增加了工艺复杂性，同时也增加了风险，会产生诸如拼接可靠性，铁氧体板一致性等等问题。其次使用拼接方案的初衷，一定程度上也是为了防止磁饱和现象，磁饱和现象将导致器件发热、绝缘危害等，所以拼接方案可以增加漏磁，使铁氧体方案可适合更多的线圈搭配，但同时也带来效率降低的问题，而且由于铁氧体退磁现象，漏磁现象会进一步严重，导致效率的进一步降低。具体问题如下：1)其小板拼接中存在较多的空气间隙，并且是传输功率越大，则空气间隙越多，铁氧体磁芯的磁导率远大于空气，根据H＝B/u可以看出，u越小磁场强度H越强，而磁芯存储的能量与H成正比，W＝VuH2/2，V是体积，u磁导率，所以说气隙存储了大部分的能量。气隙越大，线圈中离散磁场越强，导致涡流越大，损耗就大；2)铁氧体小板的拼接工艺复杂，例如：一款适应于7.7kW可能需要20块铁氧体小板，而当功率达到11kW则可能需要30块，当数量不一致时，这种工艺的加工时间和加工效率就被大大降低；3)除了加工工艺复杂，拼接铁氧体小板的方案也可存在局部失效风险，使用周期内可能存在某一拼接单元的失效，导致整体功能故障的风险。为此，提供专业的大功率无线充电铁氧体应用方案也变得越来越重要。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一体型大尺寸铁氧体及其生产工艺，铁氧体一体成型，完全杜绝了在拼接中存在的电磁间隙，可将各个规格的铁氧体使用最大尺寸兼容，降低生产成本，同时提高无线电能传输设备的加工效率,同时减小了由于局部单元失效而引起的故障风险，将其应用在在大功率的无线充电技术方案中，能够提高大功率无线充电传输效率，降低生产加工的成本。其技术方案是这样的：一体型大尺寸铁氧体，其特征在于：按如下质量百分比的原料进行配料：氧化铁：65％～75％、碳酸锰：8％～12％、氧化锌：10％～15％、氧化铜：0％～2％、氧化钴：0％～2％、二氧化钛：0％～2％、五氧化二钒：0％～2％，二氧化硅：0％～2％、碳酸钡：0％～2％、碳酸钙：0％～2％、氧化亚镍：0％～2％。一体型大尺寸铁氧体的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)粉料制备，其包括：配粉：按权利要求1所述的一体型大尺寸铁氧体的成分进行配粉；混料：将配粉得到的粉料通过振磨机进行混粉，振幅4mm，振磨时间：40min～60min；预烧：将混料得到的粉料通过隧道电阻炉进行空气烧结；磨料：将预烧得到的粉料通过立式球进行磨料，转速：600r/min～800r/min，时间：3h～5h，粉料粒度为D50：1.0μm～1.5μm；干燥：将预烧得到的粉料通过高温干燥箱进行干燥，保温温度为200℃～250℃，保温时间6h～10h；(2)浆料制备，其包括：采用分段球磨工艺经过粉料制备得粉料添加有机物制作成流体浆料，其中，一段球磨添加粉料和有机物溶剂、分散剂，球磨时间：6h～10h，球磨转速40～50r/min，二段球磨添加粘结剂和增塑剂，球磨时间15h～30h，球磨转速40～50r/min；(3)生磁片制备，其包括：流延：将浆料制备得到的流体浆料通过流延机形成生磁片，再经过连续烘道干燥有机溶剂后成型，其中流延厚度精度为标准中心值±5％，流延速度为0.2～0.5m/min；烘道的干燥温度分为四个温区，四个温区的温度分别设置为50±5℃、60±5℃、90±5℃、110±5℃；流延生磁片厚度0.2mm～0.5mm；分切：对流延得到的生磁片根据成品尺寸进行切割；(4)生磁片叠层对制备得到的生磁片进行等静压叠层，叠层10～20层，等静压叠层参数包括温度：60℃～80℃，等静压压力：10MPa～100MPa，升压、保压、降压时间均为：5min～10min；(5)磁片烧结，其包括：结烧：将制备得到的生磁片叠层采用隧道电阻炉进行烧结得到铁氧体，烧结分别包括：升温阶段：升温阶段从常温～500℃，升温时间为20h～30h；从500℃～1100℃升温时间为4h～6h；从1100℃～1250±50℃；升温时间为6h～10h；保温阶段：保温温度为1250±50℃，保温时间为3h～5h；降温阶段：降温阶段采用自然降温，降温时间为8h～12h；进一步的：预烧包括：升温阶段：升温温度0℃～1050±20℃，升温时间为8h～10h；保温阶段：保温温度1050±20℃，保温时间：4h～6h；降温阶段：降温阶段采用自然降温，降温时间：6h～10h；其中预烧工艺中粉料收缩率要求为8％～12％。进一步的：混料工艺中混料均匀性为氧化铁含量偏差≤1％。进一步的：干燥工艺中控制粉料含水率≤0.5％。进一步的：在流延工艺流延厚度精度用1μm级千分尺测量。进一步的，还包括检测工艺，其包括：在干燥工艺结束后，对干燥得到的粉料进行检测；在流延工艺结束后，对流延得到的生磁片进行检测；在烧结工艺结束后，对烧结得到的铁氧体进行检测。优选的，所述有机物溶剂包括甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯，所述分散剂包括鱼油、磷酸酯，所述粘结剂包括聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂、聚乙二醇。本专利技术的一体型大尺寸铁氧体，区别于小尺寸的铁氧体配方，通过优化成分配比，增加铁氧体刚性，使其适合于制备大尺寸铁氧体；本专利技术的一体型大尺寸铁氧体的生产工艺生产的铁氧体一体成型，完全杜绝了在拼接中存在的电磁间隙，可将各个规格的铁氧体使用最大尺寸兼容，降低生产成本，同时提高无线电能传输设备的加工效率，同时减小了由于局部单元失效而引起的故障风险，将其应用在在大功率的无线充电技术方案中，能够提高大功率无线充电传输效率，降低生产加工的成本，其有别于小尺寸产品生产用的传统干压成型工艺，其采用流延工艺，测量精度控制与小尺寸保持一致，但由于尺寸增加，使尺寸的控制更加简单方便，产生的误差也为小尺寸的10％，产品精度更高，另外，由于整体尺寸加大，产品烧结低温排胶会非常困难，本专利技术通过改善结烧工艺，大大延长了烧结低温时间，避免了产品因烧结低温排胶而产生开裂报废的情况发生；由于产品尺寸大而且厚，生磁片都很薄，对切割后的生磁片进行叠层，避免生磁片损坏。附图说明图1为现有的铁氧体拼接方案的示意图；图2为本专利技术的一体型大尺寸铁氧体的示意图；图3为本专利技术的一体型大尺寸铁氧体的生产工艺的主要流程示意图。具体实施方式具体实施例一：本专利技术的一种一体型大尺寸铁氧体，按如下质量百分比的原料进行配料：氧化铁：70％、碳酸锰：9％、氧化锌：10％、氧化铜：1％、氧化钴：1％、二氧化钛：2％、五氧化二钒：2％，二氧化硅：2％、碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一体型大尺寸铁氧体，其特征在于：按如下质量百分比的原料进行配料：氧化铁：65％～75％、碳酸锰：8％～12％、氧化锌：10％～15％、氧化铜：0％～2％、氧化钴：0％～2％、二氧化钛：0％～2％、五氧化二钒：0％～2％，二氧化硅：0％～2％、碳酸钡：0％～2％、碳酸钙：0％～2％、氧化亚镍：0％～2％。

【技术特征摘要】
1.一体型大尺寸铁氧体，其特征在于：按如下质量百分比的原料进行配料：氧化铁：65％～75％、碳酸锰：8％～12％、氧化锌：10％～15％、氧化铜：0％～2％、氧化钴：0％～2％、二氧化钛：0％～2％、五氧化二钒：0％～2％，二氧化硅：0％～2％、碳酸钡：0％～2％、碳酸钙：0％～2％、氧化亚镍：0％～2％。2.一体型大尺寸铁氧体的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)粉料制备，其包括：配粉：按权利要求1所述的一体型大尺寸铁氧体的成分进行配粉；混料：将配粉得到的粉料通过振磨机进行混粉，振幅4mm，振磨时间：40min～60min；预烧：将混料得到的粉料通过隧道电阻炉进行空气烧结；磨料：将预烧得到的粉料通过立式球进行磨料，转速：600r/min～800r/min，时间：3h～5h，粉料粒度为D50：1.0μm～1.5μm；干燥：将预烧得到的粉料通过高温干燥箱进行干燥，保温温度为200℃～250℃，保温时间6h～10h；(2)浆料制备，其包括：采用分段球磨工艺经过粉料制备得粉料添加有机物制作成流体浆料，其中，一段球磨添加粉料和有机物溶剂、分散剂，球磨时间：6h～10h，球磨转速40～50r/min，二段球磨添加粘结剂和增塑剂，球磨时间15h～30h，球磨转速40～50r/min；(3)生磁片制备，其包括：流延：将浆料制备得到的流体浆料通过流延机形成生磁片，再经过连续烘道干燥有机溶剂后成型，其中流延厚度精度为标准中心值±5％，流延速度为0.2～0.5m/min；烘道的干燥温度分为四个温区，四个温区的温度分别设置为50±5℃、60±5℃、90±5℃、110±5℃；流延得到的生磁片厚度0.2mm～0.5mm；分切：对流延得到的生磁片根据成品尺寸进行切割；(4)生磁片叠层对制备得到的生磁片进行等静压叠层，叠层10～20层，等静压叠层参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱森浦，蔡骏鹏，
申请(专利权)人：安洁无线科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32