一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术适用于软磁铁氧体材料技术领域，提供了一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法，包括三氧化二铁、氧化锰、氧化锌和碳酸锂，其中所述三氧化二铁含量为55.4‑60.5mol％，所述氧化锰含量为15.3～22.5mol％，所述氧化锌含量为10.5～17.6mol％，所述碳酸锂含量为2.0～5mol％；具有高Bs、低功耗的特点；可以充分利用其高Bs特性，并且温升也能得到满足；同时材料成本也远远低于磁粉芯材料，能更好的满足大功率高功率密度电源变压器设计的性能和成本需求。

【技术实现步骤摘要】
一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法
本专利技术属于软磁铁氧体材料
，尤其涉及一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子产品的不断小型化，相应的电源必须要实现高功率密度设计。要实现电源的高功率密度，其中电子元器件中的磁心小型化、扁平化是其中的关键。而要实现磁芯的小型化、扁平化和电源的高功率密度设计就需要高Bs、低损耗的磁性材料。在一些新能源光伏逆变器和充电桩等大功率变压器设计领域，需要同时考虑小体积设计和温升设计。常规的功率铁氧体材料高温100℃的饱和磁通密度Bs普遍只有400mT左右，即使是现在TDK公司推出的高Bs材料PC90，在高温100℃条件下饱和磁通密度Bs为450mT，且100℃下的损耗小于320kw/m3。其Bs值仍然不能满足光伏行业以及汽车领域等需要更高Bs的应用。目前较多设计采用金属磁粉芯，应用较为广泛的是铁硅铝材料，其高温Bs为900mT左右。但是其磁芯功率损耗很高，为4000kw/m3，如此高的功率损耗也限制了其本身高Bs特性的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法，旨在解决磁芯功率损耗很高，如此高的功率损耗也限制了其本身高Bs特性的应用问题。本专利技术是这样实现的，一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料，包括三氧化二铁、氧化锰、氧化锌和碳酸锂，其中所述三氧化二铁含量为55.4-60.5mol％，所述氧化锰含量为15.3～22.5mol％，所述氧化锌含量为10.5～17.6mol％，所述碳酸锂含量为2.0～5mol％。优选的，还包括碳酸钙和二氧化锆，所述碳酸钙含量为200ppm～1000ppm，二氧化锆含量为100～300ppm。优选的，还包括氧化钴、五氧化二铌中的一种或多种，所述三氧化二钴含量为500～5000ppm，所述五氧化二铌含量为200～400ppm。一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料制备方法，包括如下步骤：步骤S100：将三氧化二铁、氧化锰、氧化锌、碳酸锂组成的原材料在砂磨机中混合，烘干后，在10Mpa压力下压成圆饼，然后进行预烧；步骤S200：以预烧后的粉料质量为基准，加入相应量的辅助成分进行二次砂磨，二次砂磨料浆烘干做粒度测试；步骤S300：加入PVA后进行喷雾造粒，成型为标准环形磁芯进行烧结。优选的，所述步骤S300中保温温度1150℃～1280℃；从600℃～保温段的温度，升温速率2～14℃/min；在850℃～1150℃之间，氧气浓度0～1.0％，保温段的氧气浓度2.0～8.0％；降温时，氧气浓度按平衡氧气浓度进行气氛保护降温。优选的，所述保温段所用的时间为3-8小时。优选的，制备所得的锰锌铁氧体材料在50Hz，1194A/m测试条件下，25℃时，饱和磁感应强度Bs大于600mT；100℃时，饱和磁感应强度Bs大于510mT。优选的，制备所得的锰锌铁氧体材料在100kHz，200mT测试条件下，25℃时，功率损耗小于1000kw/m3；100℃时，功率损耗小于500kw/m3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法，具有高Bs、低功耗的特点；可以充分利用其高Bs特性，并且温升也能得到满足；同时材料成本也远远低于磁粉芯材料，能更好的满足大功率高功率密度电源变压器设计的性能和成本需求。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1将由59.5mol％的三氧化二铁，20.1mol％的氧化锰，16.2mol％的氧化锌，4.2mol％的碳酸锂组成的原材料在砂磨机中混合1小时，烘干后，在10Mpa压力下压成外径100mm的圆饼，然后在850℃下预烧2～4小时。以预烧后的粉料质量为基准，在上述预烧料中加入辅助成分，添加的辅助成分(ppm)是：500ppm的CaCO3，150ppm的ZrO2，800ppm的Co2O3300ppm的五氧化二铌。然后进行二次砂磨100min，二次砂磨料浆烘干做粒度测试，SMD为0.9～1.1μm，X50为1～1.15μm，X90为小于3μm，加入PVA后进行喷雾造粒，成型为Φ25*15*8的标准环形磁芯进行烧结：保温温度1250℃；从600℃～保温段的温度，升温速率5℃/min；在850℃～1150℃之间，氧气浓度0～1.0％，保温段的氧气浓度4.0％；降温时，氧气浓度按平衡氧气浓度进行气氛保护降温。用SY-8218型B-H测试仪在50Hz，1194A/m，测试25℃与100℃的Bs，在100kHz，200mT下测试25℃、100℃的功耗。实施例2将由60.5mol％的三氧化二铁，21.4mol％的氧化锰，14.5mol％的氧化锌，3.6mol％的碳酸锂组成的原材料在砂磨机中混合1小时，烘干后，在10Mpa压力下压成外径100mm的圆饼，然后在850℃下预烧2～4小时。以预烧后的粉料质量为基准，在上述预烧料中加入辅助成分，添加的辅助成分(ppm)是：500ppm的CaCO3，150ppm的ZrO2，800ppm的Co2O3300ppm的五氧化二铌。然后进行二次砂磨100min，二次砂磨料浆烘干做粒度测试，SMD为0.9～1.1μm，X50为1～1.15μm，X90为小于3μm，加入PVA后进行喷雾造粒，成型为Φ25*15*8的标准环形磁芯进行烧结：保温温度1250℃；从600℃～保温段的温度，升温速率5℃/min；在850℃～1150℃之间，氧气浓度0～1.0％，保温段的氧气浓度4.0％；降温时，氧气浓度按平衡氧气浓度进行气氛保护降温。用SY-8218型B-H测试仪在50Hz，1194A/m，测试25℃与100℃的Bs，在100kHz，200mT下测试25℃、100℃的功耗。实施例3将由60.1mol％的三氧化二铁，22.1mol％的氧化锰，15.8mol％的氧化锌，2.0mol％的碳酸锂组成的原材料在砂磨机中混合1小时，烘干后，在10Mpa压力下压成外径100mm的圆饼，然后在850℃下预烧2～4小时。以预烧后的粉料质量为基准，在上述预烧料中加入辅助成分，添加的辅助成分(ppm)是：500ppm的CaCO3，150ppm的ZrO2，800ppm的Co2O3300ppm的五氧化二铌。然后进行二次砂磨100min，二次砂磨料浆烘干做粒度测试，SMD为0.9～1.1μm，X50为1～1.15μm，X90为小于3μm，加入PVA后进行喷雾造粒，成型为Φ25*15*8的标准环形磁芯进行烧结：保温温度1250℃；从600℃～保温段的温度，升温速率5℃/min；在850℃～1150℃之间，氧气浓度0～1.0％，保温段的氧气浓度4.0％；降温时，氧气浓度按平衡氧气浓度进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于：包括三氧化二铁、氧化锰、氧化锌和碳酸锂，其中所述三氧化二铁含量为55.4-60.5mol％，所述氧化锰含量为15.3～22.5mol％，所述氧化锌含量为10.5～17.6mol％，所述碳酸锂含量为2.0～5mol％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于：包括三氧化二铁、氧化锰、氧化锌和碳酸锂，其中所述三氧化二铁含量为55.4-60.5mol％，所述氧化锰含量为15.3～22.5mol％，所述氧化锌含量为10.5～17.6mol％，所述碳酸锂含量为2.0～5mol％。


2.如权利要求1所述的一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于：还包括碳酸钙和二氧化锆，所述碳酸钙含量为200ppm～1000ppm，二氧化锆含量为100～300ppm。


3.如权利要求1所述的一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料，其特征在于：还包括氧化钴、五氧化二铌中的一种或多种，所述三氧化二钴含量为500～5000ppm，所述五氧化二铌含量为200～400ppm。


4.一种高Bs低功耗锰锌软磁铁氧体材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S100：将三氧化二铁、氧化锰、氧化锌、碳酸锂组成的原材料在砂磨机中混合，烘干后，在10Mpa压力下压成圆饼，然后进行预烧；
步骤S200：以预烧后的粉料质量为基准，加入相应量的辅助成分进行二次砂磨，二次砂磨料浆烘干做粒度测试；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，
申请(专利权)人：无锡斯贝尔磁性材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32