【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于软磁铁氧体零件磁性能提升的，具体涉及一种基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法。
技术介绍
1、在信息化与工业化不断融合的今天，随着5g通信、高速计算、新能源汽车、人工智能等新兴产业飞速发展，在促进电子电力、移动通信等领域不断升级的同时，也对电子元器件的核心零部件加工技术、关键性能提升技术提出了更高的要求。其中利用锰锌铁氧体材料制备的磁性元件因为具有良好的磁性能和高阻抗性能，在电子电路中应用广泛。而在市场需求的驱使下，电子元器件向高稳定性、高可靠性和宽适应性等方向发展，对锰锌铁氧体零件也提出了高磁导率、低损耗和低矫顽力等更高的性能要求。因此，提升锰锌铁氧体零件的各项磁性能，满足不断增长的市场需求，具有重要的现实意义和深远的应用前景。而现有的锰锌铁氧体磁性能改良技术可概括为改变掺杂物质，改变烧结温度和保温时间，改变烧结方式等几种，均是从制造过程中发挥作用，其制造周期较长，成本较高，且往往涉及生产工序的改变，消耗能源且调整不易。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，以解决现有的锰锌铁氧体磁性能改良技术制造周期较长，成本较高，且往往涉及生产工序的改变，消耗能源且调整不易的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其包括以下步骤：
4、s1、根据磁力线路径选择处理锰锌铁氧体磁芯零件的数
5、s2、根据锰锌铁氧体磁芯零件使用与测试时磁化磁场的绕线方向确定锰锌铁氧体磁芯零件处理时的夹持方向；
6、s3、设定处理锰锌铁氧体磁芯零件的电磁耦合处理的耦合方式；
7、s4、根据锰锌铁氧体磁芯零件的截面积和晶粒尺寸，确定脉冲电场和脉冲磁场的参数；
8、s5、基于确定的脉冲电场和脉冲磁场的参数对锰锌铁氧体磁芯零件进行电磁耦合处理，对处理结束后的锰锌铁氧体磁芯零件进行磁性能测试，若锰锌铁氧体磁芯零件的初始磁导率、功率损耗和矫顽力三项磁性能数据提升均达到预设值，则结束；反之，则重复步骤s1～步骤s4，直至初始磁导率、功率损耗和矫顽力三项磁性能数据提升均达到预设值。
9、进一步地，步骤s1具体包括：
10、若锰锌铁氧体磁芯零件为开路磁芯，则选择单个锰锌铁氧体磁芯零件进行处理；
11、若锰锌铁氧体磁芯零件为闭路磁芯，则选择两个锰锌铁氧体磁芯零件进行组合处理。
12、进一步地，步骤s2中将锰锌铁氧体磁芯零件夹持后，电磁耦合处理磁场绕线方向与锰锌铁氧体磁芯零件使用、测试时的磁化磁场绕线方向一致，且锰锌铁氧体磁芯零件放置于电磁耦合处理腔中心。
13、进一步地，步骤s3中电磁耦合处理的耦合方式为：一个脉冲磁场里耦合四个脉冲电场放电，四次电脉冲的电流方向为正负交替。
14、进一步地，在磁场线圈完成一次充电并放电的同时，先后施加四个脉冲电流作用于锰锌铁氧体磁芯零件；其中，按照放电先后顺序，第一个与第三个脉冲电流为正向，第二个与第四个脉冲电流为反向交替处理。
15、进一步地，步骤s4中脉冲磁场的参数包括：磁场b、充磁次数n磁、磁场作用时间t磁和充磁间隔时间t磁间；
16、脉冲电场的参数包括：电流大小i、单组脉冲电流个数n电、单个脉冲电流间隔时间t电间、电流密度j和单个脉冲电流放电时间t电。
17、进一步地，磁场b为1.5t，磁场作用时间t磁为20ms，充磁间隔时间t磁间为15ms，单组脉冲电流个数n电为4，每组电磁耦合处理中的相邻两个脉冲电流之间的间隔时间t电间＝4ms，电流密度j＝20a/mm2，单个脉冲电流放电时间t电为1ms。
18、进一步地，单组电场作用时间为t电：
19、t电＝n磁*t电间+n磁*t电
20、电磁耦合处理总时间t总：
21、t总＝n磁*t磁+(n磁-1)*t磁间。
22、进一步地，根据锰锌铁氧体磁芯零件的截面积确定电磁耦合处理的电流i为：
23、i＝∫jds
24、其中，s为锰锌铁氧体磁芯零件的有效截面积。
25、进一步地，采用扫描电子显微镜拍摄锰锌铁氧体磁芯零件的sem图像，在sem图像中利用截线法测量20个晶粒尺寸，并取20个晶粒尺寸的平均值作为锰锌铁氧体磁芯零件的平均晶粒尺寸，根据平均晶粒尺寸调整充磁次数：
26、若平均晶粒尺寸<3μm时，则充磁次数n磁＝5次
27、若3μm<平均晶粒尺寸<6μm时，则充磁次数n磁＝15次
28、若平均晶粒尺寸>6μm时，则充磁次数n磁＝20次。
29、本专利技术提供的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，具有以下有益效果：
30、1、本专利技术根据锰锌铁氧体零件的特点来进行处理参数的设置，可以让磁场与电场耦合的能量在不改变零部件宏观尺寸与形状的基础上改善材料的性能，促进材料中空位缺陷与原子扩散行为的进行，使峰值应力松弛，均化在加工制造过程中产生的残余应力；同时激活位错源的运动，增加位错密度，促进材料的畴壁的位移，阻碍位错运动引起的位错密度进一步增加产生的硬化，从而有效的降低了材料在磁化过程中可逆磁畴位移与转动的阻力，提升其磁导率，降低矫顽力，进而降低在使用过程中的功率损耗。
31、2、本专利技术在提升其初始磁导率的同时降低了功率损耗和矫顽力，提高锰锌铁氧体磁芯在变压器和电感器等设备中的能源转换效率，进而减少能源消耗和能源损失。对比传统的改变掺杂物质与改变烧结工艺等工序复杂、难以控制、消耗能源、成本高昂的方法，本专利技术为软磁材料制造行业提供了一个高效、清洁、绿色的磁性能提升方法。同时锰锌铁氧体零件磁性能的提升还有助于推动高频变压器、滤波器、传感器等电子设备的发展和创新，可以减少能源损耗、降低环境污染，这也符合国家可持续发展的战略。
32、3、本专利技术设置的电磁场参数，在处理过程中的耦合效果更好，对锰锌铁氧体零件的磁性能提升效果更明显。相较于传统的磁性能提升工艺，本专利技术采用的电磁耦合处理技术具有高效、清洁、安全的特点，且在处理过程中不改变零件的宏观尺寸。通过电磁耦合处理，可以产生高强度的磁场和电场，使锰锌铁氧体材料表面产生高密度电流，从而在材料表面形成纳米级的作用效果，改善零件的微观组织缺陷，均化加工制造过程中的残余应力，从而有效的提升零件的磁性能。
33、4、本专利技术针对开路磁芯采用单个处理的方式，闭路磁芯采用配对处理的方式，保证处理工况与使用及测试工况相同。采用一个脉冲磁场耦合四个电流方向正负交替脉冲电流的形式，使得电磁场的时空耦合效果更佳；根据零件的有效截面积来改变处理的电流大小，以达到控制电流密度相同的目的，保证零件在最佳处理工艺下进行处理，进一步保证了零件的磁性能提升。
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1.一种基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤S2中将锰锌铁氧体磁芯零件夹持后，电磁耦合处理磁场绕线方向与锰锌铁氧体磁芯零件使用、测试时的磁化磁场绕线方向一致，且锰锌铁氧体磁芯零件放置于电磁耦合处理腔中心。
4.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤S3中电磁耦合处理的耦合方式为：一个脉冲磁场里耦合四个脉冲电场放电，四次电脉冲的电流方向为正负交替。
5.根据权利要求4所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于：在磁场线圈完成一次充电并放电的同时，先后施加四个脉冲电流作用于锰锌铁氧体磁芯零件；其中，按照放电先后顺序，第一个与第三个脉冲电流为正向，第二个与第四个脉冲电流为反向交替处理。
6.根据权利要求5所述的基于电磁耦合处理的锰
7.根据权利要求6所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于：磁场B为1.5T，磁场作用时间T磁为20ms，充磁间隔时间T磁间为15ms，单组脉冲电流个数n电为4，每组电磁耦合处理中的相邻两个脉冲电流之间的间隔时间T电间＝4ms，电流密度J＝20A/mm2，单个脉冲电流放电时间t电为1ms。
8.根据权利要求6所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，单组电场作用时间为T电：
9.根据权利要求7所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，根据锰锌铁氧体磁芯零件的截面积确定电磁耦合处理的电流I为：
10.根据权利要求7所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，采用扫描电子显微镜拍摄锰锌铁氧体磁芯零件的SEM图像，在SEM图像中利用截线法测量20个晶粒尺寸，并取20个晶粒尺寸的平均值作为锰锌铁氧体磁芯零件的平均晶粒尺寸，根据平均晶粒尺寸调整充磁次数：
...【技术特征摘要】
1.一种基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤s2中将锰锌铁氧体磁芯零件夹持后，电磁耦合处理磁场绕线方向与锰锌铁氧体磁芯零件使用、测试时的磁化磁场绕线方向一致，且锰锌铁氧体磁芯零件放置于电磁耦合处理腔中心。
4.根据权利要求1所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于，所述步骤s3中电磁耦合处理的耦合方式为：一个脉冲磁场里耦合四个脉冲电场放电，四次电脉冲的电流方向为正负交替。
5.根据权利要求4所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能的提升方法，其特征在于：在磁场线圈完成一次充电并放电的同时，先后施加四个脉冲电流作用于锰锌铁氧体磁芯零件；其中，按照放电先后顺序，第一个与第三个脉冲电流为正向，第二个与第四个脉冲电流为反向交替处理。
6.根据权利要求5所述的基于电磁耦合处理的锰锌铁氧体磁性能...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄坤兰，王渊，张世远，王杰，姜明，李海川，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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