專利名稱：一種防開裂磁性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錳鋅鐵氧體功率類大磁芯生產(chǎn)技術(shù)，具體地，涉及一種防開裂磁性材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在日常所生產(chǎn)的機(jī)電和電磁設(shè)備中，經(jīng)常會(huì)用到各類開關(guān)電源變壓器 以及扼流圈等，這些變壓器在設(shè)計(jì)上具有引線空間大、繞制接線方便與工作頻率高 (20-1000KHz)的特點(diǎn)，在應(yīng)用上具有工作電源范圍寬、輸出功率大與熱穩(wěn)定性能高的特點(diǎn)。這些高性能要求，無疑對(duì)變壓器的核心部件、即磁芯提出了更高的要求，其中最重 要的就是磁芯的功率損耗應(yīng)盡可能小、且磁芯內(nèi)部不能有任何的裂紋，否則容易產(chǎn)生電磁 性能不穩(wěn)定的缺陷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)燒機(jī)等事故；可見，如何解決磁芯產(chǎn)品的裂紋問題，已然 成為磁芯生產(chǎn)業(yè)界的重大難題。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中至少存在功率損耗大、發(fā)熱量 大、易產(chǎn)生裂紋與使用壽命短等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種防開裂磁性材料及其制備方法，以實(shí) 現(xiàn)功率損耗小、發(fā)熱量小、無裂紋與使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種防開裂磁性材料，其特征在于， 該材料包括以下組分和濃度百分比含量的主料=Fe2O3 :50-54mol% ；ZnO :8-12mol% ；MnO
余里ο進(jìn)一步地，所述材料還包括以下組分和濃度百分比含量的輔料=CaCO3 :0-500PPm ； SiO2 =O-IOOPPm ；V2O5 :0_200PPm ；Nb2O5 :0_500PPm ；SnO2 :0_300PPm ；ZrO2 :0_300PPm。進(jìn)一步地，所述材料還包括質(zhì)量比含量為6-10%的生料，所述生料為未經(jīng)預(yù)燒處 理的Fe2O3、MnO與ZnO的混合物。進(jìn)一步地，所述防開裂磁性材料的制備方法包括以下步驟(1)按主料配比，濕法 制粉，并采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝，在回轉(zhuǎn)預(yù)燒爐中進(jìn)行預(yù)燒處理；(2)按輔料配比，在二次 砂磨工序，添加相應(yīng)輔料，砂磨120min后，將含有輔料的預(yù)燒料料漿先打入到料漿池，進(jìn)行 攪拌；(3)在二次砂磨工序到二次噴霧造粒工序，將生料進(jìn)行二次砂磨120min，按生料和 正常料漿配比，再將生料料漿打入到同一料漿池；在生料和正常預(yù)燒料的混合料漿加入約
的PVA (聚乙烯醇)，等其完全攪拌均勻后，進(jìn)行二次噴霧造粒處理。本發(fā)明各實(shí)施例的防開裂磁性材料及其制備方法，由于包括主料=Fe2O3: 50-54mol %，ZnO :8_12mol %，MnO 余量；以及輔料CaC03 :0_500PPm，SiO2 :0-100PPm, V2O5 0-200PPm, Nb2O5 :0_500PPm，SnO2 :0_300PPm，ZrO2 :0_300PPm ；在該材料的制備方法中，包 括(1)在濕法制粉工序預(yù)燒階段，采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝；(2)在二次砂磨階段，按配比添 加輔料；可以使產(chǎn)品有穩(wěn)定的功率損耗-溫度曲線、減落低；通過輔料成分的改變，可以使μ a、Bs、He、Br值控制在所需范圍，制得的變壓器能夠應(yīng)用于更高頻率范圍(如200KHz以 上)；(3)在二次砂磨到二次噴霧階段，按比例添加生料，在不改變粉料成型特性的同時(shí)，適 當(dāng)降低粉料的磁化度，增強(qiáng)粉料在燒結(jié)過程中的活性，可以解決開裂問題；通過這些改變， 可以克服現(xiàn)有技術(shù)中功率損耗大、發(fā)熱量大、易產(chǎn)生裂紋與使用壽命短的缺陷，以實(shí)現(xiàn)功率 損耗小、發(fā)熱量小、無裂紋與使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、以及權(quán)利要求書所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例一根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種防開裂磁性材料及其制備方法。在本實(shí)施例中，防 開裂磁性材料包括以下組分和濃度百分比含量的主料Fe2O3 :50mol% ；ZnO :8mol% ；MnO:余量。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括以下組分和濃度百 分比含量的輔料CaCO3 0. 5PPm ；SiO2 IOOPPm ；V2O5 IOOPPm ；Nb2O5 0. 5PPm ；SnO2 :300PPm ；ZrO2 :150PPmo進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括體積比含量為6 %的 生料，該生料為未經(jīng)預(yù)燒處理的Fe203、MnO與ZnO的混合物。另外，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料的制備方法，可以包括以下步驟(1)按主料配比，濕法制粉，并采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝，在回轉(zhuǎn)預(yù)燒爐中進(jìn)行預(yù)燒 處理；具體地，可以對(duì)回轉(zhuǎn)預(yù)燒窯爐的預(yù)燒溫度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，四組加熱絲的溫度由原來的 8500C /9000C /8000C /700°C，調(diào)整為 850°C /880°C /850°C /700°C，適當(dāng)延長(zhǎng)了一次噴霧料 在預(yù)燒階段的保溫時(shí)間，通過控制變頻器來降低主窯管的轉(zhuǎn)速，高溫段變頻器為24赫茲， 冷卻段變頻器為25赫茲，同時(shí)在預(yù)燒窯爐的窯口，適當(dāng)增加其抽風(fēng)量，使一次噴霧料在回 轉(zhuǎn)窯體內(nèi)預(yù)燒充分，均勻，使各項(xiàng)預(yù)燒參數(shù)的一致性達(dá)到平衡；(2)按輔料配比，添加輔料，二次砂磨120min后，得到預(yù)燒料料漿；采用國(guó)產(chǎn)的 C06400-1/XH型攪拌砂磨機(jī)，一次性放入400公斤預(yù)燒料，按照規(guī)定比例加入去離子水，設(shè) 定其砂磨時(shí)間為120min，使砂磨后顆粒料的平均粒度在0. 9-1.2um范圍以內(nèi)；同時(shí)，在開啟砂磨機(jī)之前，按照規(guī)定比例添加輔料，以改善燒結(jié)后磁芯內(nèi)部的晶粒結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，降低 功耗；砂磨完畢，關(guān)閉砂磨機(jī)的電源，直接開啟隔膜泵，將砂磨后的預(yù)燒料料漿打入到料漿 池中，進(jìn)行充分的攪拌，以備二次噴霧造粒；(3)按生料配比，添加生料；把未經(jīng)預(yù)燒的生料400公斤直接加入到砂磨機(jī)中，按 照上面步驟(2)的工藝進(jìn)行砂磨。砂磨后以如下比例打入到料漿池中進(jìn)行攪拌(生料料 漿)/ (預(yù)燒料料漿+生料料漿)=6-10 %，混合料漿中加入約1 %的PVA (聚乙烯醇)，攪拌 好以后，進(jìn)行二次噴霧造粒。這樣，可以在不改變粉料成型特性的同時(shí)，適當(dāng)降低粉料的磁化度，增強(qiáng)粉料在燒 結(jié)過程中的活性，解決開裂問題。實(shí)施例二與上述實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，防開裂磁性材料包括以下組分和濃度百 分比含量的主料Fe2O3 :52mol% ；ZnO IOmol % ；MnO 余量。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括以下組分和濃度百 分比含量的輔料CaCO3 :250PPm ；SiO2 0. 5PPm ；V2O5 :200PPm ；Nb2O5 :500PPm ；SnO2 :150PPm ；ZrO2 0. 5PPm。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括體積比含量為10 % 的生料，該生料為未經(jīng)預(yù)燒處理的Fe203、Mn0與ZnO的混合物。實(shí)施例三與上述實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，防開裂磁性材料包括以下組分和濃度百 分比含量的主料Fe2O3 :54mol% ；ZnO :12mol% ；MnO 余量。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括以下組分和濃度百 分比含量的輔料CaCO3 :500PPm ；SiO2 :50PPm ；V2O5 0. 5PPm ；Nb2O5 :250PPm ；SnO2 0. 5PPm ；ZrO2 :300PPm。
進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，上述防開裂磁性材料還可以包括體積比含量為8 %的 生料，該生料為未經(jīng)預(yù)燒處理的Fe203、MnO與ZnO的混合物。上述各實(shí)施例的防開裂磁性材料及其制備方法，通過在濕法制粉工序，粉料生產(chǎn) 預(yù)燒和砂磨階段工藝的改變，輔以主配方和添加物的控制，得到顆粒成型特性、磁化度和氧 化度等符合要求的粉料，解決了單重在200g以上的特大磁芯內(nèi)部的深層裂紋問題，應(yīng)用于 電磁設(shè)備等各個(gè)電子領(lǐng)域，特別是廣泛應(yīng)用于各類機(jī)電和機(jī)械產(chǎn)品，由于其生產(chǎn)中深層裂 紋問題的解決，使變壓器在高溫、高濕、高頻等惡劣環(huán)境下工作穩(wěn)定。由于在濕法制粉工序預(yù)燒和二次砂磨階段采用了特殊的工藝，使所生產(chǎn)出來的錳 鋅鐵氧體功率類大磁芯功率損耗降低，發(fā)熱小、無裂紋，解決了大磁芯生產(chǎn)中的開裂問題， 讓各類機(jī)電設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間、惡劣的環(huán)境下仍能穩(wěn)定地工作，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。在上述各實(shí)施例中，所得防開裂磁性材料，晶粒細(xì)密，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，初始磁導(dǎo)率在 2400左右，適用在頻率范圍為ΙΟΟΚΗζ、磁通量密度為200mT的條件下，具有穩(wěn)定的功率損 耗-溫度曲線、減落低，在100°C的溫度條件下，功率損耗可以降低到380mW/cm3，并且，利 用該防開裂磁性材料生產(chǎn)出來的大磁芯沒有任何裂紋；通過輔料成分的改變，可以使μ a、 Bs、He、Br值控制在所需范圍，所得變壓器能夠應(yīng)用于更高頻率范圍(200KHz以上)；具體 參數(shù)可參見表一與表二的對(duì)比。表一普通磁件材料的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù) 表二 防開裂磁件材料的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù) 綜上所述，本發(fā)明各實(shí)施例的防開裂磁性材料及其制備方法，由于包括主 料=Fe2O3 :50-54mol %, ZnO :8_12mol %，MnO 余量；以及輔料=CaCO3 :0_500PPm，SiO2 O-lOOPPm, V2O5 :0-200PPm, Nb2O5 :0_500PPm，SnO2 :0_300PPm，ZrO2 :0_300PPm ；在該材料的制 備方法中，包括(1)在濕法制粉工序預(yù)燒階段，采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝；(2)在二次砂磨階 段，按配比添加輔料；可以使產(chǎn)品有穩(wěn)定的功率損耗-溫度曲線、減落低；通過輔料成分的 改變，可以使μ a、Bs、He、Br值控制在所需范圍，制得的變壓器能夠應(yīng)用于更高頻率范圍 (如200KHz以上)；(3)在二次砂磨到二次噴霧階段，按比例添加生料，在不改變粉料成型 特性的同時(shí)，適當(dāng)降低粉料的磁化度，增強(qiáng)粉料在燒結(jié)過程中的活性，可以解決開裂問題； 通過這些改變，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中功率損耗大、發(fā)熱量大、易產(chǎn)生裂紋與使用壽命短的缺 陷，以實(shí)現(xiàn)功率損耗小、發(fā)熱量小、無裂紋與使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種防開裂磁性材料，其特征在于，該材料包括以下組分和濃度百分比含量的主料Fe2O350 54mol％；ZnO8 12mol％；MnO余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防開裂磁性材料，其特征在于，所述材料還包括以下組分和 濃度百分比含量的輔料CaCO3:0-500PPm ； SiO2 =O-IOOPPm ； V2O5:0-200PPm ； Nb2O5:0-500PPm ； SnO2 :0-300PPm ； ZrO2 :0-300PPm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防開裂磁性材料，其特征在于，所述材料還包括體積比含 量為6-10%的生料，所述生料為未經(jīng)預(yù)燒處理的Fe203、Mn0與ZnO的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的防開裂磁性材料，其特征在于，所述防開裂磁性材料 的制備方法包括以下步驟(1)按主料配比，濕法制粉，并采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝，在回轉(zhuǎn)預(yù)燒爐中進(jìn)行預(yù)燒處理；(2)按輔料配比，在二次砂磨工序，添加相應(yīng)輔料，砂磨120min后，將含有輔料的預(yù)燒 料料漿先打入到料漿池，進(jìn)行攪拌；(3)在二次砂磨工序到二次噴霧造粒工序，將生料進(jìn)行二次砂磨120min，按生料和正 常料漿配比，再將生料料漿打入到同一料漿池，在生料和正常預(yù)燒料的混合料漿加入約1 % 的PVA (聚乙烯醇)，等其完全攪拌均勻后，進(jìn)行二次噴霧造粒處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防開裂磁性材料及其制備方法，其中，該防開裂磁性材料的主料包括Fe2O350-54mol％，ZnO8-12mol％與MnO余量。該防開裂磁性材料的制備方法包括按主料配比，濕法制粉，并采用平衡控溫?zé)Y(jié)工藝，在回轉(zhuǎn)預(yù)燒窯爐中進(jìn)行預(yù)燒處理；在二次砂磨工序，添加輔料，砂磨120min后，將含有輔料的預(yù)燒料料漿打入料漿池?cái)嚢?；在二次砂磨工序到二次噴霧造粒工序，將生料進(jìn)行二次砂磨120min，按生料和正常料漿配比，再將生料料漿打入同一料漿池，加入1％的PVA，攪拌均勻后，進(jìn)行二次噴霧造粒處理。本發(fā)明所述材料及其制備方法，具有功率損耗小、發(fā)熱量小、無裂紋與使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F1/34GK101916637SQ201010263580
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者劉洪建 申請(qǐng)人:江蘇省晶石磁性材料與器件工程技術(shù)研究有限公司