[发明专利]一种宽温低功率损耗铁氧体磁性材料

说明书

技术领域

一种铁氧体磁性材料，尤其是涉及一种宽温低功率损耗铁氧体磁性材料。

背景技术

现有锰锌功率铁氧体磁性材料的磁特性有着较强的温度依赖性，温度不同，损耗也不同，如果用图表示磁心损耗与温度的关系，一般可用“V”字形弯曲形象化表示，“V”字形的谷底对应着最小磁心损耗的温度点，高于或低于这个温度点，磁心损耗都将快速上升。一般器件的工作温度设计在“V”字形的谷底点，这样才能高效使用磁心，不会由于热量不断累积上升，导致电子变压器烧损。

随着电动运输交通工具的不断发展，如HEV（混合动力汽车）、EV（电动汽车）、FCEV（燃料电池车）的发展，出现了很难用上述方法实现的电源应用，因为一方面汽车行驶时，由于周围环境温度会不断变化，并且随负载的增减温度状况也有变化，这将引起应用温度的显著变化；另一方面，周围的环境温度由于地域不同、季节不同，以及昼夜温差的变化，也将有显著变化。作为功率系统枢纽的DC-DC转换器尤其需要适用于宽温度范围的功率铁氧体材料。

还有，在AV机器领域、液晶电视、液晶显示的大画面化正在急速发展，这些大型液晶显示器的背部安装有相当数量的用作背光灯的冷阴极管点和点灯用逆变电路单元，其放热效率因其安装位置的不同而不同，所能达到的最高温度也存在一个梯度，为一定的应用温度而设计的之前的材料要彻底实现节能化比较困难，与此类似的产生温度梯度的电源还有用于通信领域的IP路由器及网关，由于MPU（微处理器）、网络处理器、存储控制器等的飞速发展与高速化，已经采用400W、500W级别的多段架式安装方法，即使用各散热架中的强制空冷对电源电路进行散热，中心部位与外围部位的温度梯度也很难消除。

现有锰锌功率铁氧体磁性材料制备方法，均是以Fe₂O₃、Mn₃O₄或MnCO₃、ZnO为原料，制得的磁心损耗与温度的关系，均是“V”字形弯曲形状，没有找到用来改变i-T、K1-T特性的第四种金属，或引入第四种金属的有效方法--冲淡甚至消除该种金属带来的负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在宽广温度范围内都能保持低功率损耗的铁氧体磁性材料，以利于降低高频损耗，有利于器件和整机的小型化和轻量化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：以Fe₂O₃、Mn粉、ZnO和Co₂O₃为原料，通过在有NH₄⁺离子的溶液中分步混合，低温预烧，制得铁氧体，掺入微量添加剂，喷雾造球，得到一定粒度分布的粉料，成型后，经过高温烧结，使其致密化，最终制备出宽温低损耗功率铁氧体磁性材料。

具体采用以下方法制成：

1）配料：各原材料Fe₂O₃、金属Mn粉、ZnO和Co₂O₃配比：Fe₂O₃ 52～58mol%，ZnO6～13mol%, 金属Mn粉29～42 mol%；Co₂O₃0.1～1.0 mol%；

（2）合成：将金属Mn粉与ZnO置于盛有HCl占6%～7%去离子水溶液的反应槽中进行二元反应5-7h，再分别添加Fe₂O₃和Co₂O₃，充分搅拌混匀；二元反应通过蒸汽加热来控制溶液温度在65～75℃，通过通氨气手段来控制各反应段的pH值2～8（优选3-7）之间；

（3）干燥：将步骤（2）所得合成浆料通过干燥塔干燥，使合成料浆干燥至含水量低于0.7%，流动角小于31°的物料； 

（4）预烧：将步骤（3）所得物料置于回转窑中预烧，通过控制预烧温度在900～1000℃，使物料的90%以上铁氧体化；

（5）掺杂：分别加入100～1000ppm的微量元素Ca、Zr、Nb、Sn、Ti和Ta中至少三种的氧化物，搅拌均匀；

（6）球磨：将步骤（5）所得物料置于盛有相当于物料1/2重量的去离子水的球磨机中磨至粒径1.0～2.0μm，并搅拌均匀制得浆料；