一种锰锌铁氧体材料的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种新能源汽车DC-DC转换用宽温低损耗锰锌铁氧体材料及其烧结工艺。由主成分和副成分制成；所述的主成分由下列物质组成：54mol%的Fe2O3、39mol%的MnO余量的ZnO；以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括0.45wt%的CoO，0.08wt%的NiO，0.5wt%的TiO2和SnO2中的一种或两种任意配比的混合物。本发明制备出的锰锌铁氧体材料具有宽温低损耗特性，能满足新能源汽车DC-DC转换器对软磁铁氧体材料的需求。
【专利说明】一种猛锌铁氧体材料
【技术领域】
[0001]本发明属于电子材料中软磁铁氧体材料的【技术领域】，具体地讲是涉及一种新能源汽车DC-DC转换用宽温低损耗锰锌铁氧体材料。
【背景技术】
[0002]一般锰锌功率铁氧体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，功率损耗随温度的变化呈现“V”字形特点，即在常温和高温之间存在一个功耗最低温度点。特定功率铁氧体材料都是针对某一特定应用温度(40~120°C)而开发的材料，其功率损耗与温度的特性曲线具有较深的波谷。在使用中，将波谷对应的温度设定到比电源电路连续工作时所能达到的最高温度略高一些，此时变压器工作在磁心损耗最低的领域，即使周边温度略升一点，由于磁心损耗随温度上升而下降，由此引起的发热也减少，就可避免热量的不断累计上升，从而避免了电子变压器的烧损现象发生。
[0003]但近年来出现了很难用上述方法实现的电源，如混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)、燃料电池车(FCEV)，因为一方面汽车行驶时，周围环境温度会不断的变化，并且随着负载的增减也会引起温度的急剧变化。周围环境温度由于地域不同，季节不同以及昼夜温差也会存在显著差别，作为电源系统中最核心的DC-DC (直流转直流电源)转换器，需要在较宽的温度范围内将损耗控制在较低水平，这对材料提出了新的要求，迫切需要一种在宽广温度范围内都保持低损耗的新型功率铁氧体材料，以满足新能源汽车发展的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种新能源汽车DC-DC转换用宽温低损耗锰锌铁氧体材料。
`[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0006]一种锰锌铁氧体材料，由主成分和副成分制成；所述的主成分由下列物质组成:54mol% 的 Fe2O3、39mo 1% 的 MnO 余量的 ZnO ；
[0007]以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括0.45wt%的Co0，0.08wt%的NiO, 0.5wt%的TiO2和SnO2中的一种或两种任意配比的混合物。
[0008]以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分还包括0.02wt%的SiO2和V2O5中的一种或两种任意配比的混合物。
[0009]上述锰锌铁氧体材料功率损耗在25~120°C范围内小于350kW/m3。
[0010]发明人认为，副成分SnO2和TiO2加入后，Sn4+和Ti4+离子溶入尖晶石晶体结构B位，形成Sn4+-Fe2+和Ti4+-Fe2+稳定电子对，能有效地抑制Fe3+与Fe2+间的电子跃迁，提高材料的晶粒电阻率(Rg);当再加入副成分V2O5时，其主要偏聚在晶界处，形成高电阻层，提高材料的晶界电阻率(Rg.b)，而总电阻率R由晶界电阻率(Rg.b)和晶粒电阻率(Rg)组成，所以副成分SnO2和TiO2的加入还可提高材料的电阻率；当再加入副成分V2O5时，材料的电阻率会进一步提闻。[0011]本发明锰锌铁氧体材料的制备方法，采用本领域常规的制备方法即可，具体可包括如下步骤:
[0012](I)配料:按照主成分的摩尔配比进行配料、混合；
[0013](2)预烧:将球磨好的粉料放入电阻炉中进行预烧，预烧温度850°C，保温时间为3h ；
[0014](3)二次配料并加入副成分、砂磨:将预烧好的粉料以及适量的微量添加剂进行砂磨，砂磨时间为2h，旋转速度为600r/min ；
[0015](4)造粒:向掺杂并砂磨后的粉料内加入一定的有机溶液并进行过筛处理，将粉料制成圆形细小颗粒；
[0016](5)成型:使用台式电动压片机将粉料压制成特定形状尺寸的坯件；
[0017](6)烧结:将坯件放入电阻炉中进行烧结处理。烧结时，压坯放置在ZrO2承烧板上，升温速率为每小时15(T300°C，烧结温度为130(Tl380°C，保温时间为2~8h ；
[0018](7)磨加工、分类包装。
[0019]本发明的制备方法不仅成本较低、工艺简单，而且制备出的锰锌铁氧体材料具有宽温低损耗特性，能满足新能源汽车DC-DC转换器对软磁铁氧体材料的需求；且当同时加入副成分CoO、NiO、TiO2和/或Sn02、SiO2和/或V2O5时，所得锰锌铁氧体材料的饱和磁通密度在100°C不小于430mT ;功率损耗在25~120°C范围内小于350kW/m3，功耗最低点达到270kff/m3左右；起始磁导率不小于3000。
【具体实施方式】
[0020]以下为本发明的【具体实施方式】，对本发明的技术特征做进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例。
[0021]5
[0022]实施例1
[0023]主成分均为Fe2O3:54mol% ；Mn0:39mol% ；ZnO:余量，副成分及主要烧结工艺见表1。具体制备工艺如下:
[0024](I)配料:按照主成分的摩尔配比进行配料、混合；
[0025](2)预烧:将球磨好的粉料放入电阻炉中进行预烧，预烧温度850°C，保温时间为3h ；
[0026](3)二次配料并加入副成分、砂磨:将预烧好的粉料以及适量的微量添加剂进行砂磨，砂磨时间为2h，旋转速度为600r/min ；
[0027](4)造粒:向掺杂并砂磨后的粉料内加入一定的有机溶液并进行过筛处理，将粉料制成圆形细小颗粒；
[0028](5)成型:使用台式电动压片机将粉料压制成特定形状尺寸的坯件；
[0029](6)烧结:将坯件放入电阻炉中进行烧结处理。烧结时，压坯放置在ZrO2承烧板上，升温速率为每小时15(T300°C，烧结温度为130(Tl380°C，保温时间为2~8h。
[0030](7)磨加工、分类包装。
[0031]表1实施例1的副成分及烧结时的升温速度、烧结温度、保温时间
[0032]
【权利要求】
1.一种锰锌铁氧体材料，其特征在于，由主成分和副成分制成； 所述的主成分由下列物质组成:54mol%的Fe203、39mol%的MnO余量的ZnO ； 以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括0.45wt%的Co0，0.08wt%的NiO，.0.5wt%的TiO2和SnO2中的一种或两种任意配比的混合物。
2.如权利要求1所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分还包括0.02wt%的SiO2和V2O5中的一种或两种任意配比的混合物。
3.如权利要求1或2所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，其功率损耗在25~120°C范围内小于350kW/m3。
【文档编号】C04B35/26GK103803958SQ201210450965
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】王慧 申请人:王慧