一种低温度因数抗应力镍锌铁氧体及其制备方法

文档序号:8216385阅读:601来源:国知局
一种低温度因数抗应力镍锌铁氧体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于软磁铁氧体技术领域,具体涉及一种起始磁导率为500的低温度因 数、抗应力镍锌铁氧体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 市场的全球化要求各种电子元器件在世界各地都能够正常工作,而世界各地的温 度相差非常大,这就要求构成各种器件的原材料在很宽的温度范围内都具有良好的温度特 性,而且铁氧体工作时由于涡流损耗等导致的发热现象将引起磁性能的变化,为保证器件 工作的稳定性,要求材料的性能有较好的温度稳定性,又铁氧体磁心在加工、装配或使用的 过程中会因为应力或应变的产生而影响器件性能,而导致系统运行不稳定,所以研制开发 具有优良温度稳定性和抗应力特性铁氧体材料显得尤为重要。
[0003] 与锰锌铁氧体相比,镍锌铁氧体具有高电阻率、高使用频率等特点,适用于制成各 种表面贴装用的元件。本发明材料是一款抗应力与低磁导率温度因数相结合的产品,制成 的磁心作为绕线型电感器的核心,其性能随外部应力及环境温度的变化小,可广泛用于汽 车电子、自动控制、家用电器、计算机、船舶、通信电子、绿色能源等领域,前景较好。
[0004] 在国内已有一些相关镍锌铁氧体材料的制造方法的专利,具体如下: (1)公开号为CN 102603278A,公开日为2012. 07. 25,发明名称为"一种起始磁导率为 120的抗应力镍锌铁氧体及其制备方法"的中国专利公开了一种功率电感适用的起始磁导 率为120的抗应力镍锌铁氧体及其制备方法。采用氧化物法制备,在一定条件下烧结,烧结 后制品的结晶晶粒尺寸为20?30 μ m,有明显晶界,制品具有在应力作用下磁导率变化较 小的特点,适应需要树脂封装的功率电感对铁氧体材料抗应力的要求。
[0005] (2)公开号为CN 1211049A,公开日为1999.03. 17,发明名称为"铁氧体和电感器" 的中国专利公开了一种铁氧体,具有高的初始导磁率、优异的抗应力特性和优异的温度特 性,避免使用铅、价廉。该铁氧体可以实现树脂模制型电感器的小公差和高可靠性,不会引 起环境污染。该铁氧体包括:主成分,至少包含氧化铁和氧化镍;添加物,包含氧化铋、氧化 钒、氧化磷和氧化硼中的至少一种;第一辅助成分,包含氧化硅;第二辅助成分,包含氧化 镁、氧化钙、氧化钡和氧化锶中的至少一种,基于主成分的添加物含量是〇. 5?15wt%,基于 主成分的各辅助成分含量是〇. 1?10. 〇wt%。并提供一种使用上述铁氧体的树脂模制型电 感器。
[0006] (3)公开号为CN 1252608A,公开日为2000. 05. 10,发明名称为"铁氧体磁性材料" 的中国专利公开了一种铁氧体磁性材料,其含有主成分:以Fe2O 3计的11?19摩尔%氧化 铁,以ZnO计的11?25摩尔%氧化锌,以CuO计的0?10摩尔%氧化铜,其余是氧化镍, 还包括辅助成分:以PbO计的0. 01?15重量%氧化铅,以及以SiO2计的0. 01?15重量% 氧化硅和/或滑石,其中该铁氧体磁性材料的初始磁导率不大于8,烧结密度不低于4. Sg/ cm3,在施加与磁场方向平行的压应力P=5kg/mm2和1000G磁场的条件下,抗应力和抗磁场特 性电感变化率Λ L/L计在± 5%范围内。
[0007] (4)公开号为CN 1749211A,公开日为2006. 03. 22,发明名称为"铁氧体材料"的中 国专利公开了一种铁氧体材料,它是作为主成分含有规定量的氧化铁、氧化铜、氧化锌以及 氧化镍的NiCuZn系的铁氧体材料,作为辅助成分,含有规定量的氧化铋、氧化硅、氧化镁、 四氧化三钴,以此构成铁氧体材料,因此能够提供温度特性极其良好(相对于温度变化的 磁导率的变化率小)、品质因数Q高、高强度的NiCuZn系铁氧体材料。
[0008] (5)公开号为CN 1495811A,公开日为2004. 05. 12,发明名称为"绕线式电子部件" 的中国专利公开了一种在散热性、耐水性、耐静电性、抗应力性、磁特性改善和可靠性提高 的同时特性稳定的绕线式电子部件。把比树脂导热率高的无机材料或金属材料中的一种或 两种粉末作为填料加入到树脂料中,或以前述无机材料或金属材料中的一种或两种之粉末 与磁屏蔽用铁氧体粉混合而作为填料加入到树脂料中。用添加了高导热材料的树脂料为密 封树脂后,其效果是使线圈导体因通电而在部件内部之生热通过高导热材料有效地释放到 部件外部,从而可得到良好的散热性。尤其是使用作为添加剂的金属粉可防止带电而抑制 了静电的产生。

【发明内容】

[0009] 针对温度变化大或需要树脂封装功率电感对铁氧体材料温度稳定性和抗应力的 要求,本发明的目的是提供一种起始磁导率为500的低温度因数抗应力镍锌铁氧体。
[0010] 为了达到上述目的,本发明采取以下的技术方案:一种低温度因数抗应力镍锌铁 氧体,其在10kHz、10mV、25°C时起始磁导率为500±125,具有-40°C~125°C范围内磁导率温 度因数小,且在应力作用下磁导率变化较小的特点,能适应温度变化大或需要树脂封装功 率电感对铁氧体材料温度稳定性和抗应力的要求,其包括主成分和副成分,主成分为:氧化 铁、氧化镍、氧化锌和氧化铜,所述主成分以各自标准物计的含量如下: Fe2O3 43. 8?48. 2mol%, NiO 15. 3?20. 2mol%, ZnO 28. 8?31. 2mol%, CuO 4. 3?6. lmol% ; 所述副成分包括纳米氧化硅、纳米氧化铋、四氧化三钴、氧化钛和滑石粉,相对所述主 成分总量,所述副成分以各自标准物计的含量如下: 纳米 SiO2 0. 90-1. 3wt°/〇, 纳米 Bi2O3 0. 13-0. 25wt°/〇, Co3O4 0. 05?0. 08wt%, TiO2 0. 10?0. 25wt%, 滑石粉 0· 10~0. 45wt%。
[0011] 作为一种优选,相对所述主成分总量,所述副成分为优选纳米SiO2 I. 08wt%,纳米 Bi2O3 0· 22wt%,Co3O4 0· 06wt%,TiO2 0· 18wt%,滑石粉 0· 34wt%。
[0012] 一种如上所述的低温度因数抗应力镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,依次包 括混合造球、预烧、粗粉碎、分散乳化、细粉碎、造粒、压制和烧结步骤,其中: (1)混合造球:按主成分配比配料后置于混合造球设备中进行混合造球,造球时 间为30~45分钟;所述主成分以各自标准物计的配比如下:Fe2O3 43. 8~48. 2mol%,NiO 15. 3?20. 2mol%,ZnO 28. 8?31. 2mol%,CuO 4. 3?6. lmol% ; (2) 预烧:将完成上步混合造球的材料在一体式结构的回转窑中进行预烧,预烧温度控 制在850±20°C,预烧量控制在90± 10kg/h ; (3) 粗粉碎:将经上步预烧后的材料采用斗式振磨机进行粗粉碎,时间40~60分钟; (4) 分散乳化:在经上步粗粉碎的材料中加入副成分后,采用分散乳化设备进行分散乳 化,时间为25?35分钟;所述副成分相对所述主成分总量以各自标准物计的量如下:纳米 SiO2 0· 90?I. 3wt%,纳米 Bi2O3 0· 13?0· 25wt%,Co304 0· 05?0· 08wt%,Ti02 0· 10?0· 25wt%,滑 石粉 0· 10~0. 45wt% ; (5) 细粉碎:将经上步分散乳化得到的浆料采用卧式砂磨机进行湿法粉碎,粉碎时间为 50~70分钟,粉碎后料浆平均粒径控制在0. 8~1. 2 μ m ; (6) 造粒:在经上步细粉碎的料浆加入相当于料浆重量的20~30%的PVA溶液,采用喷 雾干燥造粒,得到符合成型分布要求的颗粒料; (7) 压制:将上步所得颗粒料采用粉末成型机压制得到坯件,坯件的压制密度控制在 3. 2±0· 15g/cm3; (8) 烧结:在电阻炉中进行烧结,烧结温度控制在1030~1130°C,保温120~180分钟,烧 结气氛为空气,烧结结束后随炉冷却至室温。
[0013] 作为一种优选,在分散乳化步骤中,所述副成分相对所述主成分总量以各自标准 物计的量为优选纳米 SiO2 I. 08wt%,纳米 Bi2O3 0.22wt%,Co3O4 0.06wt%,TiO2 0.18wt%,滑 石粉 0. 34wt%。
[0014] 如上所述的低温度因数抗应力镍锌铁氧体的制备方法,烧结后制品的结晶晶粒平 均尺寸为25~35 μ m,晶粒均匀且有明显晶界。
[0015] 通过以上工序制得镍锌铁氧体磁环样品(Φ 12. 7mmX Φ7. 9mmX6. 5mm)。
[0016] 本发明采用合理的主配方,通过对Fe203、ZnO含量的调整来优化材料的饱和磁通 密度、起始磁导率、磁导率温度因数以及居里温度;通过NiO含量的调整来调整材料的使用 频率;通过CuO含量的调整来调整材料的烧结温度。在副成分中加入纳米SiO 2和滑石粉来 改善材料在不同温度下的抗应力特性;在副成分中加入纳米B
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