专利名称：用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米技术领域的磁性材料，具体地说，是一种用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料。
背景技术：
现有的电子镇流器所使用的磁性材料均为铁芯材料，用于变压器、各种电感等磁性元件，其材料特点是非晶或多晶形态，其中的无序或有序排列的晶粒尺寸至少大于0.1微米。通常，这些材料制成的磁性元器件大多都是为低功率或低强度照明灯镇流器所设计，在用于高功率或高强度照明灯时通常出现功耗大、温升高等问题，由此在使用中常常出现质量的稳定性与可靠性等问题。电子镇流器虽然环保节能，但由于这些问题目前还无法在市场上与传统的电感镇流器竞争。在试用过程中，经常观察到电子镇流器由于温升过高引起性能漂移甚至出现功率管击穿与电容爆浆等质量稳定性与可靠性问题。另一方面，随着科学技术的发展，新材料的研究和应用已经进入到纳米技术领域。目前的纳米材料包括各类磁性材料。在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的具有超细晶粒(直径约10nm)软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。纳米磁性材料范围很广。除了以Fe为主体元素、含有Bi，Zr，Hf，Nb，Ta，V以及B，C，O，N等元素的纳米晶软磁材料外，还报道了纳米线、纳米管、纳米薄膜等在某一个或两个方向具有少于100纳米尺度特征的纳米材料。
经对现有技术的文献检索发现，美国专利公开号US6352650，申请日1998.09.07，专利名称为锰-锌铁氧体及制造方法，该专利公开了一种在宽频带并且尤其是大约10kHz的低频区上表现出高的初始磁导率的锰锌铁氧体，该材料的组分及其百分比为Fe2O350-56mol％、MnO 22-39mol％、ZnO 8-25mol％，平均晶粒尺寸500-150微米。该材料未涉及到对材料结构的纳米化要求，因此，在高强度辉光放电照明使用中一直存在着温升与功耗均较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料，使其温升从原来的120度降低到55度，功耗从原来的20瓦降低到不到5瓦，避免由于温升较快较高引起的电容爆浆、功率管击穿灯稳定性和可靠性问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的组分及其摩尔百分比为氧化铁50-60％，氧化锰24-38％，氧化锌为5-25％，余量为硅、硼、镍中的任意一种或多种，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40纳米。
所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
本发明可以通过以下方法制备熔体快淬法采用该法首先制成锰锌铁氧体合金薄带，然后把薄带转绕或叠置成为环状，进行热处理使其内部结构纳米晶粒化。化学合成法首先由铁盐溶液利用化学沉淀反应制备锰锌铁氧体的纳米颗粒，然后通过压铸方法制备纳米磁性材料。
本发明为高强度气体放电灯(HID)电子镇流器提供纳米磁性材料，以取代目前使用的部分或全部的同类磁性材料，解决HID电子镇流器技术与产品长期存在的温升大、功率漂移等引起的可靠性与稳定性问题，并进一步降低功耗与体积重量。
材料尺寸要求大致相当于与磁相关的、具有小尺寸量子效应及界面效应的物理特征尺度，在这种尺度上，材料方能显示传统材料没有的特性。在本发明中，材料中的晶粒尺寸小于40纳米并为具有绝缘性能的材料，例如氧化硅等所包围时，在很小的磁场下便能显示有序的自旋性，显示了极大的降低温升和功耗的特性。以往的变压器和其它电感器件的铁芯在交流电通过其线圈时会发热，能量以热能的损耗，从而造成高的温升和能耗。纳米材料取代铁芯制作的器件几乎不发热，温升仅50摄氏度左右，故能量损耗极小，而且，器件可以做得很小，效率却可提高到40％以上。
具体实施例方式
实施例1本发明的组分及其摩尔百分比为氧化铁51％，氧化锰36％，氧化锌为5％，余量为硅，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒在一个方向的尺寸小于40纳米。
所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
将本实施例中得到的纳米磁性材料进行各种性能测试，发现初始磁导率不小于6万，最大磁导率大于40万，优于未经过纳米化处理的2000到5万的初始磁导率与2万到20万的最大磁导率的原材料。将本实例中得到的纳米磁性材料加工成磁环与电感器件，用于高强度辉光放电的电子镇流器，发现电感器件与电子镇流器温升不超过55摄氏度，功耗低于5瓦，低于没有使用本发明纳米磁性材料的120摄氏度的温升与20瓦的功耗。而且，由本发明的纳米材料制备的电感与电子镇流器的体积与重量均比传统的产品50％的减少。
实施例2本发明的组分及其摩尔百分比为氧化铁60％，氧化锰38％，氧化锌为11％，余量为硼，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒在一个方向的尺寸小于40纳米。
所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
将本实施例中得到的纳米磁性材料进行各种性能测试，发现初始磁导率不小于6万，最大磁导率大于40万，优于未经过纳米化处理的2000到5万的初始磁导率与2万到20万的最大磁导率的原材料。将本实例中得到的纳米磁性材料加工成磁环与电感器件，用于高强度辉光放电的电子镇流器，发现电感器件与电子镇流器温升不超过55摄氏度，功耗低于5瓦，低于没有使用本发明纳米磁性材料的120摄氏度的温升与20瓦的功耗。而且，由本发明的纳米材料制备的电感与电子镇流器的体积与重量均比传统的产品50％的减少。
实施例3
本发明的组分及其摩尔百分比为氧化铁50％，氧化锰24％，氧化锌为25％，余量为镍，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒在一个方向的尺寸小于40纳米。
所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
将本实施例中得到的纳米磁性材料进行各种性能测试，发现初始磁导率不小于6万，最大磁导率大于40万，优于未经过纳米化处理的2000到5万的初始磁导率与2万到20万的最大磁导率的原材料。将本实例中得到的纳米磁性材料加工成磁环与电感器件，用于高强度辉光放电的电子镇流器，发现电感器件与电子镇流器温升不超过55摄氏度，功耗低于5瓦，低于没有使用本发明纳米磁性材料的120摄氏度的温升与20瓦的功耗。而且，由本发明的纳米材料制备的电感与电子镇流器的体积与重量均比传统的产品50％的减少。
权利要求
1.一种用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料，其特征在于，组分及其摩尔百分比为氧化铁50-60％，氧化锰24-38％，氧化锌为5-25％，余量为硅、硼、镍中的任意一种或多种，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40纳米。
2.根据权利要求1所述的用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。
3.根据权利要求1或2所述的用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
全文摘要
一种用于高强度辉光放电灯电子镇流器的纳米磁性材料，属于纳米技术领域。本发明的组分及其摩尔百分比为氧化铁50－60％，氧化锰24－38％，氧化锌为5－25％，余量为硅、硼、镍中的任意一种或多种，由晶粒构成的多晶或非晶形态组成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40纳米。所述的晶粒，其形状是以下的任意一种球形、多边形、圆柱体状、针状。所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。本发明使温升从原来的120度降低到55度，功耗从原来的20瓦降低到不到5瓦，避免由于温升较快较高引起的电容爆浆、功率管击穿灯稳定性和可靠性问题。
文档编号B82B1/00GK1767088SQ200510029880
公开日2006年5月3日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日
发明者韩杰 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司