Led照明及显示屏用高性能软磁铁氧体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，该软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100℃功率损耗为65～75kw/m3，100℃时磁导率为600～700。所述软磁铁氧体包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括Fe2O3、MnO和ZnO，所述第二组分包括CaCO3、Nb2O5、V2O5、Bi2O3和Cr2O3。本发明的微观结构均匀、一致性好、气孔率低、密度高、无异相存在，具有优异的直流叠加特性和较低的损耗率，极大改善了应用磁芯的器件性能，对我国LED照明和显示屏产业结构的调整和节能减排提供有效帮助。
【专利说明】LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体【技术领域】
[0001]本发明涉及MnZn系铁氧体材料及其制备【技术领域】，特别是涉及一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
【背景技术】
[0002]软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，有Mn-Zn、Cu-Zn, N1-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的电阻率低，为I~10欧姆/米，一般在IOOkHZ以下的频率使用，产量和用量最大；Cu-Zn、N1-Zn铁氧体的电阻率为102~104欧姆/米，在IOOkHz~10兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。
[0003]目前，随着LED节能照明灯、LED显示屏、液晶TV显示屏等向小型化、轻薄化和多功能化方向的发展，软磁铁氧体在这些设备中得到了越来越广泛的应用，并且成为缩小开关电源变压器的体积、降低温升和提高变压器的输出功率不可缺少的组件。
[0004]由于这些电子组件的工作时间较长，且大部分是在大电流或有直流偏磁场的条件下使用，因此，要求其一方面具有体积小、频率高、损耗低、耗电量少、寿命长和温升低等特点及高稳定性和高可靠性，另一方面还要具有在不同电流叠加状态下保持温度的特性，这就对软磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求，即具备高饱和磁通率和低剩磁的特性，以满足高频率超 低损耗特性和高直流叠加特性的要求。
[0005]目前，常用的开关电源变压器用铁氧体材料在500KHZ、50mT，25~100°C温度区域内，磁通率由初始1800±25%下降到430，且功耗在80kw/m3左右，即仍普遍存在高功耗功率和直流叠加性能差的问题。
【发明内容】
[0006]本发明主要解决的技术问题是提供一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，该软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为65~75kw/m3，100°C时磁导率为600~700 ;所述软磁铁氧体包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括Fe203、MnO和ZnO，所述第二组分包括CaC03、Nb2O5, V2O5、Bi2O3和Cr2O3 ;所述第一组分的摩尔百分含量为Fe2O3 54.3~58%、MnO 33~35%、ZnO 5.5~7% ;所述第二组分相对于所述第一组分的总重量的添加量为CaCO3 800~2500ppm、Nb2O5 500~2000ppm、V2O5 300~1200ppm、Bi2O3 500 ~lOOOppm、Cr2O3 300 ~500ppm。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为75kw/m3，100°C时磁导率为700。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述第一组分的摩尔百分含量为Fe2O3 56mol%、MnO 34mol%、ZnO 6mol% ;所述第二组分相对于所述第一组分的总重量的添加量为CaCO31500ppm、Nb2O5 1200ppm、V2O5 900ppm、Bi2O3 800ppm、Cr2O3 400ppm。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体的制备方法，包括以下步骤:
(1)称料:按配方准确称取第一组分和第二组分中的各原料备用；
(2)混料及研磨:将第一组分中的三种原料置于转速为80~100转/min的混合机中搅拌混合10~20min,然后将混合物料置于震动研磨机中研磨20~30min,得到平均粒径为0.7~0.8 μ m的混合物料；
(3)制备混合浆料:向步骤(2)中得到的混合物料中依次加入配方量的第二组份、纯水和分散剂，然后在60~80转/min的转速下磨砂45~60min，得到平均粒径为0.6~0.7 μ m的混合液，最后加入浓度为20%的聚乙烯醇水溶液，以15转/min的转速搅拌45min,得到混合浆料；
(4)制备软磁体:将步骤(3)得到的混合浆料喷雾造粒，再在1300~1400°C下烧结保温8~10h，最后在氦气气氛下冷却至室温，得到LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(2)中震动研磨机的震动频率为80次/min,震动幅度为3mm。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(3)中纯水的加入量为混合物料重量的
2.5倍，聚乙烯醇水溶液的加入量为混合物料重量的0.5倍。
[0013]本发明的有益效果是:本发明一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，在500KHz,50mT时，100°C功率损耗为65~75kw/m3，100°C时磁导率为600~700，其微观结构均匀、一致性好、气孔率低、密度高、无异相存在，具有优异的直流叠加特性和较低的损耗率，使LED照明及显示屏具有更高效、更节能和更低的损耗率，极大改善了应用磁芯的器件性能，对我国LED照明和显示屏产业结构的调整和节能减排提供有效帮助。 【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0015]本发明实施例包括:
实施例1
(1)称料:准确称取58mol% 的 Fe203、35mol% 的 MnO (原材料为 Mn3O4),7mol% 的 ZnO,2500ppm 的 CaCO3>2000ppm 的 Nb205、1200ppm 的 V2O5、1000ppm 的 Bi2O3 和 500ppm 的 Cr2O3备用;
(2)混料及研磨:将称取的Fe203、MnO和ZnO三种原料置于转速为100转/min的混合机中搅拌混合20min，然后将混合物料置于震动频率为80次/min，震动幅度为3mm的震动研磨机中研磨30min,得到平均粒径为0.7 μ m的混合物料；
(3)制备混合浆料:向上述研磨后的混合物料中依次加入称量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的2.5倍的纯水和分散剂，然后在70转/min的转速下磨砂45min,得到平均粒径为0.65 μ m的混合液，最后加入占混合物料重量0.5倍的浓度为20%的聚乙烯醇水溶液，以15转/min的转速搅拌45min,得到混合楽;料；
(4)制备软磁体:将上述混合衆料喷雾造粒,再在1400°C下烧结保温8~IOh,最后在氦气气氛下冷却至室温，得到LED照明及显示屏用高性能 软磁铁氧体。
[0016]上述方法制备的软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为75kw/m3，100°C时磁导率为700，软磁铁氧体的密度为3.2g/cm3。
[0017]实施例2
(1)称料:准确称取54.3mol% 的 Fe203、33mol% 的 MnO (原材料为 Mn3O4),5.5mol% 的Zn0、800ppm 的 CaCO3>500ppm 的 Nb205、300ppm 的 V205、500ppm 的 Bi2O3 和 300ppm 的 Cr2O3备用;
(2)混料及研磨:将称取的Fe203、Mn0和ZnO三种原料置于转速为80转/min的混合机中搅拌混合20min，然后将混合物料置于震动频率为80次/min，震动幅度为3mm的震动研磨机中研磨30min,得到平均粒径为0.8 μ m的混合物料；
(3)制备混合浆料:向上述研磨后的混合物料中依次加入称量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的2.5倍的纯水和分散剂，然后在80转/min的转速下磨砂45min,得到平均粒径为0.7 μ m的混合液，最后加入占混合物料重量0.5倍的浓度为20%的聚乙烯醇水溶液，以15转/min的转速搅拌45min,得到混合楽;料；
(4)制备软磁体:将上述混合衆料喷雾造粒,再在1300°C下烧结保温8~IOh,最后在氦气气氛下冷却至室温，得到LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
[0018]上述方法制备的软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为65kw/m3，100°C时磁导率为600，软磁铁氧体的密度为3.5g/cm3。
[0019]实施例3
(1)称料:准确称取56mol% 的 Fe203、34mol% 的 MnO (原材料为 Mn3O4),6mol% 的 ZnO、1500ppm 的 CaCO3> 1200ppm 的 Nb2O5>900ppm 的 V205、800ppm 的 Bi2O3 和 400ppm 的 Cr2O3 备用；`
(2)混料及研磨:将称取的Fe203、MnO和ZnO三种原料置于转速为100转/min的混合机中搅拌混合lOmin，然后将混合物料置于震动频率为80次/min，震动幅度为3mm的震动研磨机中研磨20min,得到平均粒径为0.7 μ m的混合物料；
(3)制备混合浆料:向上述研磨后的混合物料中依次加入称量好的CaC03、Nb2O5,V2O5,MoO3和Co203、混合物料重量的2.5倍的纯水和分散剂，然后在60转/min的转速下磨砂45min,得到平均粒径为0.6 μ m的混合液，最后加入占混合物料重量0.5倍的浓度为20%的聚乙烯醇水溶液，以15转/min的转速搅拌45min,得到混合楽;料；
(4)制备软磁体:将上述混合衆料喷雾造粒,再在1380°C下烧结保温8~IOh,最后在氦气气氛下冷却至室温，得到LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
[0020]上述方法制备的软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为70kw/m3，100°C时磁导率为650，软磁铁氧体的密度为3.6g/cm3。
[0021]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，其特征在于，该软磁铁氧体在500KHZ，50mT时，100°C功率损耗为65~75kw/m3，100°C时磁导率为600~700 ;所述软磁铁氧体包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括Fe203、MnO和ZnO，所述第二组分包括CaC03、Nb2O5' V2O5、Bi2O3和Cr2O3 ;所述第一组分的摩尔百分含量为Fe2O3 54.3~58%、MnO 33~35%、ZnO 5.5~7% ;所述第二组分相对于所述第一组分的总重量的添加量为CaCO3 800~2500ppm、Nb2O5 500 ~2000ppm、V2O5 300 ~1200ppm、Bi2O3 500 ~lOOOppm、Cr2O3 300 ~500ppmo
2.根据权利要求1所述的LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，其特征在于，所述软磁铁氧体在500KHz，50mT时，100°C功率损耗为75kw/m3，100°C时磁导率为700。
3.根据权利要求1所述的LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体，其特征在于，所述第一组分的摩尔百分含量为Fe2O3 56mol%、Mn0 34mol%、Zn0 6mol% ;所述第二组分相对于所述第一组分的总重量的添加量为 CaCO3 1500ppm、Nb2O5 1200ppm、V205 900ppm、Bi2O3 800ppm、Cr2O3 400ppmo
4.一种如权利要求1所述的LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)称料:按配方准确称取第一组分和第二组分中的各原料备用； (2)混料及研磨:将第一组分中的三种原料置于转速为80~100转/min的混合机中搅拌混合10~20min,然后将混合物料置于震动研磨机中研磨20~30min,得到平均粒径为0.7~0.8 μ m的混合物料； (3)制备混合浆料:向步骤(2)中得到的混合物料中依次加入配方量的第二组份、纯水和分散剂，然后在60~80转/min的转速下磨砂45~60min，得到平均粒径为0.6~0.7 μ m的混合液，最后加入浓度为20%的聚乙烯醇水溶液，以15转/min的转速搅拌45min,得到混合浆料；` (4)制备软磁体:将步骤(3)得到的混合浆料喷雾造粒，再在1300~1400°C下烧结保温8~10h，最后在氦气气氛下冷却至室温，得到LED照明及显示屏用高性能软磁铁氧体。
5.根据权利要求4所述的高频低损耗开关电源变压器用高性能软磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中震动研磨机的震动频率为80次/min,震动幅度为3mm。
6.根据权利要求4所述的高频低损耗开关电源变压器用高性能软磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中纯水的加入量为混合物料重量的2.5倍，聚乙烯醇水溶液的加入量为混合物料重量的0.5倍。
【文档编号】C04B35/38GK103819184SQ201410004231
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】柯宇翔, 张晓明, 徐良保 申请人:苏州冠达磁业有限公司