一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体、制备方法及其应用与流程

    专利查询2025-07-27  75


    本申请属于软磁铁氧体材料制备,具体涉及一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体、制备方法及其应用。


    背景技术:

    1、现有技术中,镍锌铁氧体作为一种广泛应用的磁性材料,不仅在通信设备、电源转换器等领域中有着广泛的应用,同时在车辆感应技术中也扮演着重要的角色。其在车用电感器中的主要应用在擎控制单元、防死锁制动系统(abs)、转向传感器等方面,这些电感器在车辆中的工作环境,经常面临温度变化和复杂的操作条件,包括极端的高低温、引擎的运转所产生的热量,以及不同行驶状况下的温度变化,为了确保这些传感器的正常运作及可靠性,因此需要材料有优异的居里温度稳定性和高稳磁率,以确保在各种环境下达到预期性能。

    2、现有技术中,铁氧体的居里温度以及磁率受其自身组分以及制备工艺的限制,现有的铁氧体通常由主要成分和辅助成分复配后烧结制备得到,其主要成分主要由氧化铁、氧化锰以及氧化铜组成,组分较为单一,烧结过程中磁性离子附着于结晶位点上,导致铁氧体超交换作用的降低,铁氧体的居里温度显著降低,进而导致铁氧体的适用性显著降低,因此,现在急需做出改进。


    技术实现思路

    1、本申请为了解决现有技术中,铁氧体的居里温度以及磁率受其自身组分以及制备工艺的限制,组分较为单一,烧结过程中磁性离子浓度较高,易附着于结晶位点,以致铁氧体超交换作用降低,铁氧体磁率和居里温度显著降低,铁氧体适用性降低的技术问题,提出了一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体;

    2、为了解决本申请所提出的技术问题,本申请还提供一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,以及其在滤波电感器中的应用。

    3、为了解决本申请所提出的技术问题,本申请还提供了一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的应用。

    4、本申请采用如下方案,一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体,由主要成分和辅助成分组成;

    5、按标准分子量计,主要成分由以下组分组成:46-50mol%fe2o3、13-20mol%nio以及25-35mol%zno;

    6、相对主要成分的总质量,辅助成分由以下组分组成:1-5wt%cuo以及0.2-0.5wt%sno2。

    7、更进一步地,相对主要成分的总质量,辅助成分由以下组分组成:1wt%cuo以及0.4wt%sno2。

    8、为了解决本申请所提出的技术问题,本申请还提供了一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,包括以下步骤:

    9、步骤101.预煅烧

    10、将fe2o3、nio以及zno经干式混合分散均匀后,将混合物投入煅烧炉中,在940-960℃的条件下烧制420-540min后,即得铁氧体煅烧料;

    11、步骤102.制浆

    12、将步骤101中制备得到的煅烧料、cuo以及sno2干式混合均匀后,转移至球磨机中研磨至颗粒粒径为1.0-1.8μm后,即得浆料;

    13、步骤103.造粒成型

    14、将步骤102中制备得到的浆料与pva复配后,转移至圆盘式喷雾干燥机中制成颗粒后,将颗粒材料转移至成型机中压制成型,即得生胚;

    15、步骤104.烧结

    16、将步骤103中制备得到的生胚转移至钟罩炉内,进行烧结,烧结过程中的烧结氛围为空气,烧结完成后,即得具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体。

    17、更进一步地,步骤104中烧结温度稳定为1100-1250℃,烧结时间为120-150min。

    18、更进一步地,步骤102中,相对主要成分的总质量,pva的投入量为主要成分总重的1.5-3.2wt%,pva的聚合度为400-1800。

    19、更进一步地,步骤102中,球磨时间为60-90min,球磨过程中的球体介质为钢珠,钢珠的尺寸规格为1/8-3/4英寸。

    20、更进一步地,步骤103中,将颗粒材料转移至成型机中压制至胚料密度为3.2-3.6g/cm3后,即得生胚。

    21、更进一步地,步骤104中,烧结完成后,宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的密度为4.9-5.3g/cm3。

    22、更进一步地,步骤104中,烧结完成后,宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体在25℃-125℃条件下,相对温度系数αf满足以下关系:-3≤αf≤3。

    23、通过将主要成分设置为无氧化铜的三元配方体系,同时将辅助成分中cuo的质量百分比控制在1-5wt%内,降低烧结过程中cu2+的浓度;

    24、烧结过程中,若cu2+的过量加入会导致铁氧体超交换作用的降低,从而降低居里温度并影响温度曲线斜率。

    25、通过控制nio与zno之含量比例来调整材料的导磁率,控制fe2o3的含量来调整铁氧体高温工作条件下的温度系数以及居里温度;通过该控制主要成分中以及辅助成分中cuo的含量以控制烧结温度以及居里温度及温度系数;通过控制sno2的含量以控制整体的温度系数;再透过制程工艺调整铁氧体的烧结活性,从而得到具有低温度系数的镍锌铁氧体材料。

    26、本方案制备得到的铁氧体烧结结密度为5.1±0.2g/cm3、初始导磁率μi为1200±25%;居里温度tc的范围为tc≧160℃;相对温度系数αf(25℃-125℃):-3-3。

    27、为了解决本申请所提出的技术问题,本申请还提出了一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的应用,具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体应用于滤波电感器中。

    28、与现有技术相比,本申请具有以下有益效果:

    29、本申请提供一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体、制备方法及其应用,其中镍锌铁氧体由主要主成分和辅助成分烧结后得到,其中主要成分由fe2o3、nio以及zno组成,辅助成分由cuo以及sno2组成,通过将主要成分调整为无cuo的三次元配方体系,再调整辅助成分中cuo的含量,降低烧结过程中铁氧体体系中的非磁性离子的含量,提升铁氧体体系的超交换作用,进而提升铁氧体自身的居里温度,降低铁氧体自身的相对温度系数,提升铁氧体的适用性,制备的得到的铁氧体具有良好的烧结密度,初始磁导率高,居里温度高,具有制备工艺简单,铁氧体性能提升明显,便于推广实施的优点。



    技术特征:

    1.一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体,其特征在于,由主要成分和辅助成分组成;

    2.根据权利要求1所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体,其特征在于,相对主要成分的总质量,辅助成分由以下组分组成:1wt%cuo以及0.4wt%sno2。

    3.一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    4.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤104中烧结温度稳定为1100-1250℃,烧结时间为120-150min。

    5.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤102中,相对主要成分的总质量,pva的投入量为主要成分总重的1.5-3.2wt%,pva的聚合度为400-1800。

    6.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤102中,球磨时间为60-90min,球磨过程中的球体介质为钢珠,钢珠的尺寸规格为1/8-3/4英寸。

    7.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤103中,将颗粒材料转移至成型机中压制至胚料密度为3.2-3.6g/cm3后,即得生胚。

    8.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤104中,烧结完成后,宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的密度为4.9-5.3g/cm3。

    9.根据权利要求3所述的一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的制备方法,其特征在于,步骤104中,烧结完成后,宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体在25℃-125℃条件下,相对温度系数αf满足以下关系:-3≤αf≤3。

    10.具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体的应用,其特征在于,具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体应用于滤波电感器中。


    技术总结
    本申请提供一种具有宽温高磁导率高居里温度镍锌铁氧体、制备方法及其应用,其中镍锌铁氧体由主要主成分和辅助成分烧结后得到,其中主要成分由Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、NiO以及ZnO组成,辅助成分由CuO以及SnO<subgt;2</subgt;组成,通过将主要成分调整为无CuO的三次元配方体系,再调整辅助成分中CuO的含量,降低烧结过程中铁氧体体系中的非磁性离子的含量,提升铁氧体体系的超交换作用,进而提升铁氧体自身的居里温度,降低铁氧体自身的相对温度系数,提升铁氧体的适用性,制备的得到的铁氧体具有良好的烧结密度,初始磁导率高,居里温度高,具有制备工艺简单,铁氧体性能提升明显,便于推广实施的优点。

    技术研发人员:张如萍,邹小军,资冬斌
    受保护的技术使用者:越峰电子(广州)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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