本發(fā)明涉及錳鋅鐵氧體材料領域，特別是涉及一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著跨領域電子設備產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)設備、集成制造裝備、多功能通信媒體，汽車電子設備越來越多的應用了基于電磁感應的無線充電技術(shù)，而其中最關(guān)鍵的技術(shù)在于嵌套的軟磁鐵氧體磁片。軟磁鐵氧體由于其成本方面的優(yōu)勢，越來越多的軟磁在替換傳統(tǒng)永磁的同時，良好的配合特性也能幫助實現(xiàn)元器件更好的特性。
電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片可廣泛應用于無線通訊，智能電表終端、工業(yè)集成設備等電子設備技術(shù)中，可以做通信設備、測控儀器、家用電器及新型節(jié)能燈具等中的寬帶變壓器、脈沖變壓器、電感器、濾波器、共模扼流圈及傳輸系統(tǒng)中的接口變壓器、隔離變壓器等。
磁性材料在濾波器、開關(guān)電源及變壓器應用電子產(chǎn)品中均占有部分體積并消耗部分能源。因此提高磁芯初始磁導率及頻率特性，使大功率產(chǎn)品向小型號、高效化發(fā)展，對我國電子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能減排提供有效幫助。但現(xiàn)有的鐵氧體磁片在變壓器的應用中還存在諸多不足之處，如高低溫度下的磁導率特性、溫度特性、飽和磁通密度特性及磁芯致密化程度等不滿足要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片及其制備方法，能夠解決現(xiàn)有鐵氧體磁片存在的上述不足之處。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o350～56mol%、mno36～42mol%、zno5～10mol%；相對于所述主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco31500～2500ppm、bi2o3500～1500ppm、moo3300～3000ppm、co2o3800～1500ppm、k2co3100～800ppm、tio250～500ppm、p2o530～300ppm、v2o550～500ppm。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述fe2o3和zno的純度為95%以上。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述錳鋅鐵氧體磁片的最小厚度為0.35mm。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將步驟（1）中稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先進行混合預燒，再進行研磨處理，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結(jié)架上按一定的空間間距進行單層排坯處理，并在坯料的底部墊配燒結(jié)墊片，在燒結(jié)墊片與磁片坯料之間鋪撒一層剛玉砂；
（5）燒結(jié)處理：將步驟（4）中經(jīng)排坯后的磁片坯料置入燒結(jié)窯爐內(nèi)，在平衡氣氛下燒結(jié)成型；
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（2）中，所述混合預燒的條件為：溫度400～500℃，時間5～15min；所述混合研磨在行星球磨機中進行，每次研磨時間為5～15min。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（4）中，所述磁片坯料的空間間距為1～1.5cm。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（5）中，所述燒結(jié)的工藝條件為：在5～8%氮氣含量的平衡氣壓下，先以30～50℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以30～50℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明經(jīng)科學的材料配方設計、燒結(jié)工藝及窯爐氣氛優(yōu)化等措施，使得制備的錳鋅鐵氧體磁片的致密化程度，經(jīng)研磨后具有抗折強度高，不易破損和變形的特點，且磁片的居里溫度高，具有良好的溫升特性，溫度曲線平坦、工作環(huán)境適應性強，可為用戶提供使用領域更廣泛，體積更小，更高效，損耗低的電源設備，具有良好的應用前景。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
本發(fā)明實施例包括：
實施例1
一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o350mol%、mno42mol%、zno8mol%；其中，fe2o3和zno均為高純度，其純度為95%以上，mno來自大比表面積的mn3o4。
相對于主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco31500ppm、bi2o3500ppm、moo3300ppm、co2o3800ppm、k2co3800ppm、tio250ppm、p2o530ppm、v2o5200ppm。其中，通過增加caco3的參雜量提高鐵氧體的機械強度；通過co2o3和v2o5的加入有效改善磁片的電磁感應性能。
上述電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將上述稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先在400℃下混合預燒15min，再在行星球磨機中研磨處理5～15min，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結(jié)架上按1cm的空間間距（即前后左右間距）進行單層排坯處理，并在底層墊配燒結(jié)墊片，再在燒結(jié)墊片與磁片坯料之間撒一層剛玉砂，墊片下方設計多方向的槽口；磁片之間的空間間距及墊片的結(jié)構(gòu)設計均便于熱氣流流通，從而使整個磁片在燒結(jié)窯爐中的受熱程度均勻，可有效保證磁片的整體性能均一穩(wěn)定；
（5）燒結(jié)處理：將步驟（4）中經(jīng)排坯后的磁片坯料置入燒結(jié)窯爐內(nèi)，在充分考慮節(jié)能及排膠、燒結(jié)均勻性及兼顧主成分及輔助成分特性的基礎上，按布萊克方程式設定氣氛曲線，并采用如下燒結(jié)工藝進行燒結(jié)：在5%氮氣含量的平衡氣壓下，先以50℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以50℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫。在增加v2o5的添加量的前提下，通過適當縮短燒結(jié)溫度及燒結(jié)保溫時間，在保證高溫功耗水平、提高tc及降低產(chǎn)品溫度系數(shù)的前提下降低了顆粒間的活性，一方面用于減少磁芯微觀間隙，增加飽和磁通密度，另一方面也間接提高了燒結(jié)后的產(chǎn)品強度。
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
實施例2
一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o353mol%、mno42mol%、zno5mol%；其中，fe2o3和zno均為高純度，其純度為95%以上，mno來自大比表面積的mn3o4。
相對于主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco32500ppm、bi2o31500ppm、moo33000ppm、co2o31500ppm、k2co3100ppm、tio2500ppm、p2o530ppm、v2o5500ppm。其中，通過增加caco3的參雜量提高鐵氧體的機械強度；通過co2o3和v2o5的加入有效改善磁片的電磁感應性能。
上述電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將上述稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先在500℃下混合預燒5min，再在行星球磨機中研磨處理5～15min，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結(jié)架上按1.5cm的空間間距（即前后左右間距）進行單層排坯處理，并在底層墊配燒結(jié)墊片，再在燒結(jié)墊片與磁片坯料之間撒一層剛玉砂，墊片下方設計多方向的槽口；磁片之間的空間間距及墊片的結(jié)構(gòu)設計均便于熱氣流流通，從而使整個磁片在燒結(jié)窯爐中的受熱程度均勻，可有效保證磁片的整體性能均一穩(wěn)定；
（5）燒結(jié)處理：將步驟（4）中經(jīng)排坯后的磁片坯料置入燒結(jié)窯爐內(nèi)，在充分考慮節(jié)能及排膠、燒結(jié)均勻性及兼顧主成分及輔助成分特性的基礎上，按布萊克方程式設定氣氛曲線，并采用如下燒結(jié)工藝進行燒結(jié)：在8%氮氣含量的平衡氣壓下，先以30℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以30℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫；其中，較長的保溫時間有助于達到降低磁片的高溫功耗水平、提高tc，降低產(chǎn)品溫度系數(shù),使溫度曲線趨于平坦之目的。在增加v2o5的添加量的前提下，通過適當縮短燒結(jié)溫度及燒結(jié)保溫時間，在保證高溫功耗水平、提高tc及降低產(chǎn)品溫度系數(shù)的前提下降低了顆粒間的活性，一方面用于減少磁芯微觀間隙，增加飽和磁通密度，另一方面也間接提高了燒結(jié)后的產(chǎn)品強度。
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
上述方法得到的電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，具有較高的產(chǎn)品致密化程度，研磨后抗折強度高，不易破損和變形；磁片的研磨精度高，厚度最小可達0.35mm，其主要特點是具有良好的溫升特性，溫度曲線平坦，高溫功耗低、工作環(huán)境適應性強。經(jīng)測試，具體性能特點如下：
1）性能層面，1.0khz，0.3v，25±3℃條件下，初始磁導率μi=2500±25%；
2）具有良好的溫度特性，溫度曲線平坦，適合工作溫度為-30～150℃；
3）居里溫度高，tc≥220℃；
4）高溫功耗低，100khz200mt100℃的功耗小于350kw/m3。
本發(fā)明適應目前跨領域電子設備產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，可為用戶提供使用領域更廣泛，體積更小，更高效，損耗低的電源設備，并且能夠應用于與無線充電用線路板配合使用的設備設施，如無線通訊，智能電表終端、工業(yè)集成設備、海底電纜、光纜水下設備等特殊環(huán)境。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。