本技術(shù)涉及磁芯加工，尤其涉及一種寬溫低功耗磁芯及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、磁芯是指由各種氧化鐵混合物組成的一種燒結(jié)磁性金屬氧化物，現(xiàn)功能較為優(yōu)越的磁芯多為軟磁鐵氧體制成，軟磁鐵氧體材料自1935年由荷蘭菲利普實驗室研發(fā)成功后，至今已有80多年歷史，由于鐵氧體的磁性來源于亞鐵磁性，其飽和磁化強度較金屬磁低，但比金屬磁的電阻率ρ又高得多，故具備良好的高頻特性。在弱電高頻技術(shù)領(lǐng)域，軟磁鐵氧體具有獨特的優(yōu)點。用這類材料制作的磁芯是各種電感器、電子變壓器、扼流線圈、抑制器、濾波器等的核心部件。

2、由于電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，產(chǎn)品向環(huán)保型、節(jié)能型和小型化發(fā)展。這使得電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)材料—磁性材料得到空前發(fā)展。在通訊行業(yè)、it行業(yè)、汽車行業(yè)等等的大量應(yīng)用，促使高性能鐵氧體產(chǎn)品的快速發(fā)展。

3、目前，家用電子產(chǎn)品逐步體積減少，并且要求節(jié)能降耗，帶來的電源變壓器的結(jié)構(gòu)向小型化、扁平化發(fā)展，產(chǎn)品重量大幅度減少，成本降低?，F(xiàn)有磁性材料由于受使用溫度、磁導(dǎo)率、功耗等的限制，不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)目的在于針對當前技術(shù)的不足，提供一種寬溫低功耗磁芯及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種寬溫低功耗磁芯，采用如下技術(shù)方案：

3、一種寬溫低功耗磁芯，包括主體成分、第一輔料和第二輔料，所述主體成分以摩爾分數(shù)計，由fe2o3、zno和mno組成，含量為fe2o3?52.3-52.9mol％，zno7.58.2mol％，其余為mno；所述第一輔料包括caco3、zro2、nb2o、co2o3、納米sio2、納米tio2；所述第一輔料以主體成分的總重量計，各輔料組分含量為：caco30.03-0.05wt％、zro20.002-0.005wt％、nb2o0.02-0.03wt％、co2o30.20-0.26wt％、納米sio20.004-0.007wt％、納米tio2?0.006-0.009wt％；所述第二輔料包括ta2o5、v2o5、bi2o3、hfo2；所述第二輔料以主體成分的總重量計，各輔料組分含量為ta2o50.03-0.05wt％、v2o50.06-0.09wt％、bi2o30.05-0.08wt％、hfo20.01-0.04wt％，所述納米sio2的顆粒粒徑為20-40納米，所述納米tio2的顆粒粒徑為40-80納米。

4、通過采用上述技術(shù)方案，在本技術(shù)中，主體成分fe2o3、zno和mno的作用是構(gòu)成錳鋅鐵氧體的基礎(chǔ)，fe2o3提供磁性，zno能夠改善材料的抗飽和磁場能力，mno則能夠增加材料的電阻率和比磁導(dǎo)率。第一輔料的作用主要是通過調(diào)控不同元素的含量來改變材料的物理性質(zhì)。caco3的添加可以促進晶粒的生長和磁滯回線的變小，zro2和nb2o5能夠提高材料的抗飽和磁場能力，co2o3的添加可以增加材料的抗磁場熱穩(wěn)定性，納米sio2和納米tio2的添加可以減小磁芯的磁滯回線和磁導(dǎo)率的損耗。第二輔料的作用是進一步改善材料的性能。ta2o5和v2o5的添加可以顯著降低材料的損耗，bi2o3的添加可以提高材料的飽和磁感應(yīng)強度和剩余感應(yīng)強度，hfo2的添加可以提高材料的抗磁場穩(wěn)定性。各組分在本技術(shù)中的協(xié)同作用是通過綜合調(diào)控主體成分和輔料的種類和含量，使錳鋅鐵氧體磁芯具有寬溫低功耗的性能。主體成分提供了錳鋅鐵氧體的基礎(chǔ)性能，第一輔料通過調(diào)控晶粒生長、降低磁滯回線和磁導(dǎo)率的損耗等手段，進一步改善了材料的性能，第二輔料的加入能夠修飾損耗和增強材料的穩(wěn)定性。通過協(xié)同作用，可以實現(xiàn)磁芯在寬溫范圍內(nèi)具有較低的功耗，滿足了高電感量、高能量轉(zhuǎn)化率和寬溫使用的要求。

5、第二方面，本技術(shù)提供一種寬溫低功耗磁芯的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：一種寬溫低功耗磁芯的制備方法，采用上述一種寬溫低功耗磁芯的原料，包括以下步驟：

6、s21、配料和球磨：按配方量混合主成分fe2o3、zno和mno，然后在球磨機中加入水進行混合和球磨，循環(huán)球磨30-60min、烘干，然后在空氣氣氛下以850-900℃的溫度預(yù)燒1.5-2.5h后，得到預(yù)燒料；

7、s22、二次球磨：混合第一輔料、第二輔料以及步驟s31所得預(yù)燒料，進行二次球磨以及烘干后得到球磨粉料；

8、s23、噴霧造粒和成型：將攪拌完成后的粉料，依次進行過100目篩，再轉(zhuǎn)移入噴霧塔中，噴霧造粒成50-200μm的顆粒；所述顆粒成型成磁芯毛坯；

9、s24、燒結(jié)：包括以下燒結(jié)工序：將磁芯毛坯升溫至第一溫度1250-1350℃，第一保溫時通入一定氧氣，在平衡氧分壓氣氛下，以第一降溫速率降溫至第二溫度300-350℃，第二保溫，最后以第二降溫速率降溫至第三溫度60-70℃，再自然冷卻至室溫，得到寬溫低功耗磁芯。

10、通過采用上述技術(shù)方案，在本技術(shù)中的制備方法主要包括以下步驟：s21、配料和球磨：此步驟的目的是混合和球磨主體成分fe2o3、zno和mno，通過球磨的方式使粉體均勻混合，并且使晶粒變得更加細小。球磨過程中添加的去離子水有助于粉體的混合和球磨。s22、二次球磨：在此步驟中，將第一輔料、第二輔料和預(yù)燒料混合進行二次球磨，進一步增強各組分的混合均勻性，從而得到更加穩(wěn)定的顆粒粒徑。s23、噴霧造粒和成型：將球磨粉料進行噴霧造粒，噴霧造?？梢詫⒎哿闲纬深w粒狀，使其更容易進行成型。成型過程中，顆粒通過壓制或注塑等方法，形成磁芯的毛坯。s24、燒結(jié)：此步驟是通過高溫處理將磁芯毛坯進行致密化并形成堅固的結(jié)構(gòu)。通過升溫、保溫和降溫過程，使材料中的晶粒熔合并形成連續(xù)的結(jié)構(gòu)。燒結(jié)對于改善磁芯的性能起著至關(guān)重要的作用。通過上述各步驟的協(xié)同作用，可以實現(xiàn)制備出具有寬溫低功耗性能的磁芯。主體成分和第一輔料的配料和球磨過程中，球磨使得粉體混合均勻且晶粒細膩，從而改善了材料的物理性質(zhì)。第二輔料的添加進一步修飾了材料的損耗，提高了材料的穩(wěn)定性。噴霧造粒和成型過程中，形成了適合成型的顆粒并得到磁芯毛坯，為后續(xù)的燒結(jié)提供了良好的前提條件。燒結(jié)使得磁芯的晶粒熔合并形成致密的結(jié)構(gòu)，從而使得磁芯具有寬溫低功耗的性能。通過各步驟的協(xié)同作用，本技術(shù)中的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)錳鋅鐵氧體具有寬溫低功耗的性能，并滿足高電感量、高能量轉(zhuǎn)化率、低功率損耗和寬溫使用的要求。

11、優(yōu)選的，在步驟s21中，放入球磨機的原料:磨介:水的質(zhì)量比為1:6-8:1.2-1.6,所述磨介采用φ0.4-0.55mm的鋯球。

12、優(yōu)選的，在步驟s22中，所述二次砂磨的時間為2-3h；所述球磨粉料的粒徑d50為0.8-1.0μm。

13、優(yōu)選的，在步驟s23中，所述噴霧造粒的過程中加入粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇、硬脂酸鋅按照質(zhì)量比為5:1-3的組合物。

14、優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑溶液濃度為6-8wt％，所述粘結(jié)劑為球磨粉料過篩后粉末的8-10％。

15、通過采用上述技術(shù)方案，在步驟s23中，噴霧造粒過程中加入粘結(jié)劑的作用是將粉料團聚成顆粒，幫助形成磁芯毛坯。所述粘結(jié)劑的組合物為聚乙烯醇和硬脂酸鋅，可以提供足夠的粘結(jié)力和可塑性，使得粉料在噴霧造粒過程中形成顆粒狀，并且在后續(xù)的成型過程中保持形狀。粘結(jié)劑的溶液濃度為6-8wt％，通過控制濃度，可以確保溶液具有適當?shù)酿ざ群土鲃有?，便于噴霧造粒的過程。粘結(jié)劑的添加量為球磨粉料過篩后粉末的8-10％，通過控制粘結(jié)劑的添加量，可以使粉料得到足夠的粘結(jié)力，從而形成相對穩(wěn)定的顆粒結(jié)構(gòu)。步驟s23中的粘結(jié)劑的添加可以使粉料更容易形成顆粒，并且保持顆粒形狀的穩(wěn)定性，從而為后續(xù)的成型過程提供了良好的條件。粘結(jié)劑的添加還能夠在噴霧造粒過程中幫助提高顆粒的密實度和強度，從而改善最終磁芯的物理性能。

16、優(yōu)選的，在步驟s23中，所述成型的壓力為80-150mpa，時間為30-100s。

17、優(yōu)選的，在步驟s24中，所述升溫的升溫速率為2-3℃/min，所述第一溫度的保溫時間為3-6h。

18、優(yōu)選的，在步驟s24中，所述第一降溫速率為1.5-2℃/min，所述第二溫度的保溫時間為5-8h，所述第二降溫速率為0.2-0.4℃/min。

19、優(yōu)選的，在步驟s24中，所述平衡氧分壓氣氛中氧含量為1.8-2.3vol％。

20、通過采用上述技術(shù)方案，在步驟s24中，將磁芯毛坯進行燒結(jié)時，在平衡氧分壓的氣氛下通入一定氧氣，其中氧含量為1.8-2.3vol％。這個步驟中平衡氧分壓的存在和控制是非常重要的，并且與其他步驟相協(xié)同，共同實現(xiàn)寬溫低功耗磁芯的制備。在燒結(jié)過程中，平衡氧分壓的存在可以影響磁芯的磁性能和電學(xué)性能。適當?shù)难鯕夂靠梢钥刂拼判镜木w結(jié)構(gòu)和磁性能，進而影響磁芯的低功率損耗和寬溫特性。具體來說，適當?shù)难鹾坑兄谛纬衫硐氲拇判跃Я＝Y(jié)構(gòu)，提高磁芯的飽和磁化強度和矯頑力，從而提高磁芯的電感量和能量轉(zhuǎn)化率。外，控制氧氣含量還可以有效地調(diào)控磁芯的磁滯損耗，使得磁芯在各個溫度范圍內(nèi)都能夠保持較低的功率損耗。通過控制平衡氧分壓氣氛中的氧含量，可以在燒結(jié)過程中實現(xiàn)對磁芯晶粒結(jié)構(gòu)和磁性能的調(diào)控，從而實現(xiàn)寬溫低功耗磁芯的要求。

21、綜上所述，本技術(shù)的有益技術(shù)效果：

22、1.控制主體成分和第一輔料的添加范圍，實現(xiàn)了錳鋅鐵氧體具有寬溫低功耗的性能。通過混合fe2o3、zno和mno等主要成分，可以獲得具有良好寬溫特性的磁芯材料。

23、2.添加第二輔料來修飾損耗，使得各個溫度下都有一個較低的功率損耗。通過混合第一輔料、第二輔料和預(yù)燒料，可以調(diào)節(jié)磁芯的損耗，達到低功耗的效果。

24、3.解決在極端條件下的應(yīng)用范圍。該制備方法能夠在極端溫度條件下保持磁芯的寬溫低功耗性能，使得磁芯在高溫或低溫環(huán)境下仍然能夠正常工作，擴大了磁芯的應(yīng)用范圍。

25、4.滿足對寬溫低功耗磁芯的高電感量、高能量轉(zhuǎn)化率、低功率損耗和寬溫使用的要求。該制備方法得到的磁芯具有較高的電感量和能量轉(zhuǎn)化率，同時具有較低的功率損耗，且在寬溫范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定工作。