專(zhuān)利名稱(chēng)：用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米技術(shù)領(lǐng)域的磁性材料，具體地說(shuō)，是一種用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電子鎮(zhèn)流器所使用的磁性材料均為鐵芯材料，用于變壓器、各種電感等磁性元件，其材料特點(diǎn)是非晶或多晶形態(tài)，其中的無(wú)序或有序排列的晶粒尺寸至少大于0.1微米。通常，這些材料制成的磁性元器件大多都是為低功率或低強(qiáng)度照明燈鎮(zhèn)流器所設(shè)計(jì)，在用于高功率或高強(qiáng)度照明燈時(shí)通常出現(xiàn)功耗大、溫升高等問(wèn)題，由此在使用中常常出現(xiàn)質(zhì)量的穩(wěn)定性與可靠性等問(wèn)題。電子鎮(zhèn)流器雖然環(huán)保節(jié)能，但由于這些問(wèn)題目前還無(wú)法在市場(chǎng)上與傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器競(jìng)爭(zhēng)。在試用過(guò)程中，經(jīng)常觀察到電子鎮(zhèn)流器由于溫升過(guò)高引起性能漂移甚至出現(xiàn)功率管擊穿與電容爆漿等質(zhì)量穩(wěn)定性與可靠性問(wèn)題。另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入到納米技術(shù)領(lǐng)域。目前的納米材料包括各類(lèi)磁性材料。在1988年，首先發(fā)現(xiàn)在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經(jīng)適當(dāng)溫度晶化退火后，獲得一種性能優(yōu)異的具有超細(xì)晶粒(直徑約10nm)軟磁合金，后被稱(chēng)為納米晶軟磁合金。納米磁性材料范圍很廣。除了以Fe為主體元素、含有Bi，Zr，Hf，Nb，Ta，V以及B，C，O，N等元素的納米晶軟磁材料外，還報(bào)道了納米線、納米管、納米薄膜等在某一個(gè)或兩個(gè)方向具有少于100納米尺度特征的納米材料。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)US6352650，申請(qǐng)日1998.09.07，專(zhuān)利名稱(chēng)為錳-鋅鐵氧體及制造方法，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種在寬頻帶并且尤其是大約10kHz的低頻區(qū)上表現(xiàn)出高的初始磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體，該材料的組分及其百分比為Fe2O350-56mol％、MnO 22-39mol％、ZnO 8-25mol％，平均晶粒尺寸500-150微米。該材料未涉及到對(duì)材料結(jié)構(gòu)的納米化要求，因此，在高強(qiáng)度輝光放電照明使用中一直存在著溫升與功耗均較高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料，使其溫升從原來(lái)的120度降低到55度，功耗從原來(lái)的20瓦降低到不到5瓦，避免由于溫升較快較高引起的電容爆漿、功率管擊穿燈穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50-60％，氧化錳24-38％，氧化鋅為5-25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
本發(fā)明可以通過(guò)以下方法制備熔體快淬法采用該法首先制成錳鋅鐵氧體合金薄帶，然后把薄帶轉(zhuǎn)繞或疊置成為環(huán)狀，進(jìn)行熱處理使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)納米晶?；；瘜W(xué)合成法首先由鐵鹽溶液利用化學(xué)沉淀反應(yīng)制備錳鋅鐵氧體的納米顆粒，然后通過(guò)壓鑄方法制備納米磁性材料。
本發(fā)明為高強(qiáng)度氣體放電燈(HID)電子鎮(zhèn)流器提供納米磁性材料，以取代目前使用的部分或全部的同類(lèi)磁性材料，解決HID電子鎮(zhèn)流器技術(shù)與產(chǎn)品長(zhǎng)期存在的溫升大、功率漂移等引起的可靠性與穩(wěn)定性問(wèn)題，并進(jìn)一步降低功耗與體積重量。
材料尺寸要求大致相當(dāng)于與磁相關(guān)的、具有小尺寸量子效應(yīng)及界面效應(yīng)的物理特征尺度，在這種尺度上，材料方能顯示傳統(tǒng)材料沒(méi)有的特性。在本發(fā)明中，材料中的晶粒尺寸小于40納米并為具有絕緣性能的材料，例如氧化硅等所包圍時(shí)，在很小的磁場(chǎng)下便能顯示有序的自旋性，顯示了極大的降低溫升和功耗的特性。以往的變壓器和其它電感器件的鐵芯在交流電通過(guò)其線圈時(shí)會(huì)發(fā)熱，能量以熱能的損耗，從而造成高的溫升和能耗。納米材料取代鐵芯制作的器件幾乎不發(fā)熱，溫升僅50攝氏度左右，故能量損耗極小，而且，器件可以做得很小，效率卻可提高到40％以上。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵51％，氧化錳36％，氧化鋅為5％，余量為硅，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒在一個(gè)方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實(shí)施例中得到的納米磁性材料進(jìn)行各種性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)初始磁導(dǎo)率不小于6萬(wàn)，最大磁導(dǎo)率大于40萬(wàn)，優(yōu)于未經(jīng)過(guò)納米化處理的2000到5萬(wàn)的初始磁導(dǎo)率與2萬(wàn)到20萬(wàn)的最大磁導(dǎo)率的原材料。將本實(shí)例中得到的納米磁性材料加工成磁環(huán)與電感器件，用于高強(qiáng)度輝光放電的電子鎮(zhèn)流器，發(fā)現(xiàn)電感器件與電子鎮(zhèn)流器溫升不超過(guò)55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒(méi)有使用本發(fā)明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發(fā)明的納米材料制備的電感與電子鎮(zhèn)流器的體積與重量均比傳統(tǒng)的產(chǎn)品50％的減少。
實(shí)施例2本發(fā)明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵60％，氧化錳38％，氧化鋅為11％，余量為硼，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒在一個(gè)方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實(shí)施例中得到的納米磁性材料進(jìn)行各種性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)初始磁導(dǎo)率不小于6萬(wàn)，最大磁導(dǎo)率大于40萬(wàn)，優(yōu)于未經(jīng)過(guò)納米化處理的2000到5萬(wàn)的初始磁導(dǎo)率與2萬(wàn)到20萬(wàn)的最大磁導(dǎo)率的原材料。將本實(shí)例中得到的納米磁性材料加工成磁環(huán)與電感器件，用于高強(qiáng)度輝光放電的電子鎮(zhèn)流器，發(fā)現(xiàn)電感器件與電子鎮(zhèn)流器溫升不超過(guò)55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒(méi)有使用本發(fā)明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發(fā)明的納米材料制備的電感與電子鎮(zhèn)流器的體積與重量均比傳統(tǒng)的產(chǎn)品50％的減少。
實(shí)施例3
本發(fā)明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50％，氧化錳24％，氧化鋅為25％，余量為鎳，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒在一個(gè)方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實(shí)施例中得到的納米磁性材料進(jìn)行各種性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)初始磁導(dǎo)率不小于6萬(wàn)，最大磁導(dǎo)率大于40萬(wàn)，優(yōu)于未經(jīng)過(guò)納米化處理的2000到5萬(wàn)的初始磁導(dǎo)率與2萬(wàn)到20萬(wàn)的最大磁導(dǎo)率的原材料。將本實(shí)例中得到的納米磁性材料加工成磁環(huán)與電感器件，用于高強(qiáng)度輝光放電的電子鎮(zhèn)流器，發(fā)現(xiàn)電感器件與電子鎮(zhèn)流器溫升不超過(guò)55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒(méi)有使用本發(fā)明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發(fā)明的納米材料制備的電感與電子鎮(zhèn)流器的體積與重量均比傳統(tǒng)的產(chǎn)品50％的減少。
權(quán)利要求
1.一種用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料，其特征在于，組分及其摩爾百分比為氧化鐵50-60％，氧化錳24-38％，氧化鋅為5-25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
全文摘要
一種用于高強(qiáng)度輝光放電燈電子鎮(zhèn)流器的納米磁性材料，屬于納米技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50－60％，氧化錳24－38％，氧化鋅為5－25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構(gòu)成的多晶或非晶形態(tài)組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。本發(fā)明使溫升從原來(lái)的120度降低到55度，功耗從原來(lái)的20瓦降低到不到5瓦，避免由于溫升較快較高引起的電容爆漿、功率管擊穿燈穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。
文檔編號(hào)B82B1/00GK1767088SQ200510029880
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者韓杰 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司