[发明专利]用于大功率LED和LLC变换器的磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料及其制备方法，具体涉及一种用于大功率LED和LLC变换器的磁性材料及其制备方法。

背景技术

大功率LED和LLC是指输出功率大于200W的LED和LLC。

目前用于功率变换器的材料磁导率一般为2300左右的低功耗磁性材料，在100℃高温的饱和磁感应强度（Bs）和磁芯损耗分别为390mT及410KW/m³。

虽然这也能满足一些常规的变换器要求，但是LED变换器所要求的效率非常高，功率也比较大，因此对磁芯的饱和磁通感应强度（Bs）和磁芯损耗（Pcv）要求非常苛刻，不但要更低的磁芯损耗，而且还需要更高的饱和磁感应强度（Bs）。

因此迫切需求发明一种适合大功率LED和LLC变换器所用的磁性材料。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于大功率LED和LLC变换器的磁性材料及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。本发明从磁性材料的配方、制粉工艺、烧结工艺上保证材料低损耗的要求，同时也提高了磁性材料的饱和磁感应强度（Bs），优化了变换器的直流偏置特性。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

作为本发明的第一方面，一种用于大功率LED和LLC变换器的磁性材料，其特征在于，以Fe₂O₃、MnO、ZnO三种材料为主要原料，并适量掺入杂质，

其中，主要原料的三种金属离子的摩尔比为：Fe³⁺：Mn²⁺：Zn²⁺＝12.03～12.04：9.92～9.93：1；

其中，杂质掺杂量占总质量百分比为0.12～0.21%。

进一步，所述杂质为CaCO₃、TiO₂、MoO₃、Co₂O₃、SiO₂、Bi₂O₃、CuO、Nb₂O₅、SnO₂任意一种或者组合。

为了保证低的磁芯损耗和高的饱和磁通感应强度，这在一定程度上决定于Fe₂O₃与MnO的比例，经过正交实验的验证，材料基本配方Fe₂O₃：MnO：ZnO＝55：41：4。

为获得理想的电磁性能，还必须加入改性杂质。根据各种杂质的熔点、离子半径等参数，从CaCO₃、TiO₂、MoO₃、Co₂O₃、SiO₂、Bi₂O₃、CuO、Nb₂O₅、SnO₂等杂质中，优选出了一种杂质组合，对提高材料的电磁性能起到了非常重要的作用。

作为本发明的第二方面，一种用于大功率LED和LLC变换器的磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、第一混合物的制备：将Fe₂O₃：MnO：ZnO三种原料按照Fe³⁺：Mn²⁺：Zn²⁺摩尔比为12.03～12.04：9.92～9.93：1的比例混合成第一混合物；

步骤2、第一次制粉：将所得第一混合物粉碎、研磨、混合均匀后，进行850～950℃预烧；

步骤3、第二混合物的制备：掺入杂质，加入占总质量百分比为0.12～0.21%的CaCO₃、TiO₂、MoO₃、Co₂O₃、SiO₂、Bi₂O₃、CuO、Nb₂O₅、SnO₂任意一种或者组合作为杂质，制成第二混合物；

步骤4、第二次制粉:将所得第二混合物粉碎、研磨、混合均匀后，进行喷雾法干燥、造粒；

步骤5、成型：将颗粒压制成磁芯毛坯；

步骤6、烧结：将毛坯在1300℃～1350℃烧结，保温6小时以上。