[发明专利]一种制备MnZn铁氧体U型磁芯的方法

说明书

本发明提供了一种制备MnZn铁氧体U型磁芯的方法，涉及铁氧体磁芯制备技术领域，通过选取特定的原料种类Fe2O3、Mn3O4和ZnO并严格控制原料各成分的占比，将原料在空气平衡气氛下球磨成一定范围的粒径后均匀混合，在一定的氧分压下通过多步升温来控制烧结进程，并对升温速率、烧结温度的参数的控制，以及降温过程中先通电降温后再空冷来控制晶粒对围观组织结构的破坏，来达到保质保量且工序简单、成本低廉地制备MnZn铁氧体U型磁芯的目的。

技术领域

本发明涉及铁氧体磁芯制备技术领域，特别是涉及一种制备MnZn铁氧体U型磁芯的方法。

背景技术

随着高新技术的发展，磁性材料的应用越来越广泛，被大量应用于电气电信、自动化、电器、军工等领域。磁性材料制成的磁性元器件具有突出的储存信息、能量以及转换传递数据等性能。

铁氧体是品种最多、应用最广以及用量最大的一种软磁性材料，软磁材料是指在弱磁场下易磁化也易退磁的一种磁性材料。MnZn铁氧体是指具有天然尖晶石MgAl₂O₄的晶体结构的由各种金属氧化物(通常包括氧化铁)组成的铁磁性化合物，化学式通常为

近年来，MnZn铁氧体材料的发展由单一性能的纵向提高转变为多项指标同时提高的横向拓展，既需要具有高的初始磁导率、低的矫顽力，又需要具有低的功率损耗。目前常规制备MnZn铁氧体磁芯的方法中，主要有钟罩炉烧结和微波烧结等方法。

对于钟罩炉烧结方法，由于需要机械混合、低温预烧、添加微量添加剂改善性能、高温高压烧结、二次球磨和压坯成型等步骤才能完成MnZn铁氧体磁芯的制备。经过实践，该方法具有工艺繁琐、耗时长、效率低且耗能高的缺点。

在微波烧结方法中，需要对原材料进行砂磨混合配粉，再喷雾造粒来进行预烧，然后进行第二次砂磨和第二次喷雾造粒，最后再进行高温高压烧结成型得到铁氧体磁芯。经过实践，该方法同样存在工艺复杂、成本高的问题，并且微波烧结过程中，必须保证材料中温度场和能量场分布均匀，使得烧结温度和升温速率的精度控制要求较高，无法保证制备磁芯的质量。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种制备MnZn铁氧体U型磁芯的方法，解决了现有技术中制备MnZn铁氧体磁芯的方法工艺复杂、成本高的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种制备MnZn铁氧体U型磁芯的方法，具体为：

S1，在空气气氛下，按重量份将6～8份Fe₂O₃、1.5～3份Mn₃O₄和0.5～1.5份ZnO的原材料通过球磨制成直径为50μm～300μm的球形颗粒并混合均匀得到球形颗粒原料；

S2，称取制备单个U型磁芯需要的球形颗粒原料并装填于石墨模具的型腔中；

S3，调节型腔中氧分压占比至1％～15％，将石墨模具置于热模拟机烧结腔中，向石墨模具的两端施加100kgf～300kgf的作用力3s～5s后，向石墨模具的两端通交流电并按照5℃/s～50℃/s的升温速率加热至烧结温度800℃～1000℃，保温120s～480s；

S4，撤去石墨模具两端的作用力，按照3℃/s～10℃/s的冷却速度将型腔内的温度降至300℃～600℃，然后将U型磁芯从型腔中取出空冷至室温；

S5，对制备完成的U型磁芯成品进行质量检测。

进一步地，所述步骤S2中获得球形颗粒原料重量的方法具体为：

根据待制备单个U型磁芯的体积和理论密度计算得到所需球形颗粒原料的质量。

进一步地，所述步骤S3中调节型腔中氧分压占比至1％～15％的具体方法为：