专利名称：高频无极灯功率耦合器用镍锌铁氧体材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高频大电流下电磁损耗极低、可用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料及制备方法。
技术背景 高频无极灯（High Lamp）是集最新电子节电技术和电光源技术于一体的新型高科技光源。 它不使用灯丝，而是使用磁场来刺激气体放电和发光。 它节能、绿色、环保。 使用寿命长等诸多优点。 高频无极灯由激励电源、功率耦合器和灯泡三部分组成。 激励源产生2Mhz以上的工频电流，通过馈线送至功率耦合器。 当高频电流通过功率耦合器时，会产生高频电磁场。 变化的磁场产生垂直于变化的磁场的电场，导致灯泡内部放电空间中的电子被电场加速。 当能量达到一定值时，它们与容器内的气体分子碰撞，灯泡内的气体崩解并电离形成等离子体。 当等离子体中受激发的原子回到基态时，它们会自发射紫外线，从而激发灯泡壁上的荧光粉发出可见光。 高频无极灯的技术开发和应用一直吸引着国内外电光照明行业的技术开发者和企业家。 这是因为高频无极灯具有许多独特的功能。 集长寿、节能、环保于一体。 作为一种新型绿色电光源，与传统电光源相比，其综合效果远远优于其他类型电光源。 光源及其技术和产业目前正处于快速发展和壮大的阶段。 与LED光源一样，高频无极灯也是朝阳产业。 由上可知，高频无极灯需要高频电磁场来激发等离子体，而高频磁场是由功率耦合器产生的。 另外，功率耦合器的功率转换效率也直接决定了高频无极灯的能效比。 ，所以功率耦合器的质量是高频无极灯的技术关键之一。
功率耦合器本身是高频振荡电路的电感器，由缠绕在软铁氧体上的导线组成。 可见，功率耦合器的功率转换效率主要受软磁铁氧体电磁特性的影响。 目前国外普遍采用3F4功率锰锌铁氧体来制备高频无极灯中的功率耦合器。 然而，由于“GFe”等导电对的存在，锰锌铁氧体的电阻率通常较低。 ，并且由于高频无极灯的工作频率通常为2.5MHz-3MHz，这导致铁氧体的涡流损耗急剧上升，从而大大降低了3。由于锰锌铁氧体的涡流损耗较大，而涡流损耗主要转化为热量，这导致铁氧体在工作过程中温度达到IOO'C以上，因此3F4功率锰锌铁氧体在组装功率时必须经过特殊的绝缘处理和骨架支撑耦合器，导致工艺相对复杂，增加了生产成本。 发明内容本发明的目的在于解决上述技术的不足，提供一种在高频大电流下具有较高电阻率和极低电磁损耗的器件，有效解决了效率低下的问题。高世代高频无极灯功率耦合器。 高频无极灯功率耦合器中使用的镍锌铁氧体材料及制备方法因发热量大的问题。 为了实现上述目的，本发明设计了一种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料。 其主相为尖晶石结构，成分包括Fe203、ZnO、CuO、NiO和CoO。 其特点是其成分含量以Fe2O3氧化物计算为45mol%~49mol°/。
; ZnO为23mol%~31mol%; CuO为2.5mol%~4.8mol%； NiO为14mol％25mol％； CoO为0.5mol%~1.2mol°/。 。 为了促进烧结固相反应，从而有效降低烧结温度，其特征在于还含有总重量的0.06wtn/%。 0.24重量。 /。 纳米V205作为烧结助剂。 制备过程中，还可以添加总重量的9wtM～16wt。 /。 聚乙烯醇（PVA）在最终成型和烧结后完全挥发。 一种高频无极灯功率耦合器用镍锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：1)将称取的45mol％49mol％Fe2O3、23mol％～31mol％ZnO、2.5mol°/进行球磨。 ． 将~4.8mol0/0CuO、14mol%~25mol%NiO和0.5mol0/0~1.2mol%CoO原料放入砂磨机中，加入去离子水，去离子水的重量为原料总重量的1.2倍物料，球磨时间为1.5小时至3小时； 2）预烧。 将球磨后的原料干燥后放入电炉中预烧。 预烧温度为80(TC)～95(TC)。预烧时间为1.5小时～3.5小时。预烧后入炉冷却；3)采用Nano-V205作为烧结助熔剂杂质添加，添加量为总重量的0.06wt％～0.24wt％； 4)添加杂质后的预烧料进行二次球磨加工。 将其放入砂磨机中并加入去离子水。 去离子水的重量为原料总重量的0.9倍。 球磨时间为1.5小时和3小时。 球磨后粉末颗粒的平均粒径要求在1.05(rni1.8i^m之间)；5)整形和烧结。 将球磨两次的预烧料干燥，添加量为总重量的9wtc/。
16wtn/。 将聚乙烯乙醇（PVA）混合均匀，过筛造粒，压制成型，放入箱式炉中烧结，烧结温度控制在120（TC）1300'C以内，保温时间1.5小时4.5小时，炉子只需冷却至室温即可。 本发明的煅烧温度为800℃～950℃，烧结温度为1200℃，品质因数Q在2.5MHz和3MHz频率范围内均在200以上，初始磁导率为。 在镍锌铁氧体材料中，在-2(TC 1.5)im 4.5的宽温度范围内比温度系数小于9.0x10-6 | 在此过程中，添加去离子水。 去离子水的重量为原料总重量的1.2倍。 球磨时间为1.5小时和3小时，使原料混合均匀。 预烧时的温度范围为800'C 950℃。 如果温度太低，预烧结时原料反应不完全，不利于粉末后续的烧结固相反应。 如果烧结温度太高，则预烧结后预烧结材料的反应活性会过快。 这将提高随后的烧结温度，从而使铁氧体的电磁损耗特性恶化。
并且预烧完成后，原料已全部反应形成尖晶石结构晶体，不存在其他杂质相。 选择纳米V205作为添加杂质。 V2O5的熔点低于700℃。 在烧结过程中，它能在很低的温度下形成液相，促进烧结固相反应，从而有效降低烧结温度。 但加入过多的V205，会在铁素体尖晶石相晶粒间的晶界上形成非磁性玻璃相，产生磁稀释效应，导致饱和磁化强度和导磁率下降，电磁性能恶化。损耗特性。 选用纳米级V20s粉末作为烧结助剂。 由于纳米粉体具有较大的比表面积和相当高的表面能，其熔点会较低，更有利于促进烧结固相反应。 因此，所需的添加量会较少，有利于提高镍锌铁氧体的磁性能。 对于预烧材料的二次球磨，要求球磨颗粒的平均粒径在1.05μm～1.8nm之间，这使得预烧粉末具有一定的烧结反应活性，有利于后续的烧结反应。 本发明提供了一种高频无极灯功率耦合器用镍锌铁氧体材料及制备方法，该材料在高频大电流特别是2.5Mhz下具有高电阻率和极低的电磁损耗。 在3Mhz高频领域具有极低的电磁损耗，品质因数Q在200以上。有效解决高频无极灯功率耦合器效率低、发热高的问题。 而且，该材料还具有良好的温度稳定性特性。 在-20'C 10(TC)宽温度范围内，初始磁导率保持在300-400范围内，其比温度系数小于9.0x10-6。这有利于器件的稳定运行另外，本发明提供的镍锌铁氧体材料预烧和烧结温度范围宽，不需要气氛保护，工艺重复性和产品一致性都很好。制备方法中，采用纳米级V205作为烧结助熔剂，将导致烧结助熔剂用量的减少，有利于改善镍锌铁氧体的电磁损耗特性，这种镍锌铁氧体大块材料具有极为广泛的应用前景。市场前景。
图1是实施例1的烧结样品的磁性能和密度的测试结果； 图2是实施例2的烧结样品的磁性能和密度的测试结果； 图3是实施例3的烧结样品的磁性能和密度的测试结果。
详细方式
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明。 本实施例提供一种高频无极灯功率耦合器用镍锌铁氧体材料及制备方法，可以通过以下方案实施。 实施例11)原材料的选择。 本实施例提供了一种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料。 无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料主要由工业纯Fe203、ZnO、CuO、NiO和CoO组成。 2）成分设计及称量如下：Fe2O3为49mol%，ZnO为23mol%，CuO为2.5mol%，NiO为25mol%。 /。 CoO为0.5摩尔％。 3）原料混合：将称好的原料放入砂磨机中，加入去离子水，去离子水的重量为原料总重量的1.2倍，球磨时间为3小时。 4）预烧：将球磨过一次的原料烘干，放入电炉中预烧。 预燃温度为950℃，预燃时间为1.5小时。 预燃后，将炉子冷却。 预烧后，对材料进行XRD物相分析，确定煅烧后的材料中仅存在尖晶石结构，没有其他杂质相。 5)杂质添加 选择纳米V20s粉末作为杂质添加，其添加量为总重量的0.24wty。 。 6）二次球磨：将添加杂质后的预烧料放入砂磨机中，加入去离子水，去离子水的重量为原料总重量的0.9倍，球磨时间3小时，需要球磨后的粉末。 材料颗粒的平均粒径在1.05(μm～1.8nm)之间。
7) 成型和烧结。 将球磨两次的预烧料干燥，加入总重量的9wto/。 将聚乙烯乙醇(PVA)混合均匀，过筛造粒，压制成型，放入箱式炉中烧结，烧结温度1300℃，保温时间1.5小时，炉冷至室温。 在阻抗分析仪和高频Q计上测试了样品环的磁性能，并采用浮力法测量了样品的密度。 样品的磁性能和密度测试结果如图1所示。从图1可以看出，所制备的镍锌铁氧体样品的初始磁导率为378，品质因数Q高达214。频率2.65MHz，-2(TC 10(TC))宽温度范围内比温度系数仅为8.8xlO"，饱和磁通量密度高达411mT，居里温度高，具有优异的电磁性能高达230℃，因此，与现有用于制备高频无极灯功率耦合器的3F4等铁氧体材料相比，该材料具有更好的电磁损耗和温度特性，可以更好地满足市场需求。 )原材料的选择本发明提供了一种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料，其主要由精选的工业纯Fe2O3、ZnO、CuO、NiO和CoO组成。 2）成分设计及称量如下：Fe2O3为49mol%，ZnO为31mol%，CuO为4.8mol%，NiO为14mol。
/。 CoO 为 1.2mol%。 3）原料混合：将称好的原料放入砂磨机中，加入去离子水，去离子水的重量为原料总重量的1.2倍，球磨时间为1.5小时。 4）预烧：将球磨后的原料干燥后，放入电炉中进行预烧。 预燃温度为950℃，预燃时间为1.5小时。 预燃后，将炉子冷却。 预烧结后，对预烧结材料进行XRD物相分析，确定预烧结材料中仅存在尖晶石结构，不存在其他杂质相。 5)杂质添加：杂质添加选用纳米V205粉体，其添加量为总重量的0.24wto/。 。 6）二次球磨：将添加杂质后的预烧料放入砂磨机中，加入去离子水，去离子水的重量为原料总重量的0.9倍，球磨时间3小时，需要球磨后的粉末。 物料颗粒平均粒径在1.05～1.8μm之间。 7）成型、烧结：将二次球磨的预烧料进行烘烤，加入总重量的16wto/聚乙烯乙醇（PVA），混合均匀，过筛造粒，压制成型，放入箱式炉中烧结，烧结温度1200℃，保温时间4.5小时，炉冷至室温。 准备工作 在阻抗分析仪和高频Q计上测试了样品环的磁性能。 使用浮力法测量样品的密度。 样品磁性能和密度的测试结果如图2所示。从图2中可以看出，所制备的镍锌铁氧体样品的初始磁导率为304，品质因数Q高达221频率为2.65MHz，-20'C宽温范围内比温度系数仅为7.9 10(TC>声称
1、一种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料。 其主相为尖晶石结构，成分包括Fe2O3、ZnO、CuO、NiO和CoO。 其特点是其成分含量以氧化为主。 材质计算如下：Fe2O3为45mol%～49mol%； ZnO为23mol％～31mol％； CuO为2.5mol％～4.8mol％； NiO为14mol％～25mol％； CoO为0.5mol%～1.2mol%。
全文摘要
本发明公开了一种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料及其制备方法。 其主相为尖晶石结构，成分包括Fe2O3、ZnO、CuO、NiO和CoO。 其特点其成分含量以氧化物计算：Fe2O3为45mol%～49mol%； ZnO为23mol％～31mol％； CuO为2.5mol％～4.8mol％； NiO为14mol％～25mol％； CoO为0.5mol％～1.2mol％。 这种用于高频无极灯功率耦合器的镍锌铁氧体材料在高频大电流下，特别是在2.5MHz至3MHz的高频范围内，具有高电阻率和极低的电磁损耗。 极低的电磁损耗，品质因数Q在200以上。有效解决高频无极灯功率耦合器效率低、发热高的问题。 而且，该材料还具有良好的温度稳定性特性。 在-20℃至100℃的宽温度范围内，初始磁导率保持在300至400范围内，其比温度系数小于9.0×10-6。 这有利于功率耦合器的稳定工作。
文件号码/
公布日期： 2008年9月10日 申请日期： 2008年2月1日 优先权日： 2008年2月1日
发明人 胡军、顾业华 申请人：桐乡三友电子科技有限公司