一种宽频高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯及其制备方法.pdf
（19）国家知识产权局
（12）发明专利申请
（10）申请公开号
（43）申请公布日期
（21）申请编号2.7
（22）申请日期：2022年9月23日
（71）申请人中山东辰磁性电子产品有限公司
地址：广东省中山市黄圃镇团坊宫
营业区域（添加一个营业地点，具体为：
山城市黄埔镇马新工业区盛开路1号A栋
厂房四楼 (2)
（72）发明人：陈世皇、傅泽春
（74）专利代理机构广东百全威知识产权代理有限公司
有限公司 44898
专利代理人楼景丽
（51）国际法
/30(2006.01)
/622(2006.01)
H01F3/08(2006.01)
H01F1/01(2006.01)
（54）发明名称
宽带、高强度、耐热冲击的镍锌铁氧体磁芯
及其制备方法
（57）摘要
本发明公开了一种宽带高强度耐热冲击镍
锌铁氧体磁芯及其制备方法。
热冲击镍锌铁氧体磁芯包括主要成分和添加剂。
主要成分为Fe
、NiO、ZnO和CuO，添加剂为
双
, 伍
、合作
、二氧化硅
、CaO.宽带高强度耐热
制备冲击镍锌铁氧体磁芯的方法，包括混合球
本发明大致包括以下步骤：研磨、预烧、二次球磨、造粒、压制、烧结。
本发明通过配方、生产工艺、烧结工艺的改进得到镍锌合金。
铁氧体磁芯既具有高强度，又具有较高的抗热冲击性能。
本发明的制备工艺简单，可实现工业化生产。
权利要求书 1 页 说明书 6 页
2022.12.20
1.一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯，其特征在于：所述镍锌铁氧体磁芯包括
主要成分及添加剂，主要成分为Fe
、NiO、ZnO、CuO，添加剂为Bi
, 伍
、合作
、二氧化硅
，
CaO；其中主要成分按各自标准计算为：Fe
45‑55mol%，NiO12‑17mol%，ZnO25‑
35mol％和CuO3-8mol％；添加组分按各自标准含主组分的总量。
金额为： Bi
0.01‑0.4wt%, 钨
0.01‑0.1wt%, 钴
0.01‑0.1wt%, 二氧化硅
0.01‑0.5wt%, 氧化钙
0.01‑0.3重量％。
2.一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、混合球磨：主要成分Fe
、NiO、ZnO、CuO 和添加剂中的一些 Bi
配料后进行湿球磨
混合，得到混合材料A；
S2、预烧：将混合好的A材料转入烧结炉进行预烧，得到预烧料；
S3、二次球磨：向预烧结材料中添加添加剂WO
、合作
、二氧化硅
、CaO，其余为Bi
，然后执行第二次
球磨得到混合物B；
S4、造粒：将混合好的B料加入粘合剂、消泡剂进行喷雾造粒，得到颗粒物料；
S5、压制：将颗粒料通过粉末成型机上的模具压制而成毛坯；
S6、烧结：将毛坯转入烧结炉进行烧结，烧结完成后快速冷却，得到镍锌铁氧体
磁芯。
3.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
分类： 添加剂 Bi
在步骤 S1 中添加两次 Bi
Bi的添加量为0.01-0.2wt％，步骤S3中
加入
用量为0.01-0.2wt%。
4.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S1中，球磨时间为2～3h。
5.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S2中预烧温度为850±20℃，预烧时间为3-4h。
6.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S3中，二次球磨时间为5～6h，二次球磨浆料的粒度控制在1～5μm。
7.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S4中，所述粘结剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量为S3中混合物B固含量的0.1-0.3％；
消泡剂为聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷添加量为0.01-
0.15%。
8.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S4中喷雾造粒得到的颗粒的粒径为50～180μm，颗粒的比重为1.25～1.45g/cm
，
水分含量≤0.4%。
9.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S5中，毛坯压制密度控制在3.0-3.5g/cm
。
10.根据权利要求2所述的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，其特征在于：
步骤S6中烧结温度为950±20℃，烧结时间为5‑6h，快冷时间控制在10‑15min内。
索赔
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一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯及其制备方法
技术领域
[0001]
本发明涉及软磁铁氧体技术领域，特别涉及一种宽频高强度耐热冲击镍锌铁氧体。
一种磁芯及其制备方法。
背景技术
[0002]
软磁铁氧体主要有锰锌、镍锌两大系列铁氧体材料，主要用于计算机、通讯、
电源和消费电子产品。与锰锌铁氧体相比，高频性能优异的镍锌铁氧体是最受欢迎的
电子设备中应用最广泛的软磁铁氧体之一。镍锌铁氧体化学性质稳定，制备工艺条件简单。
控制并具有高电阻率、低电磁损耗、高机械硬度及优良的宽频特性等优点。
产品向着薄型化、轻量化、高密度化发展，软磁元件体积越来越小，特别是点焊技术的出现，带来了
对铁心强度、抗热震性的要求越来越高。
[0003]
本发明公开了一种高强度耐热冲击镍锌铁氧体及其制备方法。
人体的主要成分以氧化物计算：Fe
45-52mol%，NiO2 0-29mol%，ZnO 20-30mol%，CuO 3-
6.5mol%，辅助成分：CaCO
0.2‑0.5wt％钴
0.01‑0.09wt%,钒
0.05‑0.19重量％，
二氧化硅
0.8-1.5wt％，采用氧化物法制备，在一定条件下烧结，具有抗热震性和机械强度。
优质功率镍锌铁氧体磁芯的磁导率在200左右，饱和磁感应强度在280左右。
[0004]
一种NiZn软磁铁氧体及其制备方法，其主要成分为氧化铁，
氧化镍、氧化锌、氧化铜、碳酸锰、氧化镁；辅助成分有氧化铋、碳酸钙、二氧化硅、氮
硼、硼化钛、氧化钇（稀土氧化物），所得材料具有高磁导率、高BS、高强度、高抗热震性
它满足SMD功率电感对软磁铁氧体材料的性能要求，但其添加剂氮化硼、硼化钛价格昂贵，
工艺复杂，制造成本较高。
发明内容
[0005]
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁体
本发明通过配方、生产工艺、烧结工艺的改进，得到了一种镍锌铁氧体磁芯。
本发明具有较高的强度、较高的抗热震性，且本发明的制备工艺简单，可工业化生产。
[0006]
本发明是通过如下技术方案实现的：
[0007]
一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯，包括主成分和添加剂
添加剂，主要成分为Fe
、NiO、ZnO、CuO，添加剂为Bi
, 伍
、合作
、二氧化硅
、CaO；其中主要
各成分含量依据各自标准为：Fe
45‑55mol%、NiO 12‑17mol%、ZnO 25‑35mol% 和 CuO
3-8mol％;添加组分相对于主组分总量以各自标准物质计的含量为：Bi
0.01‑
0.4wt%, 钨
0.01‑0.1wt%, 钴
0.01‑0.1wt%, 二氧化硅
0.01-0.5wt％，CaO0.01-0.3wt％。
[0008]
一种宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
S1、混合球磨：主要成分Fe
、NiO、ZnO、CuO 和添加剂中的一些 Bi
配料后湿法加工
球磨混合，得到混合料A；
[0010]
S2、预烧：将混合好的A材料转入烧结炉进行预烧，得到预烧料；
手动的
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中国
[0011]
S3、二次球磨：向预烧结材料中添加添加剂WO
、合作
、二氧化硅
、CaO，其余为Bi
，执行
第二次球磨，得到混合物B；
[0012]
S4、造粒：将混合好的B料加入粘合剂、消泡剂进行喷雾造粒，得到颗粒物料；
[0013]
S5、压制：将颗粒料在粉末成型机上通过特制的模具压制而成毛坯；
[0014]
S6、烧结：将坯料送入烧结炉进行烧结，烧结完成后快速冷却，得到镍锌铁
铁氧体磁芯。
[0015]
此外，添加剂 Bi
在步骤 S1 中添加两次 Bi
添加量为0.01-0.2wt％，步骤
步骤S3
添加量为0.01-0.2wt%。
[0016]
进一步的，步骤S1中球磨时间为2～3h。
[0017]
进一步的，步骤S2中预烧温度为850±20℃，预烧时间为3-4h。
[0018]
进一步的，在步骤S3中，二次球磨的时间为5～6h，二次球磨浆料的粒度控制在1～5μm。
[0019]
进一步地，步骤S4中的粘结剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的添加量为
消泡剂为聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷的加入量为S3中混合料B的固含量。
金额的0.01‑0.15%。
[0020]
进一步地，步骤S4中喷雾造粒得到的颗粒的粒径为50～180μm，颗粒的比重为
1.25-1.45克/厘米
，含水量≤0.4%。
[0021]
进一步地，在步骤S5中，控制坯料压制密度为3.0-3.5g/cm
。
[0022]
进一步地，步骤S6中烧结温度为950±20℃，烧结时间为5-6h；快速冷却时间控制在
10-15分钟内。
[0023]
进一步的，步骤S5中压制毛坯所需的压力可以通过以下公式计算：
[0024]
[0025]
其中，P为压制毛坯所需的压力，单位为Pa；
[0026]
ρ 为待压坯料的密度，单位为 g/cm
；
[0027]
无压力时粒料的孔隙率，单位为%；
[0028]
σ为单个金属颗粒的屈服应力，单位为N。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
(1)本发明提供的宽带高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯，通过调整主要成分配制而成
在配方中添加适量的CuO，可以提高镍锌铁氧体的致密度和饱和磁感应强度，降低
Bi 的矫顽力
由于其熔点低，可以在烧结过程中将其引入液相中，以帮助烧结并促进
密度；WO
可以很好地控制晶粒的微观形貌，减小晶粒尺寸，提高镍锌铁氧体的电磁性能；
合作
可提高镍锌铁氧体的电阻率，降低介电损耗；SiO
而CaO可以增加晶界层厚度，提高
晶界强度，同时减少材料损失。
[0031]
(2)本发明将Bi的主要成分和部分
混合球磨预烧，二次球磨并加入剩余
双
所有添加剂均添加两次。
能显著优化高镍锌铁氧体组织，使晶粒更加
均匀、明显提高镍锌铁素体的致密度，使镍锌铁素体获得较高的强度。
[0032]
(3)本发明的镍锌铁氧体毛坯，采用烧结后快速冷却的方式，可以阻止晶体的进一步长大。
长度，控制晶体尺寸，提高镍锌铁氧体的强度和表面硬度，增强镍锌铁氧体的抗热震性。
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中国
详细描述
[0033]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围
并不限定于下述实施方式。
[0034]
本发明实施例1-6和对比例1-4制备的镍锌铁氧体磁芯的成分如表1所示：
[0035]
表 1
[0036]
[0037]
实施例1-6镍锌铁氧体磁芯的制备方法：
[0038]
S1、混合球磨：按表1中主要成分Fe
、NiO、ZnO 和 CuO 的比例以及添加剂中的 Bi
配料后
湿球磨2.5h，得到混合物A；
[0039]
S2.预烧：将混合物A送入烧结炉进行预烧，温度为850℃，预烧时间为4小时。
预烧材料；
[0040]
S3、二次球磨：按照表1配比，向预烧料中添加添加剂Bi。
, 伍
、合作
、二氧化硅
，
将CaO进行二次球磨6h，控制二次球磨浆料粒径在3～5μm，得到混合物B；
[0041]
S4、造粒：在S3中添加混合料B固含量为S3中混合料B固含量的0.2%的聚乙烯醇
将固含量为0.1％的聚二甲基硅氧烷进行喷雾造粒，得到粒径为50～180μm的颗粒。
该材料的比重为1.35g/cm
约，水含量≤0.4%；
[0042]
S5.压制：将颗粒在粉末成型机上用特制的模具压制成坯料。
密度控制在3.2g/cm3
关于;
[0043]
S6.烧结：将毛坯送入烧结炉进行烧结，烧结温度为950℃，烧结时间为6小时。
完成后，将反应混合物迅速冷却，在12分钟内冷却至室温，即得到镍锌铁氧体磁芯。
[0044]
[0047] 比较例 1
[0045]
对比例1与实施例1的区别在于主要成分的配方不同，如表1所示，其余工艺完全相同。
手动的
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中国
相同的。
[0046]
[0047] 比较例 2
[0047]
对比例2与实施例1的区别在于混炼和球磨过程中没有添加Bi。
，全部在二次球磨过程中添加，
其余过程完全相同。
[0048]
[0067] 比较例 3
[0049]
对比实施例3与实施例1的区别在于Bi全部是在混炼和球磨过程中加入。
，在二次球磨过程中未添加，
其余过程完全相同。
[0050]
[0077] 比较例4
[0051]
对比实施例4与实施例1的区别在于烧结后，剩余的主要成分和
添加剂配方完全相同。
[0052]
性能测试
[0053]
对实施例1-6和对比例1-4得到的镍锌铁氧体磁芯进行如下性能测试：
[0054]
（1）初始磁导率μ
：在匝数N=20Ts条件下，镍锌铁氧化物
块体岩心的初始磁导率；
[0055]
（2）饱和磁感应强度Bs：在匝数N=20Ts条件下，镍锌
铁氧体磁芯的饱和磁感应强度Bs；
[0056]
（3）居里温度Tc：当匝数N=20Ts时，用HP-4284A LCR测试仪配合PHH-101高温
试验室，测试镍锌铁氧体磁芯的居里温度；
[0057]
（4）热冲击前强度：采用三点弯曲强度试验方法，
微机控制电子万能试验机对镍锌铁氧体磁芯的机械强度进行测试，采用下列公式计算：
[0058]
[0059]
式中R为镍锌铁氧体磁芯的机械强度，单位为MPa；R
是 NiZn 铁氧体磁芯的断裂载荷