高強(qiáng)度低損耗高q值汽車加熱用磁條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，該汽車加熱用磁條在100KHz200mT且溫度為100℃時(shí)的損耗為420～465kw/m3，密度為5.0～5.5g/cm3，Q值為100～150；所述磁條包括主體體系和摻雜體系，所述摻雜體系占所述主體體系重量百分?jǐn)?shù)的0.3～0.5%；所述主體體系包括Fe2O3、MnO和ZnO；所述摻雜體系包括CaCO3、Li2CO3、納米SiO2、CuO、Nb2O5、Co2O3和NiO。本發(fā)明通過(guò)主體體系原料配比的合理配置、摻雜體系的優(yōu)化和燒結(jié)工藝的設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品的密度、機(jī)械強(qiáng)度和Q值，所制備的磁條具有粒徑尺寸均勻、一致性好，氣孔率低，密度高，無(wú)微觀異相晶粒和宏觀異相等優(yōu)點(diǎn)，在中低頻使用時(shí)的損耗小，Q值高，能夠滿足日益提高的汽車加熱系統(tǒng)的性能要求。
【專利說(shuō)明】高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Mn-Zn系鐵氧體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性材料作為在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的功能材料，其產(chǎn)量和使用量已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)發(fā)展程度的標(biāo)志之一，特別是功率鐵氧體，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域不斷發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
[0003]目前，隨著汽車行業(yè)及電磁感應(yīng)技術(shù)的快速發(fā)展，利用交變磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)加熱在汽車加熱系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)也對(duì)應(yīng)用于這種汽車加熱系統(tǒng)中的磁體或磁條的要求更為嚴(yán)格。上述磁體或磁條通常為功率鐵氧體，衡量其性能優(yōu)劣的指標(biāo)包括初始磁導(dǎo)率、功率消耗、飽和磁通密度、機(jī)械強(qiáng)度及在感應(yīng)系統(tǒng)中的Q值。在汽車加熱系統(tǒng)中，通常要求功率鐵氧體具備高的機(jī)械強(qiáng)度，以適應(yīng)汽車運(yùn)行的顛簸及露天氣候環(huán)境的變化；具備較高的Q值和較低的功率損 耗。
[0004]近年來(lái)，常用的汽車加熱用磁條的初始磁導(dǎo)率為1480~1520 ;磁轉(zhuǎn)變溫度，即居里溫度為275~285°C，在IOOKHz 200mT及100°C時(shí)的功率損耗為520~550kw/m3，其損耗仍然較大，不能滿足對(duì)汽車加熱系統(tǒng)日益提高的性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，能夠顯著提高磁條的強(qiáng)度，降低其損耗和Q值，滿足汽車加熱的性能需求。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，該汽車加熱用磁條在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為420~465kw/m3,密度為5. O~5. 5g/cm3,Q值為100~150 ;所述磁條包括主體體系和摻雜體系，所述摻雜體系占所述主體體系重量百分?jǐn)?shù)的O. 3~O. 5% ;所述主體體系包括Fe203、MnO和ZnO ;所述摻雜體系包括CaC03、Li2CO3、納米Si02、CuO、Nb2O5, Co2O3和NiO ;所述主體體系的摩爾百分含量為Fe2O3 58~60%、MnO 34~36%、ZnO 5~6% ;所述摻雜體系相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 1000~2000ppm、Li2CO3 50~200ppm、納米SiO250 ~500ppm、Cu0 800 ~1500ppm、Nb205 500 ~1000ppm、Co203 100 ~1000ppm、Ni0 3000 ~5000ppm。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述汽車加熱用磁條在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為450kw/m3，密度為5. 2g/cm3，Q值為120。
[0008]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述主體體系的摩爾百分含量為Fe2O3 59%、MnO35%、ZnO 5. 8% ;所述摻雜體系相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 1300ppm、Li2CO3 120ppm、納米 SiO2 300ppm、CuO lOOOppm、Nb2O5 800ppm、Co2O3 600ppm、NiO 4000ppm。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述納米SiO2的粒徑為30~50nm。[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱料：按配方準(zhǔn)確稱取主體體系和摻雜體系中的各原料備用；
(2)制備主體體系：將已稱量的主體體系中的三種原料置于轉(zhuǎn)速為50~55轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合20~25min，然后將混合物料轉(zhuǎn)入溫度為900°C的電熱式回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒55~60min，最后置于震動(dòng)頻率為30~40次/分，振幅為3~4mm的震動(dòng)球磨機(jī)中粉碎10~15min，得到平均物料直徑為O. 55~O. 65 μ m的主體體系混合物；
(3)制備混合體系：將步驟（2)中得到的主體體系混合物和步驟（I)中稱量好的摻雜體系中的各原料放入磨砂機(jī)中，然后依次加入占物料總重量I~I. 5倍的水、0.01~0.05倍的分散劑和8~10%的濃度為15~18%聚乙醇水溶液，啟動(dòng)磨砂機(jī)，以30~40轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速磨砂90~120min，得到粒徑為O. 50~O. 60 μ m的主體體系和摻雜體系的混合料漿；
(4)制備坯塊及成型：將步驟（3)中得到的料漿噴霧造粒，并壓制成所需形狀坯塊，然后連同模具轉(zhuǎn)入窯爐燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：從室溫升至800°C，保溫120min，再繼續(xù)升溫至IlOO0C，保溫60min，最后升溫至1350°C，在5~10%的氧氣濃度下保溫?zé)Y(jié)3~4h，然后在惰性氣氛下降至室溫，得到高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
[0011]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟（4 )中，所述坯塊形狀為圓柱體或多邊形實(shí)心體。
[0012]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中,所述步驟（4)中，所述惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣或氬氣?[0013]本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，通過(guò)主體體系原料配比的合理配置、摻雜體系的優(yōu)化和燒結(jié)工藝的設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品的密度、機(jī)械強(qiáng)度和Q值，所制備的磁條具有粒徑尺寸均勻、一致性好，氣孔率低，密度高，無(wú)微觀異相晶粒和宏觀異相等優(yōu)點(diǎn)，在中低頻使用時(shí)的損耗小，Q值高，能夠滿足日益提高的汽車加熱系統(tǒng)的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例包括：
一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，該汽車加熱用磁條在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為420~465kw/m3，密度為5. O~5. 5g/cm3，Q值為100~150 ;所述磁條包括主體體系和摻雜體系,所述摻雜體系占所述主體體系重量百分?jǐn)?shù)的O. 3~O. 5% ;所述主體體系包括Fe203、Mn0和ZnO ;所述摻雜體系包括CaC03、Li2C03、納米Si02、Cu0、Nb205、Co203和NiO ;所述主體體系的摩爾百分含量為Fe2O3 58~60%、MnO 34~36%、ZnO 5~6% ;所述摻雜體系相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 1000~2000ppm、Li2CO3 50~200ppm、納米 SiO2 50 ~500ppm、CuO 800 ~1500ppm、Nb2O5 500 ~lOOOppm、Co2O3 100 ~lOOOppm、NiO 3000 ~5000ppm。
[0016]實(shí)施例I
(I)稱料：準(zhǔn)確稱取主體體系中的Fe2O3 58mol%、Mn0(原材料為Mn304)36mol%、Zn0 6mol%和慘雜體系中的CaCO3 1000ppm、Li2C03 50ppm、納米SiO2 500ppm、Cu0 800ppm>Nb2O5 500ppm、Co2O3 100ppm、Ni0 3000 備用；
(2)制備主體體系：將已稱量的主體體系中的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合25min,然后將混合物料轉(zhuǎn)入溫度為900°C的電熱式回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒55min,最后置于震動(dòng)頻率為30次/分,振幅為3~4mm的震動(dòng)球磨機(jī)中粉碎IOmin,得到平均物料直徑為O. 65 μ m的主體體系混合物；
(3)制備混合體系：將步驟（2)中得到的主體體系混合物和步驟（I)中稱量好的摻雜體系中的CaC03、Li2CO3、納米Si02、CuO、Nb2O5, Co2O3和NiO各原料放入磨砂機(jī)中，然后依次加入占物料總重量I. 5倍的水、0.01倍的分散劑和8%的濃度為18%的聚乙醇水溶液，啟動(dòng)磨砂機(jī)，以30轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速磨砂120min,得到粒徑為O. 60 μ m的主體體系和摻雜體系的混合料漿；
(4)制備坯塊及成型：將步驟（3)中得到的料漿噴霧造粒，并壓制成圓柱體或多邊形實(shí)心體等所需形狀坯塊，然后連同模具轉(zhuǎn)入窯爐燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：從室溫升至800°C，保溫120min,再繼續(xù)升溫至1100°C，保溫60min，最后升溫至1350°C，在10%的氧氣濃度下保溫?zé)Y(jié)3h，然后在惰性氣氛下降至室溫，得到高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
[0017]上述方法制備的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，采用相對(duì)應(yīng)獲得的磁環(huán)進(jìn)行性能測(cè)試，在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為420kw/m3，密度為5. 2g/cm3，Q值為 100。
[0018]實(shí)施例2
(1)稱料：準(zhǔn)確稱取主體體系中的Fe2O360mol%、MnO (原材料為Mn3O4) 34mol%、ZnO5mol% 和摻雜體系中的 CaCO3 2000ppm、Li2CO3 200ppm、納米 SiO2 50ppm、CuO 1500ppm、Nb2O5lOOOppm、Co2O3 lOOOppm、NiO 5000ppm 備用；` (2)制備主體體系：將已稱量的主體體系中的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為55轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合20min,然后將混合物料轉(zhuǎn)入溫度為900°C的電熱式回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒60min,最后置于震動(dòng)頻率為40次/分,振幅為3~4_的震動(dòng)球磨機(jī)中粉碎15min,得到平均物料直徑為0. 55 μ m的主體體系混合物；
(3)制備混合體系：將步驟（2)中得到的主體體系混合物和步驟（I)中稱量好的摻雜體系中的CaC03、Li2CO3、納米Si02、CuO、Nb2O5, Co2O3和NiO各原料放入磨砂機(jī)中，然后依次加入占物料總重量I. 5倍的水、0. 01倍的分散劑和10%的濃度為15%的聚乙醇水溶液，啟動(dòng)磨砂機(jī)，以40轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速磨砂90min,得到粒徑為0. 50 μ m的主體體系和摻雜體系的混合料漿；
(4)制備坯塊及成型：將步驟（3)中得到的料漿噴霧造粒，并壓制成圓柱體或多邊形實(shí)心體等所需形狀坯塊，然后連同模具轉(zhuǎn)入窯爐燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：從室溫升至800°C，保溫120min，再繼續(xù)升溫至1100°C，保溫60min，最后升溫至1350°C，在5%的氧氣濃度下保溫?zé)Y(jié)4h，然后在惰性氣氛下降至室溫，得到高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
[0019]上述方法制備的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，采用相對(duì)應(yīng)獲得的磁環(huán)進(jìn)行性能測(cè)試，在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為450kw/m3，密度為5. Og/cm3，Q值為 120。
[0020]實(shí)施例3
(I)稱料：準(zhǔn)確稱取主體體系中的Fe2O3 59mol%、MnO (原材料為Mn3O4) 35mol%、ZnO5.8mol% 和摻雜體系中的 CaCO3 1300ppm、Li2CO3 120ppm、納米 SiO2 300ppm、CuO lOOOppm、Nb2O5 800ppm、Co2O3 600ppm、NiO 4000ppm 備用；
(2)制備主體體系：將已稱量的主體體系中的Fe203、Mn0和ZnO三種原料置于轉(zhuǎn)速為55轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合20min,然后將混合物料轉(zhuǎn)入溫度為900°C的電熱式回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒60min,最后置于震動(dòng)頻率為40次/分,振幅為3~4_的震動(dòng)球磨機(jī)中粉碎15min,得到平均物料直徑為O. 50 μ m的主體體系混合物；
(3)制備混合體系：將步驟（2)中得到的主體體系混合物和步驟（I)中稱量好的摻雜體系中的CaC03、Li2CO3、納米Si02、CuO、Nb2O5, Co2O3和NiO各原料放入磨砂機(jī)中，然后依次加入占物料總重量I. 5倍的水、0.01倍的分散劑和10%的濃度為15%的聚乙醇水溶液，啟動(dòng)磨砂機(jī)，以40轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速磨砂90min,得到粒徑為O. 60 μ m的主體體系和摻雜體系的混合料漿；
(4)制備坯塊及成型：將步驟（3)中得到的料漿噴霧造粒，并壓制成圓柱體或多邊形實(shí)心體等所需形狀坯塊，然后連同模具轉(zhuǎn)入窯爐燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：從室溫升至800°C，保溫120min，再繼續(xù)升溫至1100°C，保溫60min，最后升溫至1350°C，在8%的氧氣濃度下保溫?zé)Y(jié)4h，然后在惰性氣氛下降至室溫，得到高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
[0021]上述方法制備的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，采用相對(duì)應(yīng)獲得的磁環(huán)進(jìn)行性能測(cè)試，在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為465kw/m3，密度為5. 5g/cm3，Q值為 150。
[0022]以上所述 僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，其特征在于，該汽車加熱用磁條在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為420~465kw/m3，密度為5. O~5. 5g/cm3，Q值為100~150 ;所述磁條包括主體體系和摻雜體系，所述摻雜體系占所述主體體系重量百分?jǐn)?shù)的O. 3~O. 5% ;所述主體體系包括Fe203、Mn0和ZnO ;所述摻雜體系包括CaC03、Li2C03、納米SiO2, CuO, Nb2O5, Co2O3和NiO ;所述主體體系的摩爾百分含量為Fe2O3 58~60%、MnO 34~.36%、ZnO 5~6% ;所述摻雜體系相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為CaCO3 1000~.2000ppm、Li2CO3 50 ~200ppm、納米 SiO2 50 ~500ppm、CuO 800 ~1500ppm、Nb2O5 500 ~.lOOOppm、Co2O3 100 ~1000ppm、Ni0 3000 ~5000ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，其特征在于，所述汽車加熱用磁條在IOOKHz 200mT且溫度為100°C時(shí)的損耗為450kw/m3，密度為5. 2g/cm3，Q值為120。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，其特征在于，所述主體體系的摩爾百分含量為Fe2O3 59%、MnO 35%、ZnO 5. 8% ;所述摻雜體系相對(duì)于所述第一組分的總重量的添加量為 CaCO3 1300ppm、Li2CO3 120ppm、納米 SiO2 300ppm、CuO lOOOppm、Nb2O5800ppm、Co2O3 600ppm、NiO 4000ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條，其特征在于，所述納米SiO2的粒徑為30~50nm。
5.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)稱料：按配方準(zhǔn)確稱取主體體系和摻雜體系中的各原料備用； (2)制備主體體系：將已稱量的主體體系中的三種原料置于轉(zhuǎn)速為50~55轉(zhuǎn)/min的混合機(jī)中攪拌混合20~25min，然后將混合物料轉(zhuǎn)入溫度為900°C的電熱式回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒55~60min，最后置于震動(dòng)頻率為30~40次/分，振幅為3~4mm的震動(dòng)球磨機(jī)中粉碎10~15min，得到平均物料直徑為0. 55~0. 65 μ m的主體體系混合物； (3)制備混合體系：將步驟（2)中得到的主體體系混合物和步驟（I)中稱量好的摻雜體系中的各原料放入磨砂機(jī)中，然后依次加入占物料總重量I~I. 5倍的水、0. 01~0. 05倍的分散劑和8~10%的濃度為15~18%聚乙醇水溶液，啟動(dòng)磨砂機(jī)，以30~40轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速磨砂90~120min，得到粒徑為0. 50~0. 60 μ m的主體體系和摻雜體系的混合料漿； (4)制備坯塊及成型：將步驟（3)中得到的料漿噴霧造粒，并壓制成所需形狀坯塊，然后連同模具轉(zhuǎn)入窯爐燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：從室溫升至800°C，保溫120min，再繼續(xù)升溫至IlOO0C，保溫60min，最后升溫至1350°C，在5~10%的氧氣濃度下保溫?zé)Y(jié)3~4h，然后在惰性氣氛下降至室溫，得到高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條的制備方法，其特征在于，所述步驟（4)中，所述坯塊形狀為圓柱體或多邊形實(shí)心體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低損耗高Q值汽車加熱用磁條的制備方法，其特征在于，所述步驟（4)中,所述惰性氣氛為氮?dú)?、氦氣或氬氣?br> 【文檔編號(hào)】C04B35/26GK103755335SQ201410004280
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】柯宇翔, 張曉明, 徐良保 申請(qǐng)人:蘇州冠達(dá)磁業(yè)有限公司