CN102875138B - 一种高频钛合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：TiO2：0.45-0.8份；Fe2O3：58-68份；MnO：45-50份；ZnO：1-5份；CaCO3：0.4～0.6份；CuO：0.04-0.08份。本发明提出的高频钛合金材料，能够工作于高频环境且具有相当低功率损耗，具体地，高频钛合金材料在100℃、1MHz、30mT下功耗≤180mW/cm3；在100℃、3MHz、10mT下功耗≤290mW/cm3。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛合金材料，具体地，涉及一种高频钛合金材料。
背景技术
MnZn铁氧体磁芯广泛应用于国防科技、通信、计算机、雷达、广播电视、医疗及测量仪器、娱乐消费类电子产品、工业与办公自动化、汽车电子、照明等国民经济的基础产业。目前我国的绝大多数MnZn功率铁氧体材料仅能工作于1MHz以下，为数不多的几种能工作于此频率的铁氧体，却具有非常大的功耗，如现有技术生产的MnZn功率铁氧体功耗都在300mW/cm3以上（1MHz 30mT 100℃），极大地制约了我国开关电源向高频化方向的发展，随着开关电源技术的提升和新产品开发，迫切需要能够工作于1～3MHz且功率损耗很低的MnZn铁氧体材料。另外，现有技术中MnZn铁氧体的烧结温度一般在1300-1400℃，耗能高、污染大，已经与当前的低碳生活格格不入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种能够工作于高频环境且具有相当低功率损耗的高频钛合金材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.45-0.8份；Fe2O3：58 -68份；MnO：45-50份；ZnO：1-5份；CaCO3：0.4～0.6份；CuO：0.04-0.08份。
优选地，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.6-0.7份；Fe2O3：60 -62份；MnO：48-50份；ZnO：2-4份；CaCO3：0.45～0.5份；CuO：0.05-0.07份。
优选地，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.65份；Fe2O3：61份；MnO：49份；ZnO：3份；CaCO3：0.48份；CuO：0. 06份。
具体地，所述高频钛合金材料在100℃、1MHz、30mT下功耗≤180mW/cm3；在100℃、3MHz、10mT下功耗≤290mW/cm3。
本发明提出的高频钛合金材料，其低温烧结工艺包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20~30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料。
本发明所提出的高频钛合金材料具有以下有益效果：
1.本发明所提出的高频钛合金材料用于3MHz的工作条件，安全稳定，填补了国内的几乎没有完全适用于此工作频率下的磁体空白，同时，在此工作频率下，本发明具有明显较低的功耗，远远低于普通的铁氧体。
2.本发明制备的高频钛合金材料的初始磁导率为800-1200 H∕M。
3.本发明应用低温烧结工艺，烧结温度明显低于现有技术中的烧结工艺，对于节省能源和环境保护具有重要意义，同时，经过具体应用和测定，在此低温烧结工艺下，按照本发明的配方比例制造出的产品性能明显比较优越。
具体实施方式
实施例1
高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.45份；Fe2O3：58份；MnO：45份；ZnO：1份；CaCO3：0.4份；CuO：0.04份。
本实施例提出的高频钛合金材料，其低温烧结工艺包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20~30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料。
通过以上原料配方和制备方法制得的高频钛合金材料与普通MnZn铁氧体在相同工作条件下功耗对比如下：
工作条件为100℃、1MHz、30mT时：
本发明的功耗： 180mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗：325 mW/cm3
工作条件为100℃、3MHz、10mT时：
本发明的功耗： 290mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗： 520 mW/cm3。
实施例2
高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：
TiO2： 0.8份；Fe2O3： 68份；MnO： 50份；ZnO： 5份；CaCO3： 0.6份；CuO： 0.08份。
本实施例提出的高频钛合金材料，其低温烧结工艺包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20~30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料。
通过以上原料配方和制备方法制得的高频钛合金材料与普通MnZn铁氧体在相同工作条件下功耗对比如下：
工作条件为100℃、1MHz、30mT时：
本发明的功耗： 160mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗：325 mW/cm3
工作条件为100℃、3MHz、10mT时：
本发明的功耗： 280mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗： 520 mW/cm3。
实施例3
高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.65份；Fe2O3：61份；MnO：49份；ZnO：3份；CaCO3：0.48份；CuO：0. 06份。
本实施例提出的高频钛合金材料，其低温烧结工艺包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20~30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料。
通过以上原料配方和制备方法制得的高频钛合金材料与普通MnZn铁氧体在相同工作条件下功耗对比如下：
工作条件为100℃、1MHz、30mT时：
本发明的功耗： 160mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗：325 mW/cm3
工作条件为100℃、3MHz、10mT时：
本发明的功耗： 270mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗： 520 mW/cm3。
实施例4
高频钛合金材料，包括以下重量份的组分：
TiO2：0.67份；Fe2O3：60份；MnO：49份；ZnO：2份；CaCO3：0.49份；CuO：0. 07份。
本实施例提出的高频钛合金材料，其低温烧结工艺包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20~30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料。
通过以上原料配方和制备方法制得的高频钛合金材料与普通MnZn铁氧体在相同工作条件下功耗对比如下：
工作条件为100℃、1MHz、30mT时：
本发明的功耗： 160mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗：325 mW/cm3
工作条件为100℃、3MHz、10mT时：
本发明的功耗： 280mW/cm3；
普通MnZn铁氧体的功耗： 520 mW/cm3。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1. 一种高频钛合金材料的低温烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取原料加入砂磨机中，砂磨20～30 分钟；砂磨后抽入搅拌机中，加入PVA溶液，搅拌，进行喷雾干燥；将干燥好的红色粉料在1000℃的温度下预烧2 小时，得到预烧料；所述原料包括以下重量份的组分：TiO2：0.65份；Fe2O3：61份；MnO：49份；ZnO：3份；CaCO3：0.48份；CuO：0.06份；
（2）重复步骤（1），进行二次喷雾造粒，得到颗粒料；
（3）低温烧结：用压机将颗粒料压制为生坯，以50℃∕h的速度升温至1300℃ ，在7%的氧分压下保温烧结6 小时，得到所需材料；所述高频钛合金材料在100℃、1MHz、30mT下功耗≤180mW/cm3；在100℃、3MHz、10mT下功耗≤290mW/cm3。
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