一种传感器用热敏磁心

摘要

本发明公开了一种传感器用热敏磁心，以重量百分比计，其主要包括68-70%Fe2O3、13-17%ZnO、0.012-0.018%Nb2O5、0.03-0.08%Bi2O3、0.02-0.08%MoO3和0.01-0.04%CaCO3和余量的Mn3O4。该传感器用热敏磁心经过称量混合、一次化浆、一次喷雾造粒、预烧、砂磨、成分校正、二次喷雾造粒、成型和富氧烧结等步骤制成。采用上述组分及制备方法后，能使热敏磁心的初始磁导率高和烧结密度高，其中，初始磁导率能达到9000-12000，居里温度能达到120℃。烧结密度能达到4.9-5.1g/cm3，烧结后磁心强度高，不易碎。而且，热敏磁心的绕线应力小，电感跌落小。

权利要求

1.一种传感器用热敏磁心，其特征在于：所述传感器用热敏磁心主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3，其中，以重量百分比计，各组分含量分别如下：Fe2O3 68-70%；

ZnO 13-17%；

Nb2O5 0.012-0.018%；

Bi2O3 0.03-0.08%;

MoO3 0.02-0.08%;

CaCO3 0.01-0.04%；

Mn3O4 余量；

所述传感器用热敏磁心经过以下步骤制成：

第一步，称量混合：将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比，称取重量；

第二步，一次化浆：将第一步称量完成的粉料，加入搅拌机内，并补充适量的去离子水和加入重量为6-8%，浓度为10%的PVA溶液，然后搅拌均匀；

第三步，一次喷雾造粒：将第二步搅拌均匀的混合料，加入喷雾塔内，进行喷雾造粒；

第四步，预烧：将第三步喷雾造粒完成的粉料，送入预烧回转窑内，在880-910℃时进行预烧；

第五步，砂磨：将第四步预烧完成的粉料和去离子水，加入砂磨机内，然后按照比例加入Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3粉末，并加入重量为6-8%，浓度为10%的PVA溶液，砂磨12-16h，料浆比重在1.85-2.05；

第六步，成分校正：在砂磨结束前一小时，用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试，并将测得结果与设定值进行比较，然后添加适量所缺少成分；

第七步，二次喷雾造粒；

第八步，成型：将第七步完成的粉料添加适量硬脂酸锌，混合均匀后，用压机压制热敏磁心；

第九步，富氧烧结：将第八步压制完成的热敏磁心放置在富氧气氛中，进行富氧烧结。

2.根据权利要求1所述的传感器用热敏磁心，其特征在于：所述第六步中，成分校正时，以Fe2O3或Mn3O4的成分含量进行校正。

3.根据权利要求2所述的传感器用热敏磁心，其特征在于：所述第六步中，成分校正时，添加所缺少成分的含量不超过需校正重量的0.5-3%。

4.根据权利要求1所述的传感器用热敏磁心，其特征在于：所述第九步中，富氧气氛的富氧量为0.5-2.5%。

5.根据权利要求4所述的传感器用热敏磁心，其特征在于：所述第九步中，富氧气氛的富氧量为1-2%。

说明书

一种传感器用热敏磁心

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铁氧体材料，特别是一种传感器用热敏磁心。

背景技术

[0002] 热敏传感器是一类用来检测热学量(主要是温度)和实现与热过程相关的过程控制的传感器。热敏传感器除了具有检测温度等热学量的功能外，也被经常用来帮助实现与热过程相关的自动控制。 热敏传感器是温度传感器中的一种，虽然目前，温度传感器的种类繁多，但现在还是普遍认为，热敏传感器是最为有市场、最有潜能和最有发展前景的产品。

[0003] 2012年2月22日公开的第201110174152.X号中国发明专利，其发明创造的名称为“一种软磁铁氧体热敏磁芯及其制造方法”。该专利中，软磁铁氧体热敏磁芯的成分组成( 重量百分比) 含有ZnO 15％～ 20％、MgO 5％～ 8％、CuO 5％～ 10％、Bi2O3 0.001％～0.2％，其余为Fe2O3 以及不可避免的杂质，并采用下述方法制备：它是将含有ZnO15％～
20％、MgO 5％～ 8％、CuO 5％～ 10％、其余为Fe2O3 以及不可避免的杂质经配料混合；轧片；预烧；一次砂磨，二次砂磨；喷雾造粒；压制成形；烧结；研磨抛光成磁芯。

[0004] 上述专利申请中，由于添加了微量的添加剂Bi2O3 成分，故使得软磁铁氧体热敏磁芯的烧结温度降低，居里温度的范围变窄，故当该软磁铁氧体热敏磁芯作为热敏传感器使用时，该热敏传感器的控温范围小，温度调节较为精确。

[0005] 然而，上述专利申请，也仍然存在着如下不足：

[0006] 1. 由CuMgZn作为主要配方的软磁铁氧体热敏磁芯，其初始磁导率仅在1000左右，居里温度值也仅在100℃附近，应用领域范围小。

[0007] 2. 烧结时，ZnO挥发严重，软磁铁氧体热敏磁材料对频率的适用范围窄；

[0008] 3. 该申请中，软磁铁氧体热敏磁粉在配料混合加入PVA后，直接进行了轧片及预烧，PVA直接加入在原料干粉之中，容易使干粉团聚，从而造成加胶不均匀，加胶少的粉料或未加入胶水的干粉，在轧片机中将难以形成片料，成型压力不仅不能降低，还使得干粉被辊压的更细，细粉量增加，一方面会使烧结窑炉粘壁严重；另一方面，也会使最终粉料成品的合格率大大降低。

[0009] 2003年3月12日公开的申请号为02136872.4的中国发明专利，其发明创造的名称为“热敏锰锌铁氧体系列材料的制备方法”。该热敏锰锌铁氧体系列材料经过了配料、加水混合、预烧、粉粹、成型和烧结等步骤，由上述步骤制得的热敏锰锌铁氧体系列材料，磁导率温度变化的最大斜率能大于137/℃。由于此专利申请中采用了加水混合，也即湿混工艺，能使粉料混合较为均匀，然而，该专利申请，也存在着如下不足：

[0010] 1. 混合后的粉料直接进行了预烧，混合后的粉料仍然是粉状，预烧温度高，预烧3
后的粉料的磁性能较低，密度仅在4.5g/cm左右，烧结后磁心仍然脆和易碎。

[0011] 2. 初始磁导率低，仅在2000左右。

[0012] 3. 磁环绕线后，电感跌落严重，也即绕线应力大。

发明内容

[0013] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种传感器用热敏磁心，该传感器用热敏磁心的初始磁导率高，能达到9000-12000，居里温度能达到120℃。

[0014] 另外，本申请还提供一种传感器用热敏磁心，该传感器用热敏磁心烧结密度高，能3
达到4.9-5.1g/cm，烧结后磁心强度高，不易碎。

[0015] 进一步，本申请还提供一种传感器用热敏磁心，该传感器用热敏磁心的绕线应力小，电感跌落小。

[0016] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0017] 一种传感器用热敏磁心，传感器用热敏磁心主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3，其中，以重量百分比计，各组分含量分别如下：

[0018] Fe2O3 68-70%；

[0019] ZnO 13-17%；

[0020] Nb2O5 0.012-0.018%；

[0021] Bi2O3 0.03-0.08%;

[0022] MoO3 0.02-0.08%;

[0023] CaCO3 0.01-0.04%；

[0024] Mn3O4 余量；

[0025] 所述传感器用热敏磁心经过以下步骤制成：

[0026] 第一步，称量混合：将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比，称取重量；

[0027] 第二步，一次化浆：将第一步称量完成的粉料，加入搅拌机内，并补充适量的去离子水和重量为6-8%，浓度为10%的PVA溶液，然后搅拌均匀；

[0028] 第三步，一次喷雾造粒：将第二步搅拌均匀的混合料，加入喷雾塔内，进行喷雾造粒；

[0029] 第四步，预烧：将第三步喷雾造粒完成的粉料，送入预烧回转窑内，在880-910℃时进行预烧；

[0030] 第五步，砂磨：将第四步预烧完成的粉料和去离子水，加入砂磨机内，然后按照比例加入Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3粉末，并加入重量为6-8%，浓度为10%的PVA溶液，砂磨12-16h，料浆比重在1.85-2.05；

[0031] 第六步，成分校正：在砂磨结束前一小时，用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试，并将测得结果与设定值进行比较，然后添加适量所缺少成分；

[0032] 第七步，二次喷雾造粒；

[0033] 第八步，成型：将第七步完成的粉料添加适量硬脂酸锌，混合均匀后，用压机压制热敏磁心；

[0034] 第九步，富氧烧结：将第八步压制完成的热敏磁心放置在富氧气氛中，进行富氧烧结。

[0035] 所述第六步中，成分校正时，以Fe2O3或Mn3O4的成分含量进行校正。

[0036] 所述所述第六步中，成分校正时，添加所缺少成分的含量不超过需校正重量的0.5-3%。

[0037] 所述第九步中，富氧气氛的富氧量为0.5-2.5%。

[0038] 所述第九步中，富氧气氛的富氧量为1-2%。

[0039] 本发明采用上述组分后，具有如下有益效果：

[0040] 1. 初始磁导率高，能达到9000-12000，居里温度能达到120℃。

[0041] 2. 烧结密度高，能达到4.9-5.1g/cm3，烧结后磁心强度高，不易碎。

[0042] 3. 热敏磁心的绕线应力小，电感跌落小。

具体实施方式

[0043] 下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0044] 实施例1

[0045] 一种传感器用热敏磁心，传感器用热敏磁心主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3，其中，以重量百分比计，各组分含量分别如下：

[0046] Fe2O3 68%；

[0047] ZnO 13%；

[0048] Nb2O5 0.012%；

[0049] Bi2O3 0.03%;

[0050] MoO3 0.02%;

[0051] CaCO3 0.01%；

[0052] Mn3O4 余量。

[0053] 所述传感器用热敏磁心经过以下步骤制成：

[0054] 第一步，称量混合：将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比，称取重量。

[0055] 第二步，一次化浆：将第一步称量完成的粉料，加入搅拌机内，并补充适量的去离子水和重量为6%，浓度为10%的PVA溶液，然后搅拌均匀。

[0056] 第三步，一次喷雾造粒：将第二步搅拌均匀的混合料，加入喷雾塔内，进行喷雾造粒。

[0057] 第四步，预烧：将第三步喷雾造粒完成的粉料，送入预烧回转窑内，在880℃时进行预烧。

[0058] 第五步，砂磨：将第四步预烧完成的粉料和去离子水，加入砂磨机内，然后按照比例加入Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3粉末，并加入重量为6%，浓度为10%的PVA溶液，砂磨12h，料浆比重在1.85-2.05。

[0059] 第六步，成分校正：在砂磨结束前一小时，用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试，并将测得结果与设定值进行比较，然后添加适量所缺少成分。成分校正时，以Fe2O3或Mn3O4的成分含量进行校正；而且，添加所缺少成分的含量不超过需校正重量的0.5-3%。

[0060] 第七步，二次喷雾造粒。

[0061] 第八步，成型：将第七步完成的粉料添加适量硬脂酸锌，混合均匀后，用压机压制热敏磁心。

[0062] 第九步，富氧烧结：将第八步压制完成的热敏磁心放置在富氧气氛中，进行富氧烧结。

[0063] 富氧气氛的富氧量为0.5-3%。

[0064] 实施例2

[0065] 一种传感器用热敏磁心，传感器用热敏磁心主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3，其中，以重量百分比计，各组分含量分别如下：

[0066] Fe2O3 69%；

[0067] ZnO 15%；

[0068] Nb2O5 0.016%；

[0069] Bi2O3 0.06%；

[0070] MoO3 0.06%；

[0071] CaCO3 0.03%；

[0072] Mn3O4 余量。

[0073] 所述传感器用热敏磁心经过以下步骤制成：

[0074] 第一步，称量混合：将Fe2O3、ZnO和Mn3O4粉末按照配比，称取重量。

[0075] 第二步，一次化浆：将第一步称量完成的粉料，加入搅拌机内，并补充适量的去离子水和重量为7%，浓度为10%的PVA溶液，然后搅拌均匀。

[0076] 第三步，一次喷雾造粒：将第二步搅拌均匀的混合料，加入喷雾塔内，进行喷雾造粒。

[0077] 第四步，预烧：将第三步喷雾造粒完成的粉料，送入预烧回转窑内，在890℃时进行预烧。

[0078] 第五步，砂磨：将第四步预烧完成的粉料和去离子水，加入砂磨机内，然后按照比例加入Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3粉末，并加入重量为7%，浓度为10%的PVA溶液，砂磨12h，料浆比重在1.85-2.05。

[0079] 第六步，成分校正：在砂磨结束前一小时，用荧光分析法对第五步中的砂磨料浆中的成分进行测试，并将测得结果与设定值进行比较，然后添加适量所缺少成分。成分校正时，以Fe2O3或Mn3O4的成分含量进行校正；而且，添加所缺少成分的含量不超过需校正重量的0.5-3%。

[0080] 第七步，二次喷雾造粒。

[0081] 第八步，成型：将第七步完成的粉料添加适量硬脂酸锌，混合均匀后，用压机压制热敏磁心。

[0082] 第九步，富氧烧结：将第八步压制完成的热敏磁心放置在富氧气氛中，进行富氧烧结。

[0083] 富氧气氛的富氧量为0.5-2.5%。

[0084] 实施例3

[0085] 一种传感器用热敏磁心，传感器用热敏磁心主要包括Fe2O3、ZnO、Mn3O4、Nb2O5、Bi2O3、MoO3和CaCO3，其中，以重量百分比计，各组分含量分别如下：

[0086] Fe2O3 70%；

[0087] ZnO 17%；

[0088] Nb2O5 0.018%；

[0089] Bi2O3 0.08%;