本發明涉及錳鋅鐵氧體材料領域，特別是涉及一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片及其制備方法。
背景技術：
隨著跨領域電子設備產業的高速發展，產業設備、集成制造裝備、多功能通信媒體，汽車電子設備越來越多的應用了基于電磁感應的無線充電技術，而其中最關鍵的技術在于嵌套的軟磁鐵氧體磁片。軟磁鐵氧體由于其成本方面的優勢，越來越多的軟磁在替換傳統永磁的同時，良好的配合特性也能幫助實現元器件更好的特性。
電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片可廣泛應用于無線通訊，智能電表終端、工業集成設備等電子設備技術中，可以做通信設備、測控儀器、家用電器及新型節能燈具等中的寬帶變壓器、脈沖變壓器、電感器、濾波器、共模扼流圈及傳輸系統中的接口變壓器、隔離變壓器等。
磁性材料在濾波器、開關電源及變壓器應用電子產品中均占有部分體積并消耗部分能源。因此提高磁芯初始磁導率及頻率特性，使大功率產品向小型號、高效化發展，對我國電子產業結構調整，節能減排提供有效幫助。但現有的鐵氧體磁片在變壓器的應用中還存在諸多不足之處，如高低溫度下的磁導率特性、溫度特性、飽和磁通密度特性及磁芯致密化程度等不滿足要求。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片及其制備方法，能夠解決現有鐵氧體磁片存在的上述不足之處。
為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o350～56mol%、mno36～42mol%、zno5～10mol%；相對于所述主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco31500～2500ppm、bi2o3500～1500ppm、moo3300～3000ppm、co2o3800～1500ppm、k2co3100～800ppm、tio250～500ppm、p2o530～300ppm、v2o550～500ppm。
在本發明一個較佳實施例中，所述fe2o3和zno的純度為95%以上。
在本發明一個較佳實施例中，所述錳鋅鐵氧體磁片的最小厚度為0.35mm。
為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將步驟（1）中稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先進行混合預燒，再進行研磨處理，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結架上按一定的空間間距進行單層排坯處理，并在坯料的底部墊配燒結墊片，在燒結墊片與磁片坯料之間鋪撒一層剛玉砂；
（5）燒結處理：將步驟（4）中經排坯后的磁片坯料置入燒結窯爐內，在平衡氣氛下燒結成型；
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（2）中，所述混合預燒的條件為：溫度400～500℃，時間5～15min；所述混合研磨在行星球磨機中進行，每次研磨時間為5～15min。
在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（4）中，所述磁片坯料的空間間距為1～1.5cm。
在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（5）中，所述燒結的工藝條件為：在5～8%氮氣含量的平衡氣壓下，先以30～50℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以30～50℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫。
本發明的有益效果是：本發明經科學的材料配方設計、燒結工藝及窯爐氣氛優化等措施，使得制備的錳鋅鐵氧體磁片的致密化程度，經研磨后具有抗折強度高，不易破損和變形的特點，且磁片的居里溫度高，具有良好的溫升特性，溫度曲線平坦、工作環境適應性強，可為用戶提供使用領域更廣泛，體積更小，更高效，損耗低的電源設備，具有良好的應用前景。
具體實施方式
下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
本發明實施例包括：
實施例1
一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o350mol%、mno42mol%、zno8mol%；其中，fe2o3和zno均為高純度，其純度為95%以上，mno來自大比表面積的mn3o4。
相對于主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco31500ppm、bi2o3500ppm、moo3300ppm、co2o3800ppm、k2co3800ppm、tio250ppm、p2o530ppm、v2o5200ppm。其中，通過增加caco3的參雜量提高鐵氧體的機械強度；通過co2o3和v2o5的加入有效改善磁片的電磁感應性能。
上述電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將上述稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先在400℃下混合預燒15min，再在行星球磨機中研磨處理5～15min，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結架上按1cm的空間間距（即前后左右間距）進行單層排坯處理，并在底層墊配燒結墊片，再在燒結墊片與磁片坯料之間撒一層剛玉砂，墊片下方設計多方向的槽口；磁片之間的空間間距及墊片的結構設計均便于熱氣流流通，從而使整個磁片在燒結窯爐中的受熱程度均勻，可有效保證磁片的整體性能均一穩定；
（5）燒結處理：將步驟（4）中經排坯后的磁片坯料置入燒結窯爐內，在充分考慮節能及排膠、燒結均勻性及兼顧主成分及輔助成分特性的基礎上，按布萊克方程式設定氣氛曲線，并采用如下燒結工藝進行燒結：在5%氮氣含量的平衡氣壓下，先以50℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以50℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫。在增加v2o5的添加量的前提下，通過適當縮短燒結溫度及燒結保溫時間，在保證高溫功耗水平、提高tc及降低產品溫度系數的前提下降低了顆粒間的活性，一方面用于減少磁芯微觀間隙，增加飽和磁通密度，另一方面也間接提高了燒結后的產品強度。
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
實施例2
一種電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，包括主成分和輔助成分；所述主成分包括如下摩爾百分含量的組分：fe2o353mol%、mno42mol%、zno5mol%；其中，fe2o3和zno均為高純度，其純度為95%以上，mno來自大比表面積的mn3o4。
相對于主成分的總重量，所述輔助成分及其含量為：caco32500ppm、bi2o31500ppm、moo33000ppm、co2o31500ppm、k2co3100ppm、tio2500ppm、p2o530ppm、v2o5500ppm。其中，通過增加caco3的參雜量提高鐵氧體的機械強度；通過co2o3和v2o5的加入有效改善磁片的電磁感應性能。
上述電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片的制備方法，包括如下步驟：
（1）稱料：按配方稱取所述主成分和輔助成分；
（2）摻雜：將上述稱取的輔助成分先后分3次以上加入到稱取的主成分中，每次加入輔助成分后，將加入的輔助成分與主成分先在500℃下混合預燒5min，再在行星球磨機中研磨處理5～15min，最后將全部的輔助成分與主成分混合研磨得到平均粒徑為0.1～0.3μm的混合組分；
（3）壓制坯料：向步驟（2）中得到的混合料中先后加入去離子水和分散劑，攪拌成均一的漿料，再將所述漿料用專用模具壓制成磁片坯料；
（4）排坯：將步驟（3）中得到的坯料在燒結架上按1.5cm的空間間距（即前后左右間距）進行單層排坯處理，并在底層墊配燒結墊片，再在燒結墊片與磁片坯料之間撒一層剛玉砂，墊片下方設計多方向的槽口；磁片之間的空間間距及墊片的結構設計均便于熱氣流流通，從而使整個磁片在燒結窯爐中的受熱程度均勻，可有效保證磁片的整體性能均一穩定；
（5）燒結處理：將步驟（4）中經排坯后的磁片坯料置入燒結窯爐內，在充分考慮節能及排膠、燒結均勻性及兼顧主成分及輔助成分特性的基礎上，按布萊克方程式設定氣氛曲線，并采用如下燒結工藝進行燒結：在8%氮氣含量的平衡氣壓下，先以30℃/min的升溫速率從室溫升至1000℃，然后再以100℃/min的升溫速率升溫至1400℃，恒溫保持4.5h，然后再以30℃/min的降溫速率將至1100℃，恒溫保持1～2h，最后隨爐自然冷卻至室溫；其中，較長的保溫時間有助于達到降低磁片的高溫功耗水平、提高tc，降低產品溫度系數,使溫度曲線趨于平坦之目的。在增加v2o5的添加量的前提下，通過適當縮短燒結溫度及燒結保溫時間，在保證高溫功耗水平、提高tc及降低產品溫度系數的前提下降低了顆粒間的活性，一方面用于減少磁芯微觀間隙，增加飽和磁通密度，另一方面也間接提高了燒結后的產品強度。
（6）研磨處理，得到符合尺寸要求的錳鋅鐵氧體磁片。
上述方法得到的電磁感應無線充電用錳鋅鐵氧體磁片，具有較高的產品致密化程度，研磨后抗折強度高，不易破損和變形；磁片的研磨精度高，厚度最小可達0.35mm，其主要特點是具有良好的溫升特性，溫度曲線平坦，高溫功耗低、工作環境適應性強。經測試，具體性能特點如下：
1）性能層面，1.0khz，0.3v，25±3℃條件下，初始磁導率μi=2500±25%；
2）具有良好的溫度特性，溫度曲線平坦，適合工作溫度為-30～150℃；
3）居里溫度高，tc≥220℃；
4）高溫功耗低，100khz200mt100℃的功耗小于350kw/m3。
本發明適應目前跨領域電子設備產業的高速發展，可為用戶提供使用領域更廣泛，體積更小，更高效，損耗低的電源設備，并且能夠應用于與無線充電用線路板配合使用的設備設施，如無線通訊，智能電表終端、工業集成設備、海底電纜、光纜水下設備等特殊環境。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。