阅读说明：本技术 大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法 (Preparation method of magnetic core material of high-capacity high-frequency transformer unit ) 是由 詹建朝 于 2018-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法,包括以下制备步骤：(1)将Fe(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>3</Sub>·9H<Sub>2</Sub>0和Fe(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>2</Sub>·6H<Sub>2</Sub>O配置成水溶液,在40-60℃,pH11.0条件下反应得到磁性基质；(2)将(CH<Sub>3</Sub>COO)<Sub>2</Sub>Zn·2H<Sub>2</Sub>O、Cu(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>2</Sub>·3H<Sub>2</Sub>O、磁性基质、聚乙烯吡咯烷酮和碱液反应20-40min,然后加入铝酸镁,陈化4-8h,产物洗涤至中性,干燥得到磁性材料；(3)将磁性材料与100mL去离子水混合,然后加入改性剂,加热搅拌,抽滤,将沉淀物洗涤至中性,干燥后得到表面活化后的磁性材料；(4)取活化后的磁性材料,加入N,N-二甲基甲酰胺、聚酰胺酸,在氮气保护下进行反应,洗涤沉淀物,干燥后得到大容量高频变压器单元磁芯材料。本发明得到的大容量高频变压器单元磁芯材料有比重小、抗冲击性能和抗振荡性能较好。(The invention provides a preparation method of a magnetic core material of a high-capacity high-frequency transformer unit, which comprises the following preparation steps: (1) mixing Fe (NO) 3 ) 3 ·9H 2 0 and Fe (NO) 3 ) 2 ·6H 2 Preparing O into aqueous solution, and reacting at 40-60 deg.C and pH11.0 to obtain magnetic matrix; (2) will (CH) 3 COO) 2 Zn·2H 2 O、Cu(NO 3 ) 2 ·3H 2 Reacting O, the magnetic substrate, polyvinylpyrrolidone and alkali liquor for 20-40min, then adding magnesium aluminate, aging for 4-8h, washing the product to be neutral, and drying to obtain a magnetic material; (3) mixing a magnetic material with 100mL of deionized water, adding a modifier, heating, stirring, carrying out suction filtration, washing a precipitate to be neutral, and drying to obtain a surface-activated magnetic material; (4) and adding N, N-dimethylformamide and polyamic acid into the activated magnetic material, reacting under the protection of nitrogen, washing the precipitate, and drying to obtain the high-capacity high-frequency transformer unit magnetic core material. The invention obtains a high-capacity high-frequency transformerThe unit magnetic core material has the advantages of small specific gravity, good impact resistance and good oscillation resistance.)

大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法

技术领域

本发明涉及磁性材料，特别是涉及大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，高新技术得以广泛应用，对材料的性能要求也越来越高。电子器件向轻量化、小型化方向发展，对材料的选用需要进行多方面综合性能的考量，对于比重过大，难加工的材料在应用方面存在较大困难，因此有必要提高材料的加工性能和使用性能。磁性材料性能优异，在各个领域都得到了广泛的关注和研究。对磁性材料进行改性，可获得性能更加优异的新型材料。在材料合成过程中，引入改性物质，可以很好的改善磁性材料的磁性能。对材料进一步的物理和化学共混改性，提高其力学性能，并且得到的复合型材料实现了多功能的复合，协同增效，具有更广泛的应用前景。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明的目的是提供一种大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，得到的大容量高频变压器单元磁芯材料有比重小、轻质、易加工，并且抗冲击性能和抗振荡性能较好。

技术方案：

本发明提供了大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至40-60℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应20-40min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，搅拌20-40min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至70-90℃陈化4-8h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，加热至75-95℃机械搅拌1-3h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下进行反应，反应后自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

优选的，所述的大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，步骤(1)中Fe²⁺和Fe^{3 +}的摩尔比为1.4:2.5。

优选的，所述的大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，步骤(2)碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1。

优选的，所述的大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，步骤(3)中所述的改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成。

优选的，所述的大容量高频变压器单元磁芯材料的制备方法，反应温度为60-80℃，反应时间为8-12h。

有益效果：

本发明制备得到的大容量高频变压器单元磁芯材料有比重小、轻质、易加工，并抗冲击性能和抗振荡性能较好，在高频率范围内，其磁性能优越，1000HZ处的初使电导率为6.32，电导率受外界环境温度影响小，在-55℃-55℃内，μ_i的温度变化率仅为0.07％·℃^-1，性能稳定，有非常广泛的实际应用环境。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至60℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应20min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌40min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至70℃陈化8h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至75℃机械搅拌3h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至60℃，反应12h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

实施例2

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至40℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应40min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌20min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至90℃陈化4h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至95℃机械搅拌1h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至80℃，反应8h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

实施例3

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至55℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应25min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌35min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至75℃陈化7h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至80℃机械搅拌2.5h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至65℃，反应11h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

实施例4

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至45℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应35min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌25min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至85℃陈化5h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至90℃机械搅拌1.5h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至75℃，反应9h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

实施例5

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至50℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应30min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌30min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至80℃陈化6h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至85℃机械搅拌2h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至70℃，反应10h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)中不加铝酸镁。具体地说是：

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至60℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应20min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌40min，调整pH至11.0，将温度升高至70℃陈化8h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料；

(3)将步骤(2)中制备得到的20g磁性材料与100mL去离子水混合，然后加入1.2g改性剂，改性剂为硬脂酸钡和硬脂酸锌按照重量比1:2混合而成，加热至75℃机械搅拌3h，抽滤，将沉淀物洗涤至中性，然后在80℃下干燥2h得到表面活化后的磁性材料；

(4)取将步骤(3)中活化后的磁性材料27份加入到反应器中，加入36份N，N-二甲基甲酰胺，然后加入5份聚酰胺酸，在氮气保护下，逐渐升温至60℃，反应12h，自然冷却，将沉淀物用无水乙醇洗涤3次，再用清水洗涤3次，置于60℃下干燥24h，即得到大容量高频变压器单元磁芯材料。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于不进行改性。具体地说是：

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂0和Fe(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水，配置成40wt％的水溶液，使Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为1.4:2.5，然后加入到500mL三颈烧瓶中，不断搅拌并升温至60℃，逐滴加入25％的氨水，调节pH至11.0，搅拌反应20min，收集沉淀，反复洗涤至中性得到磁性基质；

(2)将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O按照Zn²⁺和Cu²⁺摩尔比2:1混合，再配制成硝酸盐水溶液加入到三颈烧瓶中，然后按照Fe²⁺和Zn²⁺摩尔比为0.2:1量取步骤(1)中磁性基质，加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，再加入体系总量3％的聚乙烯吡咯烷酮和碱液，碱液中CO₃ ^2-和Fe³⁺的摩尔比为2:1，OH^-与CO₃ ^2-摩尔比为3:1，搅拌40min，然后加入体系总量9％铝酸镁，调整pH至11.0，将温度升高至70℃陈化8h，利用磁分离装置分离产物，反复洗涤至中性，70℃干燥30h得到磁性材料即为大容量高频变压器单元磁芯材料。

将实施例1-5和对比例1-2中制备得到的大容量高频变压器单元磁芯材料进行性能测试：

抗温度冲击试验：按照DB2423.1、GB2923.2以及GB2423.22标准测试。用超声波探勘仪检测样品，无裂纹视为合格。

抗振动试验：按照GB2424.7-81，在频率范围60-2000Hz，振动加速度98.06m/s²(10g)，扫频时间双程/9min共10次，90min。测试外观是否有异常。

抗辐射及抗老化性能：将材料样品在室温下置于⁶⁰Co-γ射线放射源中心的铅制圆筒中，以15MGy/h的辐照量对样品进行连续1000h的辐照，再用NicolexMx-1型FT-IR分光光度计测定样品红外谱变化。

测试结果见下表：

表1

	抗温度冲击性能	抗振动性能
			实施例1	合格	无异常
实施例2	合格	无异常
			实施例3	合格	无异常
实施例4	合格	无异常
			实施例5	合格	无异常
对比例1	合格	无异常
			对比例2	合格	无异常

表2

由测试结果可知，本发明制备的得到的大容量高频变压器单元磁芯材料性能优良，实施例5中的制备方法是本发明中的最佳制备方法，按照实施例5中制备方法制备得到的磁芯材料具有很好的抗振荡和抗冲击性能，在高频率范围内，其磁性能优越，1000HZ处的初使电导率为6.32，电导率受外界环境温度影响小，在-55℃-55℃内，μ_i的温度变化率仅为0.07％·℃^-1，性能稳定，有非常广泛的实际应用环境。

本发明在磁性材料制备过程中添加了铝酸根离子，能够有效增强磁性材料的磁性能，在磁性材料表面进行进一步的改性，将聚酰胺酸复合到材料表面，使其与金属离子之间发生磁***换相互作用，提高材料的磁化强度。对比例1中未添加铝酸镁，对比例2中未进行表面改性，材料的性能都出现相应下降。