專利名稱：用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種納米技術領域的磁性材料，具體地說，是一種用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料。
背景技術：
現有的電子鎮流器所使用的磁性材料均為鐵芯材料，用于變壓器、各種電感等磁性元件，其材料特點是非晶或多晶形態，其中的無序或有序排列的晶粒尺寸至少大于0.1微米。通常，這些材料制成的磁性元器件大多都是為低功率或低強度照明燈鎮流器所設計，在用于高功率或高強度照明燈時通常出現功耗大、溫升高等問題，由此在使用中常常出現質量的穩定性與可靠性等問題。電子鎮流器雖然環保節能，但由于這些問題目前還無法在市場上與傳統的電感鎮流器競爭。在試用過程中，經常觀察到電子鎮流器由于溫升過高引起性能漂移甚至出現功率管擊穿與電容爆漿等質量穩定性與可靠性問題。另一方面，隨著科學技術的發展，新材料的研究和應用已經進入到納米技術領域。目前的納米材料包括各類磁性材料。在1988年，首先發現在鐵基非晶的基體中加入少量的銅和稀土，經適當溫度晶化退火后，獲得一種性能優異的具有超細晶粒(直徑約10nm)軟磁合金，后被稱為納米晶軟磁合金。納米磁性材料范圍很廣。除了以Fe為主體元素、含有Bi，Zr，Hf，Nb，Ta，V以及B，C，O，N等元素的納米晶軟磁材料外，還報道了納米線、納米管、納米薄膜等在某一個或兩個方向具有少于100納米尺度特征的納米材料。
經對現有技術的文獻檢索發現，美國專利公開號US6352650，申請日1998.09.07，專利名稱為錳-鋅鐵氧體及制造方法，該專利公開了一種在寬頻帶并且尤其是大約10kHz的低頻區上表現出高的初始磁導率的錳鋅鐵氧體，該材料的組分及其百分比為Fe2O350-56mol％、MnO 22-39mol％、ZnO 8-25mol％，平均晶粒尺寸500-150微米。該材料未涉及到對材料結構的納米化要求，因此，在高強度輝光放電照明使用中一直存在著溫升與功耗均較高的問題。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料，使其溫升從原來的120度降低到55度，功耗從原來的20瓦降低到不到5瓦，避免由于溫升較快較高引起的電容爆漿、功率管擊穿燈穩定性和可靠性問題。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50-60％，氧化錳24-38％，氧化鋅為5-25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
本發明可以通過以下方法制備熔體快淬法采用該法首先制成錳鋅鐵氧體合金薄帶，然后把薄帶轉繞或疊置成為環狀，進行熱處理使其內部結構納米晶粒化。化學合成法首先由鐵鹽溶液利用化學沉淀反應制備錳鋅鐵氧體的納米顆粒，然后通過壓鑄方法制備納米磁性材料。
本發明為高強度氣體放電燈(HID)電子鎮流器提供納米磁性材料，以取代目前使用的部分或全部的同類磁性材料，解決HID電子鎮流器技術與產品長期存在的溫升大、功率漂移等引起的可靠性與穩定性問題，并進一步降低功耗與體積重量。
材料尺寸要求大致相當于與磁相關的、具有小尺寸量子效應及界面效應的物理特征尺度，在這種尺度上，材料方能顯示傳統材料沒有的特性。在本發明中，材料中的晶粒尺寸小于40納米并為具有絕緣性能的材料，例如氧化硅等所包圍時，在很小的磁場下便能顯示有序的自旋性，顯示了極大的降低溫升和功耗的特性。以往的變壓器和其它電感器件的鐵芯在交流電通過其線圈時會發熱，能量以熱能的損耗，從而造成高的溫升和能耗。納米材料取代鐵芯制作的器件幾乎不發熱，溫升僅50攝氏度左右，故能量損耗極小，而且，器件可以做得很小，效率卻可提高到40％以上。
具體實施例方式
實施例1本發明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵51％，氧化錳36％，氧化鋅為5％，余量為硅，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒在一個方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實施例中得到的納米磁性材料進行各種性能測試，發現初始磁導率不小于6萬，最大磁導率大于40萬，優于未經過納米化處理的2000到5萬的初始磁導率與2萬到20萬的最大磁導率的原材料。將本實例中得到的納米磁性材料加工成磁環與電感器件，用于高強度輝光放電的電子鎮流器，發現電感器件與電子鎮流器溫升不超過55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒有使用本發明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發明的納米材料制備的電感與電子鎮流器的體積與重量均比傳統的產品50％的減少。
實施例2本發明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵60％，氧化錳38％，氧化鋅為11％，余量為硼，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒在一個方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實施例中得到的納米磁性材料進行各種性能測試，發現初始磁導率不小于6萬，最大磁導率大于40萬，優于未經過納米化處理的2000到5萬的初始磁導率與2萬到20萬的最大磁導率的原材料。將本實例中得到的納米磁性材料加工成磁環與電感器件，用于高強度輝光放電的電子鎮流器，發現電感器件與電子鎮流器溫升不超過55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒有使用本發明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發明的納米材料制備的電感與電子鎮流器的體積與重量均比傳統的產品50％的減少。
實施例3
本發明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50％，氧化錳24％，氧化鋅為25％，余量為鎳，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒在一個方向的尺寸小于40納米。
所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
將本實施例中得到的納米磁性材料進行各種性能測試，發現初始磁導率不小于6萬，最大磁導率大于40萬，優于未經過納米化處理的2000到5萬的初始磁導率與2萬到20萬的最大磁導率的原材料。將本實例中得到的納米磁性材料加工成磁環與電感器件，用于高強度輝光放電的電子鎮流器，發現電感器件與電子鎮流器溫升不超過55攝氏度，功耗低于5瓦，低于沒有使用本發明納米磁性材料的120攝氏度的溫升與20瓦的功耗。而且，由本發明的納米材料制備的電感與電子鎮流器的體積與重量均比傳統的產品50％的減少。
權利要求
1.一種用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料，其特征在于，組分及其摩爾百分比為氧化鐵50-60％，氧化錳24-38％，氧化鋅為5-25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。
2.根據權利要求1所述的用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。
3.根據權利要求1或2所述的用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料，其特征是，所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。
全文摘要
一種用于高強度輝光放電燈電子鎮流器的納米磁性材料，屬于納米技術領域。本發明的組分及其摩爾百分比為氧化鐵50－60％，氧化錳24－38％，氧化鋅為5－25％，余量為硅、硼、鎳中的任意一種或多種，由晶粒構成的多晶或非晶形態組成，所述的晶粒至少在某一方向的尺寸小于40納米。所述的晶粒，其形狀是以下的任意一種球形、多邊形、圓柱體狀、針狀。所述的晶粒，其重量百分比大于等于50％。本發明使溫升從原來的120度降低到55度，功耗從原來的20瓦降低到不到5瓦，避免由于溫升較快較高引起的電容爆漿、功率管擊穿燈穩定性和可靠性問題。
文檔編號B82B1/00GK1767088SQ200510029880
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月22日 優先權日2005年9月22日
發明者韓杰 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司