CN104072118A - 一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺 - Google Patents

一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺，其原料包括：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为(53～56)：(38～41)：(5～8)，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为20～70ppm、100～800ppm、0～500ppm、0～2000ppm、0～500ppm、0～2400ppm、0～500ppm、100～500ppm、0～500ppm；在制备过程中，根据配比称取各原料，然后通过混合、振磨、整形、预烧、粉碎、制浆、制粉、调湿、成型、烧结、研磨多工艺步骤的相互配合，得到铁氧体材料。

Description

一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于磁芯材料技术领域，尤其涉及一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺。
背景技术
软磁铁氧体材料是一种电子工业基础材料，已广泛应用于自动控制、信息存储、磁记录头、电视、通讯等各个行业。锰锌铁氧体由于具有优良性能，尤其是既具有铁磁性而电阻率又很高的特性，其在高频无线电领域具有广泛的应用，用于制造各种电感器、电子变压器、扼流器、抑制器和滤波器。现有技术中，随着电子向高频化方向发展的速度不断加快，对磁性材料的高频磁芯损耗特性要求也越来越高，现有的软磁铁氧体材料已无法满足使用要求，需要进行改进。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种锰锌铁氧体材料及其制备工艺，在高频状态下其磁芯损耗低。。
本发明提出饿一种锰锌铁氧体材料，由以下原料组成：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为(53～56)：(38～41)：(5～8)，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为20～70ppm、100～800ppm、0～500ppm、0～2000ppm、0～500ppm、0～2400ppm、0～500ppm、100～500ppm、0～500ppm。
优选地，Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为54：39：6。
优选地，Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为55：40：7。
优选地，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为30～60ppm、200～700ppm、100～400ppm、400～1600ppm、100～400ppm、400～2000ppm、100～400ppm、200～400ppm、100～500ppm。
优选地，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为40～50ppm、300～600ppm、200～300ppm、800～1200ppm、200～300ppm、800～1600ppm、200～300ppm、250～350ppm、200～300ppm。
本发明还提出了一种锰锌铁氧体材料的制备工艺，按以下步骤进行制备：
S1：按配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为800～1050℃，预烧量为300～800Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。
本发明中，通过采用合适的Fe2O3、ZnO、MnO三者配比，一方面使得ZnO过量，从而大幅度提高初始磁导率，同时，配合以Fe2O3过量，也有助于提升初始磁导率，另一方面，调控了Fe2O3和ZnO的比例关系，可以是材料获得适合的居里温度；通过对添加SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3进行掺杂处理以提高材料的性能，其中，SiO2可以起到助溶作用，有效减低材料的损耗，CaCO3可以改善材料的高频性能并提高材料的磁导率，Nb2O5有助于降低材料的高频功率损耗，Co2O3可以降低材料内部的极化强度，促使畴壁位移，降低材料的矫顽力，V2O5可以细化晶粒，降低材料的气孔率，提升铁氧体的起始磁导率；通过对制备工艺进行优化，采用混合、振磨、整形、预烧、粉碎、制浆、制粉、调湿、成型、烧结、研磨多工艺步骤的相互配合，使得各成分作用能够充分发挥，从而获得高性能的锰锌铁氧体材料。
测试制得的锰锌铁氧体材料的各项性能，性能数据如表1所示。
上述表1中数据表明，本发明所公开的铁氧体材料具有良好的高频磁芯损耗特性。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
一种锰锌铁氧体材料，由以下原料组成：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为54：39：6，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为20ppm、400ppm、400ppm、2000ppm、100ppm、800ppm、400ppm、500ppm、100ppm；
根据上述原料配比，按以下步骤进行制备：
S1：按配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为900℃，预烧量为500Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。
实施例2
一种锰锌铁氧体材料，由以下原料组成：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为55：40：7，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为40ppm、600ppm、500ppm、200ppm、200ppm、1600ppm、500ppm、100ppm、200ppm；
根据上述原料配比，按以下步骤进行制备：
S1：按配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为900℃，预烧量为600Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。
实施例3
一种锰锌铁氧体材料，由以下原料组成：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为56：41：8，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO、Li2CO3的质量分数分别为55ppm、800ppm、100ppm、800ppm、400ppm、2400ppm、100ppm、300ppm、350ppm；
根据上述原料配比，按以下步骤进行制备：
S1：按配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为800℃，预烧量为300Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。
实施例4
一种锰锌铁氧体材料，其原料包括：
Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为53：38：5，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为70ppm、100ppm、300ppm、1600ppm、500ppm、200ppm、300ppm、500ppm、500ppm；
根据上述原料配比，按以下步骤进行制备：
S1：按配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为1050℃，预烧量为800Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。

Claims (6)

1.一种锰锌铁氧体材料，其特征在于，由以下原料组成：Fe2O3、ZnO、MnO、SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3，其中Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为(53～56)：(38～41)：(5～8)，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为20～70ppm、100～800ppm、0～500ppm、0～2000ppm、0～500ppm、0～2400ppm、0～500ppm、100～500ppm、0～500ppm。
2.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为54：39：6。
3.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，Fe2O3：MnO：ZnO的摩尔比为55：40：7。
4.根据权利要求2或3所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为30～60ppm、200～700ppm、100～400ppm、400～1600ppm、100～400ppm、400～2000ppm、100～400ppm、200～400ppm、100～500ppm。
5.根据权利要求4所述的锰锌铁氧体材料，其特征在于，以Fe2O3、ZnO、MnO三者质量和为基准，SiO2、CaCO3、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2、Li2CO3的质量分数分别为40～50ppm、300～600ppm、200～300ppm、800～1200ppm、200～300ppm、800～1600ppm、200～300ppm、250～350ppm、200～300ppm。
6.一种锰锌铁氧体材料的制备工艺，其特征在于，按以下步骤进行制备：
S1：根据权利要求1-5中任一项所述的原料配比称取各原料；
S2：将S1中称取的Fe2O3、ZnO、MnO、CaCO3、Li2CO3进行混合，得到混合物料；
S3：采用振磨机对S2中获得的混合物料进行振磨，得到振磨物料；
S4：通过轧片机对S3中获得的振磨物料进行轧片和整形处理，获得整形物料；
S5：利用马弗炉或回转窑对S4中获得的整形物料进行预烧处理，预烧温度为800～1050℃，预烧量为300～800Kg/hr，获得预烧物料；
S6：将S5中获得的预烧物料进行粗粉碎、细粉碎、制浆，获得待喷料液，其中，在制浆过程中加入S1中称取的SiO2、Nb2O5、Co2O3、V2O5、TiO2、CuO、ZrO2；
S7：通过喷雾干燥机将S6中获得的待喷料液制成铁氧体材料粉体；
S8：将S7中获得的铁氧体材料粉体进行粉料调湿、成型、烧结、研磨、清洁，获得铁氧体材料。
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