專利名稱：：Mn-Zn寬溫軟磁鐵氧體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬軟磁材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及Mn^Zn寬溫軟磁鐵氧體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今世界軟磁以Mn—Zn材料，如PC—30、PC40、PC50、PC95、西門子N47、N67、飛利浦3F3、FDK、H63B、H45C,各廠家以他們的材料特性作為基礎(chǔ)，國內(nèi)各廠家主要以PC30、PC40材料特性作為基準(zhǔn)，只有少數(shù)廠家可大批生產(chǎn)。國內(nèi)在軟磁材料開發(fā)與生產(chǎn)還比較落后。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種生產(chǎn)成本低，高導(dǎo)磁率，在常溫至IO(TC都有較低損耗的Mn—Zn鐵氧體材料。本發(fā)明公開了一種Mn—Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料，其主要原料的組成及配比為Fe203:6974wt%，優(yōu)選70-71wt%Mn304:2025wt%,優(yōu)選22wt%ZnO:610wt%，優(yōu)選7-8wt%Fe203、Mn304和ZnO之和為100%。本發(fā)明的Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料，經(jīng)由配料、原料混合、預(yù)燒、球磨、砂磨、噴霧造粒、壓型及燒結(jié)后制得，其中，砂磨時(shí)，添加輔助料與球磨后的混合料同時(shí)砂磨。上述輔助料選自CaC03、Si02、Nb05、Co203、NiO中的多種。較佳的，以F&03、ZnO和Mn3(^的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，輔助料含有下列組分及重量百分比為CaC030.02-0.04%，優(yōu)選0.02-0.03%Si020.001-0.005%，優(yōu)選0.002-0.003%Co2030.01-0.05%，優(yōu)選0.02-0.03%Ni00.01-0.03%較佳的，輔助料還含有NbA0.010.04%，優(yōu)選0.02-0.03%。本發(fā)明的Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料制備方法包括下列步驟配料、原料混合、預(yù)燒、球磨、砂磨、噴霧造粒、壓型及燒結(jié)，其中，燒結(jié)步驟為將壓型后的生坯放在氮?dú)馑淼栏G中燒結(jié)，升溫區(qū)中致密區(qū)的溫度為900110(TC，致密區(qū)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚?，其中氧氣的體積百分比為16%，高溫區(qū)(1300-140CTC)保溫時(shí)間35h，降溫區(qū)12001100°C，降溫區(qū)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚?，其中氧氣的體積百分比在0.5%以下。具體的，Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料制備方法如下1、配料及放料按配比稱量Fe2Cb、ZnO和Mn304并放料。2、混合采用震動(dòng)球磨機(jī)混合，混合時(shí)間1530min/車。該條件可以使得混合后顆粒直徑控制在l2um，目的是使原料混合均勻，以利于燒結(jié)時(shí)的固相反應(yīng)。3、預(yù)燒將以上混合料投入到回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，預(yù)燒溫度9001050°C，預(yù)燒時(shí)間30-60分鐘，控制出料量為1.5-3Kg/min。4、球磨將預(yù)燒料投入到震動(dòng)球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉料時(shí)間為2060min/車。5、砂磨將球磨后的料添加前述輔助料后進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間50120min/次?；旌狭显谏澳C(jī)中依靠鋼珠與粉料顆粒、粉碎顆粒與粉碎顆粒之間的摩擦進(jìn)一步降低粉碎顆粒的平均直徑，縮小顆粒直徑分布范圍，砂磨顆粒直徑為0.82um。6、噴霧造粒經(jīng)過的砂磨料漿在80120。C下通過噴霧造粒塔造粒，得到鐵氧體粉料。7、壓型按工藝要求壓制成型。8、燒結(jié)將生坯放入氮窯中燒結(jié)，致密區(qū)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚?，其中氧氣的體積百分比為16%,35h保溫，降溫區(qū)控制氧含量在O.5%以下，得到性能優(yōu)越的鐵氧體磁芯。較佳的，為進(jìn)一步促進(jìn)混合均勻，放料時(shí)，放料順序可按先放2/3Fe203、再放ZnO、Mn304，再放入l/3Fe203。較佳的，壓型時(shí)，坯件密度控制在3.0g/cm3，并且各點(diǎn)密度一致。本發(fā)明的制備方法中，砂磨加入輔助料的量及種類的選擇對(duì)性能起到重要作用，輔助料總量控制在0.5lwt冗范圍內(nèi)，選擇CaC03、Si02、Nb05、Co203、NiO的加入，改善了磁芯的微觀結(jié)構(gòu)，使磁致伸縮系數(shù)入s值、各向異性常數(shù)K值得到很大改善。此外，燒結(jié)過程5控制整個(gè)過程氧含量的控制對(duì)特性也起到重要作用，合理的燒結(jié)條件，致密區(qū)充入的混合氣體中控制氧氮含量，加入氮?dú)馐咕Я＜?xì)化，高溫區(qū)以氧含量控制Fe+2含量，及降溫區(qū)氧含量合理配置，使磁芯性能得到很大改善，獲得低損耗，高磁導(dǎo)率的材料。按本發(fā)明制備的Mn—Zn寬溫材料軟磁鐵氧體具有良好的特性，經(jīng)有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)試初始導(dǎo)磁率ui=25003000功率損耗Pvc(23100。Ch(400460)KW/m3飽和磁通密度Bs(23°C)=500TsBs(100。C)=460T居里溫度Tc>230°C密度P"4.8*103kg/m3本發(fā)明制作成本低，簡(jiǎn)便易行，本發(fā)明的軟磁鐵氧體材料制成磁芯經(jīng)氮?dú)馑淼栏G燒結(jié)，功耗較小，常溫至IOO'C范圍內(nèi)約為480KW/m3，發(fā)熱量較小，初始導(dǎo)磁率較高，ui=2700±25%，性能優(yōu)越，制成的磁芯滿足高頻電源變壓器，主要應(yīng)用于航空、航天、通訊家電等領(lǐng)域的高要求。具體實(shí)施例方式以下列舉實(shí)例以進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，實(shí)例并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。原料來源鐵紅采用韓國GE鐵紅，性能見附表l四氧化三錳采用上海高橋海光化工廠，性能見附表2氧化鋅采用江都市鋅業(yè)化工有限公司，性能見附表3實(shí)施例l:稱??；71wt。/o鐵紅(Fe203)、22wt%Mn304、7wt%ZnO,投入震動(dòng)球磨機(jī)中震動(dòng)20min，再投入回轉(zhuǎn)窯，在101(TC的溫度下預(yù)燒，出料量為2Kg/min，到砂磨并加入添加劑NiO:0.0125wt%Co203:0.0275wt%CaC03:0.025wt%Si02:0.0025wt%最后在出口溫度ll(TC下通過噴霧造粒塔造粒噴霧造粒得到Mn—Zn鐵氧體粉料。取該粉料做成1~-30*20*8,設(shè)定密度3.0g/cm3,放入氮?dú)馑淼栏G中進(jìn)行燒結(jié)，在升溫區(qū)的高溫區(qū)1360'C進(jìn)行保溫4h。致密區(qū)加入氮?dú)馀c氧氣的混合氣，氧含量控制在5%，降溫區(qū)溫度控制在1200110(TC氧含量控制在0.4。/。以下。用阻抗分析儀，功耗測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，所得數(shù)據(jù)列于表4中。實(shí)施例2:稱取；70t°/。Fe203、22wt%Mn304、8wt%ZnO投入震動(dòng)球磨機(jī)中震動(dòng)20min，再投入回轉(zhuǎn)窯，在104(TC回轉(zhuǎn)窯中預(yù)燒，將預(yù)燒后的料球磨20min，然后連同添加劑一起投入到砂磨機(jī)中進(jìn)行砂磨，添加劑的分量如下Nb205:0.025wt%NiO:0.0125wt%Co203:0.0275wt%CaC03:0.02wt%Si02:0.0025wt0/0最后在出口溫度ll(TC下噴霧造粒得到Mn—Zn鐵氧體料粉。取該粉料做成T-30*20*8，設(shè)定密度3.0g/cm3，放入氮?dú)馑淼栏G中按實(shí)施例1進(jìn)行燒結(jié)，所得數(shù)據(jù)列于表4。實(shí)施例3:取實(shí)施例1粉料做丁-30*20*8坯件放入氮?dú)馑淼栏G中進(jìn)行燒結(jié)，致密區(qū)加入氮?dú)馀c氧氣的混合氣，氧含量控制在5%，高溫區(qū)保溫4h。降溫區(qū)溫度控制在1200ilO(TC氧含量控制在0.7%以下。得到性能列于附表4.實(shí)施例4:取實(shí)施例2粉料做T-30*20*8坯件，密度3.0g/cm3，放入氮?dú)馑淼栏G中進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)條件按實(shí)施例3條件進(jìn)行燒結(jié)，測(cè)試數(shù)據(jù)列于表4中。實(shí)施例5:稱取；70t%Fe2O3、22wt%Mn304、8wt%ZnO投入震動(dòng)球磨機(jī)中震動(dòng)20min，混合后料在回轉(zhuǎn)窯中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1040°C，出料量為2Kg/min。將燒結(jié)后的料，投入到震動(dòng)球磨機(jī)中球磨20min，將球磨后的料和添加劑一起投入到砂磨機(jī)中進(jìn)行砂磨，添加劑的用量如下Nb205:0.025wt%NiO:0.0275wt%Co2Q.,:0.0275wt%CaC03:0.02wt%Si02:0.0025wt%噴霧造粒造粒，得到Mn—Zn鐵氧體粉料。取該粉料做成T-3(^20+8,設(shè)定密度3.0g/cm3，放入氮?dú)馑淼栏G中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)條件按實(shí)施例3，獲得產(chǎn)品。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2:上海高橋海光四氧化三錳理化特性<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>錳(Mn)含量％71±0.5071.26含水率(H20)%《0.500.33二氧化硅(Si02)%《0.0020細(xì)鉀(K)含量％《0.0010.001鈉(Na)含量％《0.0010.001鈣(Ca)含量％《0.0040麓鎂(Mg)含量％《0.0060.003鉛(Pb)含量％《0.0020.002鉻(Gr)含量％《0.0040.003鐵(Fe)含量％《0.30.04銅(Cu)含量％《0.0030麓鎳(Ni)含量％《0.0030.002碳(C)含量％《0.050.02硫酸鹽(以SO,計(jì))含量％《0.060.03氯化物(以cr計(jì))含量％《0.050.02比表面積m2/g《8.0—16.015堆積密度g/ml0.65土0.20.70平均粒徑(um)1.00.88表3:江都市鋅業(yè)化工有限公司氧化鋅理化特性分析檢驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目名稱標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值結(jié)論ZnO>99.7%99.72%合格金屬物(以Zn計(jì))0無合格氧化鉛(以Pb計(jì))《0.02%0.0086%合格氧化鋅(以Zn計(jì))《0細(xì)1%0細(xì)1%合格氧化銅(以Cu計(jì))《0扁2%0.0002%合格氧化鉻(以Gr計(jì))《0.005%氧化鎳(以Ni計(jì))《0.10鹽酸不容物《0.006%0.0041%合格水溶物《0.010%0.0048%合格9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種Mn-Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料，其主要原料的組成及重量百分比為Fe2O369～74％Mn3O420～25％ZnO6～10％Fe2O3、Mn3O4和ZnO之和為100％。2.如權(quán)利要求1所述Mn—Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述Mn—Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料經(jīng)由配料、原料混合、預(yù)燒、球磨、砂磨、噴霧造粒、壓型及燒結(jié)后制得，其中，砂磨時(shí)，添加輔助料與球磨后的混合料同時(shí)砂磨。3.如權(quán)利要求2所述Mn—Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述輔助料以Fe203、ZnO和Mri304,的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，包括下列組分及配比CaC030.02-0.04%Si020.001-0.005%Co2030.Ol-O.05%Ni00.01-0.03%。4.如權(quán)利要求3所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述輔助料還含有Nb2050.010.04%。5.如權(quán)利要求l所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，包括下列步驟配料、原料混合、預(yù)燒、球磨、砂磨、噴霧造粒、壓型及燒結(jié)，其中，燒結(jié)步驟為升溫區(qū)中致密區(qū)的溫度為900110(TC，致密區(qū)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚?，其中氧氣的體積百分比為16%，高溫區(qū)保溫時(shí)間35h，降溫區(qū)1200110(TC，降溫區(qū)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚猓渲醒鯕獾捏w積百分比在0.5%以下。6.如權(quán)利要求5所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，砂磨時(shí)，以Fe203、Zn0和MnA:的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，添加輔助料與球磨后的混合料同時(shí)砂磨，所述輔助料包括下列組分及配比為CaC030.02-0.04%Si020.001-0.005%Co2030.01-0.05%訓(xùn)0.01—0.03%。7.如權(quán)利要求6所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述輔助料還含有吣2050.010.04%。8.如權(quán)利要求5所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述原料混合為采用震動(dòng)球磨機(jī)混合，混合時(shí)間1530min/車。9.如權(quán)利要求5所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)燒為將以上混合料投入到回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，預(yù)燒溫度9001050°C，預(yù)燒時(shí)間30-60分鐘，出料量為1.5-3Kg/min。10.如權(quán)利要求5所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述球磨為將預(yù)燒料投入到震動(dòng)球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉料時(shí)間為2060min/車；所述砂磨為將球磨后的料添加所述輔助料后進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間50120min/次。11.如權(quán)利要求5所述Mn—Zn寬溫軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，壓型時(shí)，坯件密度控制在3.0g/cm3，并且各點(diǎn)密度一致。全文摘要本發(fā)明屬軟磁材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，公開了一種Mn-Zn寬溫軟磁鐵氧體材料及其制備方法。本發(fā)明的Mn-Zn寬溫材料軟磁鐵氧體材料，其主要原料的組成及重量百分比為Fe₂O₃69～74％；Mn₃O₄20～25％；ZnO6～10％；Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO之和為100％。本發(fā)明的軟磁鐵氧體材料制作成本低，簡(jiǎn)便易行，具有較小的功耗、更小的發(fā)熱量、較高的初始導(dǎo)磁率，性能優(yōu)越。文檔編號(hào)C04B35/38GK101555133SQ200910051388公開日2009年10月14日申請(qǐng)日期2009年5月15日優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日發(fā)明者趙恩起,超陸申請(qǐng)人:上海華源磁業(yè)有限公司