專利名稱：一種摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料，具體地，涉及一種摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，MnSi鐵氧體的應(yīng)用范圍日益增大。由于MnSi鐵氧體具有高飽和磁通密度、高磁導率、高電阻率、低損耗等特性，因而被廣泛地應(yīng)用于各種電子元器件中，如功率變壓器、扼流線圈、脈沖寬帶變壓器、磁偏轉(zhuǎn)裝置和傳感器等。利用MnSi 鐵氧體高飽和磁通密度、高電阻率和低損耗等特性制成的鐵氧體磁芯，已經(jīng)成為了計算機、 通訊、彩電、錄像機、辦公自動化及其它電子設(shè)備不可缺少的基礎(chǔ)元件。在現(xiàn)有技術(shù)中有多次對錳鋅鐵氧體中摻雜微量元素的介紹報道，但是其功耗在 80°C、100°C和120°C時都在300kW/m3以上，如中國專利申請03115906. 0所敘述的MnSi鐵氧體材料，100°C的功耗(Pcv)在370 kff/m3左右，在降低功耗方面貢獻不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種在8(TC、10(TC和120°C 條件下具有較低功耗的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，同時提供了其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案 一種摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下成分制備完成 主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3:50 55mol% ； MnO 35"43mol% ； ZnO 2 15 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余至少2種重量百分比的組分
Mn3O4 :0. 1 1 wt% ；
CaCO3 0. 02 0. Iwt% ；
V2O5 0. 02 0. 1 wt% ；
TiO2 0. 02 0. 40 wt% ；
Nb2O5 0. 02 0. 05 wt% ；
CoO3 :0 5 wt% ；
ZrO2 0. 02 0. 40 wt% ；
SnO2 0. 02 0. 40 wt%。優(yōu)選地，所述主料為以下摩爾百分比的組分 Fe2O3 53. 28mol% ；
MnO 36.96mol% ； ZnO 9.76mol%。
4
優(yōu)選地，所述添加劑為以下重量百分比的6種組分 Mn3O4 0. 5wt% ；
CaCO3 0. 05wt% ； V2O5 0. 03 wt% ； TiO2 0. 08wt% ； Nb2O5 0. 03wt% ； ZrO2 0. 02wt%o本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體的制備方法，包括以下工藝過程
(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、aiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；
將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨30分鐘以上，然后加入10襯％配料重量的濃度為壙9%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為 850°C 980°C，得到預燒料；
(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為0. 8 1. 0微米時，加入10wt%配料重量的濃度為纊9%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40-160目的顆粒粉料；
(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.3-0. 5%，流動角小于30度，形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1300°C 1400°C燒結(jié)3 5小時， 得到成品。本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體具有以下有益效果
1、摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體在80°c和120°C(IOOKHz、200mT)條件下功耗彡300 kW/m3，在100°C (IOOKHz、200mT)時功耗彡260kW/m3，與普通的錳鋅鐵氧體(相同條件下功耗為300 kff/m3以上)相比，其功耗相當?shù)停m應(yīng)了多種特殊行業(yè)的需求；
2、本發(fā)明提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體的配方中，加入了適量的Mn3O4，在節(jié)省生產(chǎn)成本和降低工藝要求的基礎(chǔ)上，提高了錳鋅鐵氧體的電阻率，降低了其功率損耗； CaCO3具有細化晶粒，抑制晶粒增長過大，提高電阻率，降低高頻損耗的作用；T^2則具有很強的粘附能力，使得鐵氧體具有較強的硬度；Nb2O5能夠提高鐵氧體的電阻率、降低其燒結(jié)溫度，使其更加利于環(huán)保；
3、普通軟磁鐵氧體在配料時，按準確的比例進行配料，在二次砂磨時加入所需要的添加劑，這樣的生產(chǎn)工藝，可以得到在100°C (IOOKHz、200mT)時功耗接近300kW/m3的材料， 但此材料在80V和120°C時的產(chǎn)品功耗會很高，預留出主料總重量的0. 5wt%左右的MnO在后續(xù)二次濕法砂磨時添加，這樣不但在材料高溫曲線上會起到很好的效果，并且由于沒有經(jīng)過預燒的MnO加入，使得顆粒粉料具有一定的可塑性，這樣既可以降低材料在成型時的壓力，又防止材料在燒結(jié)時產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象；
4、從摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體與普通鐵氧體各個溫度下的功耗對比圖可以看出， 自20°C -120°C下，本發(fā)明所提出的產(chǎn)品都具有較低功耗，適用于不同行業(yè)的需求。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實
5施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1是實施例1中摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體與普通錳鋅鐵氧體在IOOKHz、200mT 工作條件下功耗對比圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 :50mol% ；
MnO 43mol% ；
ZnO 7 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余2種重量百分比的組分 Mn3O4 0. Iwt% ； CaCO3 0. 02wt% ； V2O5 0. 03 wt% ；
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，通過以下工藝制備完成
(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、SiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；
將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨30分鐘，然后加入10wt%配料重量的濃度為 9%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為850°C，得到預燒料；
(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為1微米時，加入10wt%配料重量的濃度為 9%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40目 160目的顆粒粉料；
(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.5%，流動角為30 度，形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1300°C燒結(jié)5小時，得到成品。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，起始磁導率為μ i=2320，高溫飽和磁通密度為Bs=430mT ；
如圖1所示，圖1為通過本發(fā)明所提出的工藝方法制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體與普通錳鋅鐵氧體在各個溫度條件下功耗的對比，從圖上可以看出，自20°C -120°C，兩種錳鋅鐵氧體的功耗隨著溫度的升高，均呈先下降、至100°C時又上升的趨勢，100°C為功耗谷點。本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體的功耗自20°C-120°C均明顯低于普通錳鋅鐵氧體；當工作條件為100KHz、200mT時，兩者的功耗對比如下
80°C和120°C 本發(fā)明功耗為300 kff/m3 ；普通錳鋅鐵氧體功耗為320 kff/m3 ； IOO0C 本發(fā)明功耗為沈0 kff/m3 ；普通錳鋅鐵氧體功耗為四0 kW/m3。實施例2
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成主料為以下摩爾百分比的組分 Fe2O3 53. 28mol% ； MnO 36.96mol% ； ZnO 9.76mol% ；
添加劑為以下重量百分比的6種組分
Mn3O4 0. 5wt% ；
CaCO3 0. 05wt% ；
V2O5 0. 03 wt% ；
TiO2 0. 08wt% ；
Nb2O5 0. 03wt% ；
ZrO2 0. 02wt% ；
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，通過以下工藝制備完成
(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、SiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；
將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨35分鐘，然后加入10wt%配料重量的濃度為 8%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為950°C，得到預燒料；
(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為0. 9微米時，加入10wt%配料重量的濃度為9%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40目 160目的顆粒粉料；
(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.3%，流動角四度， 形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1365°C燒結(jié)4小時，得到成品。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 起始磁導率μ 1=2380
飽和磁通密度Bs=436mT 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗 80°C和 120°C，功耗(Pcv) :285kff/m3 ； 100°C，功耗255kW/m3。實施例3
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 55mol% ；
MnO 35mol% ；
ZnO 10 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余3種重量分數(shù)的組分
Mn3O4 :lwt% ；
CaCO3 0. Iwt% ；
V2O5 0. 02 wt% ；
Nb2O5 0. 02 wt% ；本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，通過以下工藝制備完成
(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、SiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；
將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨40分鐘，然后加入10wt%配料重量的濃度為 9%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為980°C，得到預燒料；
(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為1微米時，加入10wt%配料重量的濃度為 9%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40目 160目的顆粒粉料；
(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.4%，流動角小于沈度，形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1350°C燒結(jié)4小時，得到成品。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 起始磁導率μ i=2310
飽和磁通密度Bs=432mT 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗 80°C和 120°C，功耗(Pcv) :295kff/m3 ； 100°C，功耗260kW/m3。實施例4
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 :55mol% ；
MnO 43mol% ；
ZnO 2mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余4種重量分數(shù)的組分
Mn3O4 0. 8 wt% ；
V2O5 0. 1 wt % ；
TiO2 0. 40 wt% ；
CoO3 1 wt% ；
ZrO2 0. 03 wt% ；
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，通過以下工藝制備完成
(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、SiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；
將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨50分鐘，然后加入10wt%配料重量的濃度為 9%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為920°C，得到預燒料；
(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為0. 9微米時，加入10wt%配料重量的濃度為8%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40目 160目的顆粒粉料；
(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.3%，流動角觀度，
8形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1400°C燒結(jié)3小時，得到成品。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 起始磁導率μ 1=2360
飽和磁通密度Bs=435mT 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗 80°C和 120°C，功耗(Pcv) :292kff/m3 ； 100°C，功耗258kW/m3。實施例5
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 :50mol% ；
MnO 35mol% ；
ZnO 15 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余5種重量分數(shù)的組分
Mn3O4 0. 2 wt% ；
V2O5 0. 1 wt % ；
TiO2 0. 1 wt % ；
Nb2O5 0. 04 wt% ；
CoO3 5 wt % ；
SnO2 0. 2wt% ；
制備方法同實施例1所述工藝過程。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 起始磁導率μ 1=2330
飽和磁通密度Bs=434mT 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗 80°C和 120°C，功耗(Pcv) :290kff/m3 ； 100°C，功耗260kW/m3。實施例6
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 :52mol% ；
MnO 42mol% ；
ZnO 6 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余6種重量分數(shù)的組分
Mn3O4 0. 6wt%
CaCO3 :0. 06wt% ；
V2O5 :0. 06 wt% ；
TiO2 :0. 22wt% ；
CoO3 :2wt% ；
9ZrO2 :0. 1 wt% ； SnO2 :0. 1 wt% ；
制備方法同實施例2中所述工藝過程。。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 起始磁導率μ 1=2320
飽和磁通密度Bs=435mT 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗 80°C和 120°C，功耗(Pcv) :290kff/m3 ； 100°C，功耗260kW/m3。實施例7
本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下組分制備完成
主料為以下摩爾百分比的組分
Fe2O3 :52mol% ；
MnO 40mol% ；
ZnO 8 mol% ；
添加劑為Mn3O4和其余4種重量分數(shù)的組分
Mn3O4 0. 6wt%
TiO2 :0. 02wt% ；
Nb2O5 :0. 05 wt% ；
ZrO2 :0. 4 wt% ；
SnO2 :0. 02 wt% ；
制備方法同實施例3中所述工藝過程。通過以上工藝制備的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，具體參數(shù)如下 在IOOKHz、200mT工作條件下的功耗
80°C和 120°C，功耗(Pcv) :300kff/m3 ； 100°C，功耗260kW/m3。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下成分制備完成 主料為以下摩爾百分比的組分Fe2O3:50 55mol% ； MnO 35"43mol% ； ZnO 2 15 mol% ；添加劑為Mn3O4和其余至少2種重量百分比的組分Mn3O4 :0. 1 1 wt% ；CaCO3 0. 02 0. Iwt% ；V2O5 0. 02 0. 1 wt% ；TiO2 0. 02 0. 40 wt% ；Nb2O5 0. 02 0. 05 wt% ；CoO3 :0 5 wt% ；ZrO2 0. 02 0. 40 wt% ；SnO2 0. 02 0. 40 wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，所述主料為以下摩爾百分比的組分Fe2O3 53. 28mol% ； MnO 36.96mol% ； ZnO 9.76mol%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，所述添加劑為以下重量百分比的6種組分Mn3O4 0. 5wt% ； CaCO3 0. 05wt% ； V2O5 0. 03 wt% ； TiO2 0. 08wt% ； Nb2O5 0. 03wt% ； ZrO2 0. 02wt%o
4.權(quán)利要求1-3任一項所述的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體的制備方法，包括以下工藝過程(1)預燒料的制備按照本發(fā)明的配方比例，分別稱取 ^203、Μη0、SiO，其中，在第一次濕法砂磨前，預留出主料總重量的0. 5wt%的MnO以備后續(xù)二次濕法砂磨時添加；將預留后剩余的主料進行第一次濕法砂磨30分鐘以上，然后加入10襯％配料重量的濃度為壙9%的聚乙烯醇溶液，攪拌2小時，噴霧干燥制成顆粒，進行預燒，預燒溫度為 850°C 980°C，得到預燒料；(2)顆粒料的制備將預燒料進行第二次濕法砂磨，此時按照比例加入添加劑以及步驟 (1)中預留的MnO ；濕法砂磨至顆粒的平均粒徑為0. 8 1. 0微米時，加入10wt%配料重量的濃度為纊9%的聚乙烯醇溶液，采用噴霧造粒工藝制成40-160目的顆粒粉料；(3)材料燒結(jié)成型前，先將顆粒料進行調(diào)濕處理，使其含水量為0.3-0. 5%，流動角小于30度，形成可塑性良好的成品顆粒粉料，調(diào)濕處理后于1300°C 1400°C燒結(jié)3 5小時，得到成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體，由以下成分制備完成主料為摩爾百分比的Fe2O350~55mol%；MnO35~43mol%；ZnO2～15mol%；添加劑為Mn3O40.1～1wt％和以下至少2種重量百分比的組分CaCO30.02～0.1wt％、V2O50.02～0.1wt％、TiO20.02～0.40wt％、Nb2O50.02～0.05wt％、CoO30～5wt％、ZrO20.02～0.40wt％、SnO20.02～0.40wt％，同時本發(fā)明公開了其制備方法。本發(fā)明所提出的摻雜四氧化三錳的錳鋅鐵氧體具有相同條件下功耗非常低的優(yōu)點。
文檔編號C04B35/26GK102503397SQ20111038763
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者趙新江 申請人:無錫斯貝爾磁性材料有限公司