一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法。它的步驟為：1)制備多孔模具；2)配料；3)一次球磨；4)預(yù)燒；5)二次球磨；6)壓濾成型；7)燒結(jié)。由于壓濾成型采用少量的有機(jī)粘結(jié)劑，成型密度高，由于采用多孔模具，有利于有機(jī)物的排出，不會(huì)造成有機(jī)物夾雜造成的缺陷。壓濾成型采用液相介質(zhì)制備漿料直接成型，可以采用沉淀分離等方法除去粉料中的團(tuán)聚體、大顆粒及夾雜體。而不經(jīng)干燥直接成型又避免了新的團(tuán)聚體形成，從而提高了成型胚體的顯微均勻性。因此，采用壓濾法制備NiZn鐵氧體，可以使制備的鐵氧體均勻性較好，有利于磁性能的進(jìn)一步提高。
【專利說(shuō)明】一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域，尤其涉及一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]NiZn鐵氧體是電子工業(yè)中一種重要的基礎(chǔ)材料，由于其具有高電阻率、高居里溫度、低溫度系數(shù)、良好的高頻性能等特點(diǎn)，在抗電磁干擾器件、直流-直流轉(zhuǎn)換器、交流-直流轉(zhuǎn)換器和寬頻帶器件等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著射頻鐵氧體寬帶器件的發(fā)展，具有高磁導(dǎo)率特性的NiZn鐵氧體的需求與日俱增。
[0003]在當(dāng)今鐵氧體行業(yè)中，日本、美國(guó)和西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平被公認(rèn)為是最先進(jìn)的。這種材料的主要成分為Fe203、N1, ZnO和CuO等，普遍采用氧化物濕法陶瓷工藝來(lái)制備，主要過(guò)程包括:配方設(shè)計(jì)、一次球磨粉碎、預(yù)燒、二次球磨粉碎、造粒成型和燒結(jié)。粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單、配料容易調(diào)整、原材料要求不高，成本較低。但該法也存在明顯缺點(diǎn):由于原料物性相差很大，難以混合均勻，所得產(chǎn)品性能不穩(wěn)定；一般所需要的煅燒和燒結(jié)溫度都較高，所以能耗高，粉末飛揚(yáng)嚴(yán)重，生產(chǎn)環(huán)境差；必須研磨處理，會(huì)引入雜質(zhì)污染等，特別是由于鐵氧體壓制成型，由于成分中同時(shí)含有Fe203、Ni0、Zn0、Cu0及其余的添加物，各個(gè)成分的物性不同，在混合時(shí)很容易混合不均勻，造成大量的團(tuán)聚、夾雜、大顆粒及分布不均勻的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了鐵氧體的磁性能及產(chǎn)品的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)象，提供一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法。
[0005]NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法的步驟如下:
1)a-石膏和β -石膏與水混合，并加入石膏總質(zhì)量10%的粘結(jié)劑,攪拌2"! Omin得到石膏漿，將石膏漿凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相對(duì)濕度為20-40%的環(huán)境中，所述α _石骨和β _石骨的質(zhì)量比為2:1~1:2 ；
2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩爾比含量 Fe2O3 為 48~54%，ZnO 為 30~32%，N1 為 3.5~10%，CuO為8~15%配料得混合配料；
3)將制得的混合配料與水混合，然后在球磨機(jī)中球磨2~10h ；
4)取出球磨后的樣品在空氣中在60(T900°C的范圍內(nèi)預(yù)燒l~3h，然后隨爐冷卻后取出樣品；
5)將預(yù)燒后的樣品添加0-3%的V2O5后進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為3~15h；
6)將混合粉料加入水或有機(jī)溶劑中，使固相含量為40VO19T45VOl%，充分?jǐn)嚢杈鶆颍暡◤浬⑻幚韽V20 min，得到分散均勻的漿料，將漿料置于石膏模具中，施加壓力，并在
0.1~15 Mpa的壓力下保壓處理10~120 min ； 7)將壓濾后的漿料固化去模，并在35飛0°C下緩慢烘干，置于鋼模中，在KTlOOMpa的壓力下壓制，在空氣中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(Tl300°C，燒結(jié)時(shí)間為I飛h。
[0006]所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或硅酮樹(shù)脂。
[0007]所述的步驟6)中的有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮或二甲苯。
[0008]壓濾工藝是在外壓力作用下，使在液態(tài)介質(zhì)中分散有固相陶瓷顆粒的漿料通過(guò)輸漿管進(jìn)入模型內(nèi)部，并通過(guò)多孔濾層濾出部分液態(tài)介質(zhì)，使陶瓷顆粒緊密排列固化成為具有一定形狀的陶瓷胚體。由于壓濾成型采用少量的有機(jī)粘結(jié)劑，成型密度高，由于采用多孔模具，有利于有機(jī)物的排出，不會(huì)造成有機(jī)物夾雜造成的缺陷。壓濾成型采用液相介質(zhì)制備漿料直接成型，可以采用沉淀分離等方法除去粉料中的團(tuán)聚體、大顆粒及夾雜體。而不經(jīng)干燥直接成型又避免了新的團(tuán)聚體形成，從而提高了成型胚體的顯微均勻性。因此，采用壓濾法制備NiZn鐵氧體，可以使制備的鐵氧體均勻性較好，有利于磁性能的進(jìn)一步提高。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)工藝制備NiZn鐵氧體由于原料物性相差很大，難以混合均勻，所得產(chǎn)品性能不穩(wěn)定；一般所需要的煅燒和燒結(jié)溫度都較高，所以能耗高，粉末飛揚(yáng)嚴(yán)重，生產(chǎn)環(huán)境差；必須研磨處理，會(huì)引入雜質(zhì)污染等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了壓濾法制備NiZn鐵氧體，從而改善產(chǎn)品的穩(wěn)定性，同時(shí)向主料中添加少量的V2O5，而降低燒結(jié)溫度，從而減少能耗，具體的制備方法步驟如下:
1)α-石膏和β -石膏與水混合，并加入石膏總質(zhì)量10%的粘結(jié)劑,攪拌2"! Omin得到石膏漿，將石膏漿凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相對(duì)濕度為20-40%的環(huán)境中，所述α _石骨和β _石骨的質(zhì)量比為2:1~1:2 ；
2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩爾比含量 Fe2O3 為 48~54%，ZnO 為 30~32%，N1 為 3.5~10%，CuO為8~15%配料得混合配料；
3)將制得的混合配料與水混合，然后在球磨機(jī)中球磨2~10h；
4)取出球磨后的樣品在空氣中在60(T900°C的范圍內(nèi)預(yù)燒l~3h，然后隨爐冷卻后取出樣品；
5)將預(yù)燒后的樣品添加0-3%的V2O5后進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為3~15h；
6)將混合粉料加入水或有機(jī)溶劑中，使固相含量為40VO19T45VOl%，充分?jǐn)嚢杈鶆?，超聲波彌散處理廣20 min，得到分散均勻的漿料，將漿料置于石膏模具中，施加壓力，并在
0.1-15 Mpa的壓力下保壓處理10~120 min ；
7)將壓濾后的漿料固化去模，并在35飛0°C下緩慢烘干，置于鋼模中，在KTlOOMpa的壓力下壓制，在空氣中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(Tl300°C，燒結(jié)時(shí)間為I飛h。
[0010]所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或硅酮樹(shù)脂。
[0011]所述的步驟6)中的有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮或二甲苯。
[0012]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
實(shí)施例1:
用質(zhì)量比為2:1的α -石膏和β -石膏與水混合，并加入10wt%酚醛樹(shù)脂，攪拌4min，澆筑，將石膏漿凝固、硬化制得內(nèi)部型腔為外徑23 mm,內(nèi)徑12 mm，高4 mm的圓環(huán)狀石膏模具。
[0013]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO=49.5mol%:32mol%: 8.5mol%: 10mol% 的配方比，稱取Fe2O3> N1、ZnO、CuO 氧化物原料。
[0014]將混合粉料加水球磨10 h并將球磨后的粉料烘干，在750°C下預(yù)燒2 h，然后隨爐冷卻后取出樣品。
[0015]將預(yù)燒后的粉料添加0.2 mol%的V2O5后球磨15h并將球磨后的混合粉末加入水中，使固相含量達(dá)45vol%，攪拌均勻，然后采用超聲波進(jìn)行彌散化處理I min，將得到的澆筑漿料注入石膏模具中，施加壓力0.1 MPa，并保壓120 min。
[0016]將壓濾后的漿料固化去模后在35°C條件下烘干，并置于鋼模中，在1MPa的壓力下壓制并在空氣中燒結(jié)成型。燒結(jié)溫度為850°C，燒結(jié)時(shí)間為6h。
[0017]經(jīng)檢測(cè)，目標(biāo)產(chǎn)物的相關(guān)電磁參數(shù)如下:初始磁導(dǎo)率2500，比損耗系數(shù)的倒數(shù)
11.6X104,居里溫度100°C，飽和磁通密度260 mT。
[0018]實(shí)施例2:
用質(zhì)量比為1:1的α-石膏和β-石膏與水混合，并加入10被％聚乙烯醇，攪拌2min，澆筑，將石膏漿凝固、硬化制得內(nèi)部型腔為外徑23 mm,內(nèi)徑12 mm，高4 mm的圓環(huán)狀石膏模具。
[0019]按F e2O3:ZnO:N1:CuO =48mol%:32mol%: 10mol%: 10mol% 的配方比，稱取 Fe2O3'N1、ZnO、CuO氧化物原料。
[0020]將混合粉料加水球磨2h并將球磨后的粉料烘干，在600°C下預(yù)燒3h，隨爐冷卻后取出樣品。
[0021]將預(yù)燒后的粉料添加3mol%的V2O5后球磨3h并將混合粉末加入乙醇中，使固相含量達(dá)40vol%，攪拌均勻，采用超聲波進(jìn)行彌散化處理20 min,將得到的澆筑漿料漿料注入石膏模具中，施加壓力15MPa，并保壓10 min。
[0022]將壓濾后的漿料固化去模后在60°C條件下烘干，并置于鋼模中，在100 MPa的壓力下壓制。在空氣中燒結(jié)成型。燒結(jié)溫度為1300°C，燒結(jié)時(shí)間為lh。
[0023]經(jīng)檢測(cè)，目標(biāo)產(chǎn)物的相關(guān)電磁參數(shù)如下:初始磁導(dǎo)率2300，比損耗系數(shù)的倒數(shù)
10.5 X 14,居里溫度105°C，飽和磁通密度230 mT。
[0024]實(shí)施例3:
用質(zhì)量比為1:2的α -石膏和β -石膏與水混合，并加入10wt%三聚氰胺樹(shù)脂，攪拌10min,燒筑,將石膏衆(zhòng)凝固、硬化制得內(nèi)部型腔為外徑23 mm,內(nèi)徑12 mm,高4 _的圓環(huán)狀石
膏模具。
[0025]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO =54mol%:30mol%: 8mol%:8mol% 的配方比，稱取 Fe2O3'N1、ZnO、CuO氧化物原料。
[0026]將混合粉料加水球磨4h并將球磨后的粉料烘干，在900°C下預(yù)燒lh，隨爐冷卻后取出樣品。
[0027]將預(yù)燒后的粉料球磨8 h。并將球磨后的混合粉末加入丙酮溶劑中，使固相含量達(dá)45vol%，攪拌均勻，并采用超聲波進(jìn)行彌散化處理10 min，將得到的澆筑漿料注入石膏模具中，，施加壓力0.1 MPa，并保壓20 min。
[0028]將壓濾后的漿料固化去模后在50°C條件下烘干，并置于鋼模中，在10 MPa的壓力下壓制并在空氣中燒結(jié)成型。燒結(jié)溫度為930°C，燒結(jié)時(shí)間為3 h。
[0029]經(jīng)檢測(cè)，目標(biāo)產(chǎn)物的相關(guān)電磁參數(shù)如下:初始磁導(dǎo)率2400，比損耗系數(shù)的倒數(shù)7.9 X 14,居里溫度91°C，飽和磁通密度270 mT。
[0030]實(shí)施例4:
用質(zhì)量比為1:1的α -石膏和β -石膏與水混合，并加入10%環(huán)氧樹(shù)脂，攪拌4min，澆筑，將石膏漿凝固、硬化制得內(nèi)部型腔為外徑23 mm,內(nèi)徑12 mm，高4 mm的圓環(huán)狀石膏模具。
[0031]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO =49.5mol%:32mol%: 3.5mol%: 15mol% 的配方比，稱取Fe2O3> N1、ZnO、CuO 氧化物原料。
[0032]將混合粉料加水球磨6 h并將球磨后的粉料烘干，并在730°C下預(yù)燒2 h，隨爐冷卻后取出樣品。
[0033]將預(yù)燒后的粉料添加0.2mol%的V2O5后球磨8h并將混合粉末加入二甲苯中，使固相含量達(dá)45vol%，攪拌均勻，采用超聲波進(jìn)行彌散化處理10 min，將得到的澆筑漿料注入石膏模具中，施加壓力0.1 MPa，并保壓20 min。
[0034]將壓濾后的漿料固化去模后在50°C條件下烘干，并置于鋼模中，在10 MPa的壓力下壓制。在空氣中燒結(jié)成型。燒結(jié)溫度為930°C，燒結(jié)時(shí)間為3h。
[0035]經(jīng)檢測(cè)，目標(biāo)產(chǎn)物的相關(guān)電磁參數(shù)如下:初始磁導(dǎo)率2100，比損耗系數(shù)的倒數(shù)5 X 14,居里溫度98°C ，飽和磁通密度240 mT。
【權(quán)利要求】
1.一種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法，其特征在于它的步驟如下: 1)α-石膏和β -石膏與水混合，并加入石膏總質(zhì)量10%的粘結(jié)劑，攪拌2~10 min得到石膏漿，將石膏漿凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相對(duì)濕度為20-40%的環(huán)境中，所述α-石膏和β-石膏的質(zhì)量比為2:廣1:2; 2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩爾比含量 Fe2O3 為 48~54%，ZnO 為 30~32%，N1 為 3.5~10%，CuO為8~15%配料得混合配料； 3)將制得的混合配料與水混合，然后在球磨機(jī)中球磨2~10h ； 4)取出球磨后的樣品在空氣中在60(T900°C的范圍內(nèi)預(yù)燒廣3h，然后隨爐冷卻后取出樣品； 5)將預(yù)燒后的樣品0-3%的V2O5后進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為3~15h ； 6)將混合粉料加入水或有機(jī)溶劑中，使固相含量為40VO19T45VOl%，充分?jǐn)嚢杈鶆颍暡◤浬⑻幚韽V20 min，得到分散均勻的漿料，將漿料置于石膏模具中，施加壓力，并在 。0.1~15 Mpa的壓力下保壓處理10~120 min ； 7)將壓濾后的漿料固化去模，并在35飛0°C下緩慢烘干，置于鋼模中，在KTlOOMpa的壓力下壓制，在空氣中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(Tl300°C，燒結(jié)時(shí)間為I飛h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種NiZn鐵氧體的壓濾成型的制備方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或硅酮樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟磁復(fù)合材料的壓濾成型的制備方法，其特征在于所述的步驟6)中的有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮或二甲苯。
【文檔編號(hào)】B28B3/00GK104030669SQ201410245712
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】嚴(yán)密, 趙國(guó)梁, 吳琛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)