一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及磁性材料技术领域，为解决传统锰锌铁氧体材料存在着磁体强度低及加载电流后，磁导率变化大、居里温度低的问题，提供了一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其由主成份和添加剂组成，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O3 56～63.8mol％，MnO 22～32mol％，ZnO 7～15mol％，NiO 1.2～4.2mol％；以主成份总量为基准，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO2 10～100ppm，CaCO3 200～1000ppm，MoO3 200～300ppm，V2O5 250～600ppm，Nb2O5 100～300ppm，ZrO2 100～300ppm，SnO2 100～500ppm。本发明专利技术MnZn铁氧体材料配方中，设计Fe2O3的摩尔比多于55％的富铁配方，可以大大提升高Bs，进而提高其叠加性能，又通过几种添加剂的协同增效，相互作用，使其晶粒生长均匀，不仅可提升其机械强度，又可增大晶粒电阻率，可降低MnZn铁氧体材料的损耗。

A High-Bs High-Strength Manganese-Zinc Ferrite Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料及其制备方法
本专利技术涉及磁性材料
，尤其涉及一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着铁氧体在通信、IT产业、汽车产业、航空航天领域、舰船及国防武器装备系统等各行业的广泛应用，现代通信设备的户外设施、卫星等设备，智能手机和LED电视机的使用越来越多，并且要求向屏幕大、厚度薄、体积小的趋势发展，对磁芯元件的要求也相应的提高，要求小型化、能承受更高的电流叠加和更高强度。因此，要求所使用的元器件具有高叠加性、高稳定、长寿命的优良特性。现有的锰锌铁氧体材料存在着磁体强度低及加载电流后，磁导率变化大及居里温度低等问题。中国专利文献上公开了“铁氧体材料的制造方法以及铁氧体材料”，其公开号为CN1692089A，该专利技术在铁氧体主成分Fe2O3、MnO、ZnO中加入NiO(0.5～3mol％)或者Li2O(0.5～3mol％)作为主成分，同时添加SiO2、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、SnO2、TiO2、MoO3、V2O5、Bi2O3以及Sb2O3等众多杂质，达到超高Bs和较低损耗的效果，但是其工艺较为繁琐，制造成本高。中国专利文献上公开了“高Tc、宽温超高BsMnZn铁氧体材料及制造方法”，其公开号为CN103214233A，该专利技术的铁氧体材料由主料和掺杂剂组成，其主料包括：58～62mol％Fe2O3，10～15mol％ZnO，4～6mol％NiO，余量为MnO，添加剂有：MoO3、SnO2、Bi2O3、Nb2O5、Ta2O5，该专利技术的铁氧体材料具有超高Bs和较低损耗等特性，但其磁体强度性能较差；该专利技术还引入FeSiAl合金粉，虽其可有效提高材料的饱和磁感应强度Bs和机械强度，但其磁导率不高。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统锰锌铁氧体材料存在着磁体强度低及加载电流后，磁导率变化大、居里温度低的问题，提供了一种高叠加、高居里温度、低损耗的高Bs高强度锰锌铁氧体材料。本专利技术还提供了一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料的制备方法，该方法步骤简单、对设备无特殊要求，易于实现大规模工业化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其由主成份和添加剂组成，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O356～63.8mol％，MnO22～32mol％，ZnO7～15mol％，NiO1.2～4.2mol％；以主成份总量为基准，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO210～100ppm，CaCO3200～1000ppm，MoO3200～300ppm，V2O5250～600ppm，Nb2O5100～300ppm，ZrO2100～300ppm，SnO2100～500ppm。本专利技术通过改良成分，提供一种批量生产的高Bs、高强度、高叠加、高居里温度的锰锌铁氧体材料。本专利技术的MnZn铁氧体材料配方中，必须严格控制各组分的添加量在上述限定范围内，否则导致产品性能缺陷，其中，设计Fe2O3的摩尔比多于55％的富铁配方，可以大大提升高Bs，进而提高其叠加性能，又通过ZnO、NiO和几种添加剂的协同增效，相互作用，可保证其Bs(100℃)的稳定性，使其晶粒生长均匀，不仅可提升其机械强度，又可增大晶粒电阻率，可降低MnZn铁氧体材料的损耗。作为优选，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O357.5～62.5mol％，MnO24～30mol％，ZnO11～14mol％，NiO2.2～3.2mol％。作为优选，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO230～60ppm，CaCO3400～600ppm，MoO3200～250ppm，V2O5300～500ppm，Nb2O5150～250ppm，ZrO2150～250ppm，SnO2200～400ppm。本专利技术所选择的添加剂各组分之间具有以下协同作用：Ca-Si-Zn形成硅酸盐物质，晶界增多，提高其电阻率；加入高价离子，使其Fe2+限制在其周围，防止Fe2+＝Fe3++e；而Nb2O5可细化晶粒，提高其Bs值；低熔点物质MoO3和V2O5可降低烧结温度，使其可在推板窑烧成，提高密度，细化晶粒，进而提高其Bs。同时，上述添加剂与主成分产生以下协同增效作用：Nb5+离子可以在晶界上形成高阻晶界，还可以避免Zn2+的挥发，防止形成缺陷增大内应力。一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)配料：按照上述配比称取主成份原料和添加剂，在主成分原料中加入去离子水进行循环混合和破碎，喷雾干燥后得喷物料；(2)预烧：将喷物料进行预烧，得预烧料；(3)砂磨：在预烧料中加入添加剂后，加去离子水进行砂磨，得砂磨料；(4)喷雾造粒：以砂磨料总质量为基准，在砂磨料中加入0.04～0.12wt％的PVA，和0.001～0.05wt％的消泡剂，喷雾造粒后成型，得锰锌铁氧体毛坯；消泡剂为本领域常用消泡剂，如三丁基磷酸盐、聚乙二醇醚及正辛醇等；(5)推板窑烧结：将锰锌铁氧体毛坯低温快速烧结，即制得高Bs高强度锰锌铁氧体材料。本专利技术通过对现有锰锌铁氧体的制备工艺做改进，严格控制加料顺序及工艺参数，采用自动氮气保护双推推板窑低温快速烧结方式，其型号为RTBQ-36-700，可以大规模量产磁芯样品，实现低成本的生产方式，从而实现大规模、低成本、批量化生产高Bs高强度锰锌铁氧体材料。作为优选，步骤(2)中，预烧温度为750～900℃，预烧时间为3～6h。作为优选，步骤(2)中，进料量为240～300kg/h，进料量大，生产高效，有利于实现大规模、低成本、批量化生产高Bs高强度锰锌铁氧体材料。作为优选，步骤(3)中，进料量为220～250kg/h；所述砂磨料的粒度分布控制在X50：1.0～1.4μm；X99：2.0～4.0μm。Xb＝aμm：表示粒径小于aμm的粒径占总体积的b％，X50为中位径，是平均粒径的另一种表示形式，表示二次砂磨料中小于1.0～1.4μ的颗粒占50％；X99表示二次砂磨料中小于2.0～4.0μm的颗粒占99％。采用大流量偏心盘式新型卧式砂磨机，可快速使得材料料浆的粒度达到上述范围，该粒径分布范围可确保砂磨料颗粒的均匀性与一致性，从而得到性能更佳的锰锌铁氧体材料，并能使各批次锰锌铁氧体材料的性能保持稳定一致。作为优选，步骤(4)中，喷雾造粒的物料的粒径为50～200μm。作为优选，步骤(5)中，低温快速烧结包括以下阶段：(a)一次升温及保温：用1～6h将温度从室温升温至230～500℃，保温至材料质量不再减少为止；该阶段烧结气氛为空气；(b)二次升温及保温：用1～6h将温度继续升温至1200～1350℃，在最高温度下保温0.5～20h，烧结气氛中氧分压控制范围为0.5～5vol％，其余气氛为不与材料发生反应的保护气氛，如氮气或稀有气体等平衡气氛；(c)降温：用1～6h将温度降低至300～600℃，气氛保持为不同温度的平衡氧分压，在降温阶段，烧结气氛中氧分压小于2vol％，其余气氛为不与材料发生反应的保护气氛，且随着温度的降低，氧分压应该越小；(d)保温及最终降温：在300～600℃温度下保温2～24h，随炉冷却到室温，得高Bs高强度锰锌铁氧体材料；此阶段气氛为不与材料发生反应的保护气氛。本专利技术特别针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其由主成份和添加剂组成，其特征在于，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O3 56～63.8mol％，MnO 22～32mol％，ZnO 7～15mol％，NiO 1.2～4.2mol％；以主成份总量为基准，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO2 10～100ppm，CaCO3 200～1000ppm，MoO3 200～300ppm，V2O5 250～600ppm，Nb2O5 100～300ppm，ZrO2 100～300ppm，SnO2 100～500ppm。

【技术特征摘要】
1.一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其由主成份和添加剂组成，其特征在于，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O356～63.8mol％，MnO22～32mol％，ZnO7～15mol％，NiO1.2～4.2mol％；以主成份总量为基准，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO210～100ppm，CaCO3200～1000ppm，MoO3200～300ppm，V2O5250～600ppm，Nb2O5100～300ppm，ZrO2100～300ppm，SnO2100～500ppm。2.根据权利要求1所述的一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其特征在于，所述主成份由以下摩尔百分比的原料组成：Fe2O357.5～62.5mol％，MnO24～29.3mol％，ZnO11～14mol％，NiO2.2～3.2mol％。3.根据权利要求1所述的一种高Bs高强度锰锌铁氧体材料，其特征在于，所述添加剂由以下含量的原料组成：SiO230～60ppm，CaCO3400～600ppm，MoO3200～250ppm，V2O5300～500ppm，Nb2O5150～250ppm，ZrO2150～250ppm，SnO2200～400ppm。4.一种如权利要求1-3任一所述的高Bs高强度锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料：按照上述配比称取主成份原料和添加剂，在主成分原料中加入去离子水进行循环混合和破碎，喷雾干燥后得喷雾物料；(2)预烧：将喷雾料进行预烧，得预烧料；(3)砂磨：在预烧料中加入添加剂后，加去离子水进行砂磨，得砂磨料；(4)喷雾造粒：以砂磨料总质量为基准，在砂磨料中加入0.04～0.12wt％的PVA，和0.001～0.05wt％的消泡剂，喷雾造粒后成型，得锰锌铁氧体毛坯；(5)推板窑烧结：将锰锌铁氧体毛坯低温快速烧结，即制得高B...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖时勇，赵旭，卢飞翔，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33