Mn-Zn宽温软磁铁氧体材料及其制备方法

专利名称：：Mn-Zn宽温软磁铁氧体材料及其制备方法
技术领域：
：本发明属软磁材料
技术领域：
，具体涉及Mn^Zn宽温软磁铁氧体材料及其制备方法。
背景技术：
：当今世界软磁以Mn—Zn材料，如PC—30、PC40、PC50、PC95、西门子N47、N67、飞利浦3F3、FDK、H63B、H45C,各厂家以他们的材料特性作为基础，国内各厂家主要以PC30、PC40材料特性作为基准，只有少数厂家可大批生产。国内在软磁材料开发与生产还比较落后。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种生产成本低，高导磁率，在常温至IO(TC都有较低损耗的Mn—Zn铁氧体材料。本发明公开了一种Mn—Zn宽温材料软磁铁氧体材料，其主要原料的组成及配比为Fe203:6974wt%，优选70-71wt%Mn304:2025wt%,优选22wt%ZnO:610wt%，优选7-8wt%Fe203、Mn304和ZnO之和为100%。本发明的Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料，经由配料、原料混合、预烧、球磨、砂磨、喷雾造粒、压型及烧结后制得，其中，砂磨时，添加辅助料与球磨后的混合料同时砂磨。上述辅助料选自CaC03、Si02、Nb05、Co203、NiO中的多种。较佳的，以F&03、ZnO和Mn3(^的总重量为基础计，辅助料含有下列组分及重量百分比为CaC030.02-0.04%，优选0.02-0.03%Si020.001-0.005%，优选0.002-0.003%Co2030.01-0.05%，优选0.02-0.03%Ni00.01-0.03%较佳的，辅助料还含有NbA0.010.04%，优选0.02-0.03%。本发明的Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料制备方法包括下列步骤配料、原料混合、预烧、球磨、砂磨、喷雾造粒、压型及烧结，其中，烧结步骤为将压型后的生坯放在氮气隧道窑中烧结，升温区中致密区的温度为900110(TC，致密区充入氮气和氧气的混合气，其中氧气的体积百分比为16%，高温区(1300-140CTC)保温时间35h，降温区12001100°C，降温区充入氮气和氧气的混合气，其中氧气的体积百分比在0.5%以下。具体的，Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料制备方法如下1、配料及放料按配比称量Fe2Cb、ZnO和Mn304并放料。2、混合采用震动球磨机混合，混合时间1530min/车。该条件可以使得混合后颗粒直径控制在l2um，目的是使原料混合均匀，以利于烧结时的固相反应。3、预烧将以上混合料投入到回转窑中进行烧结，预烧温度9001050°C，预烧时间30-60分钟，控制出料量为1.5-3Kg/min。4、球磨将预烧料投入到震动球磨机中进行粉碎，粉料时间为2060min/车。5、砂磨将球磨后的料添加前述辅助料后进行砂磨，砂磨时间50120min/次。混合料在砂磨机中依靠钢珠与粉料颗粒、粉碎颗粒与粉碎颗粒之间的摩擦进一步降低粉碎颗粒的平均直径，縮小颗粒直径分布范围，砂磨颗粒直径为0.82um。6、喷雾造粒经过的砂磨料浆在80120。C下通过喷雾造粒塔造粒，得到铁氧体粉料。7、压型按工艺要求压制成型。8、烧结将生坯放入氮窑中烧结，致密区充入氮气和氧气的混合气，其中氧气的体积百分比为16%,35h保温，降温区控制氧含量在O.5%以下，得到性能优越的铁氧体磁芯。较佳的，为进一步促进混合均匀，放料时，放料顺序可按先放2/3Fe203、再放ZnO、Mn304，再放入l/3Fe203。较佳的，压型时，坯件密度控制在3.0g/cm3，并且各点密度一致。本发明的制备方法中，砂磨加入辅助料的量及种类的选择对性能起到重要作用，辅助料总量控制在0.5lwt冗范围内，选择CaC03、Si02、Nb05、Co203、NiO的加入，改善了磁芯的微观结构，使磁致伸縮系数入s值、各向异性常数K值得到很大改善。此外，烧结过程5控制整个过程氧含量的控制对特性也起到重要作用，合理的烧结条件，致密区充入的混合气体中控制氧氮含量，加入氮气使晶粒细化，高温区以氧含量控制Fe+2含量，及降温区氧含量合理配置，使磁芯性能得到很大改善，获得低损耗，高磁导率的材料。按本发明制备的Mn—Zn宽温材料软磁铁氧体具有良好的特性，经有关机构测试初始导磁率ui=25003000功率损耗Pvc(23100。Ch(400460)KW/m3饱和磁通密度Bs(23°C)=500TsBs(100。C)=460T居里温度Tc>230°C密度P"4.8*103kg/m3本发明制作成本低，简便易行，本发明的软磁铁氧体材料制成磁芯经氮气隧道窑烧结，功耗较小，常温至IOO'C范围内约为480KW/m3，发热量较小，初始导磁率较高，ui=2700±25%，性能优越，制成的磁芯满足高频电源变压器，主要应用于航空、航天、通讯家电等领域的高要求。具体实施例方式以下列举实例以进一步阐述本发明，应理解，实例并非用于限制本发明的保护范围。原料来源铁红采用韩国GE铁红，性能见附表l四氧化三锰采用上海高桥海光化工厂，性能见附表2氧化锌采用江都市锌业化工有限公司，性能见附表3实施例l:称取；71wt。/o铁红(Fe203)、22wt%Mn304、7wt%ZnO,投入震动球磨机中震动20min，再投入回转窑，在101(TC的温度下预烧，出料量为2Kg/min，到砂磨并加入添加剂NiO:0.0125wt%Co203:0.0275wt%CaC03:0.025wt%Si02:0.0025wt%最后在出口温度ll(TC下通过喷雾造粒塔造粒喷雾造粒得到Mn—Zn铁氧体粉料。取该粉料做成1~-30*20*8,设定密度3.0g/cm3,放入氮气隧道窑中进行烧结，在升温区的高温区1360'C进行保温4h。致密区加入氮气与氧气的混合气，氧含量控制在5%，降温区温度控制在1200110(TC氧含量控制在0.4。/。以下。用阻抗分析仪，功耗测试仪进行测试，所得数据列于表4中。实施例2:称取；70t°/。Fe203、22wt%Mn304、8wt%ZnO投入震动球磨机中震动20min，再投入回转窑，在104(TC回转窑中预烧，将预烧后的料球磨20min，然后连同添加剂一起投入到砂磨机中进行砂磨，添加剂的分量如下Nb205:0.025wt%NiO:0.0125wt%Co203:0.0275wt%CaC03:0.02wt%Si02:0.0025wt0/0最后在出口温度ll(TC下喷雾造粒得到Mn—Zn铁氧体料粉。取该粉料做成T-30*20*8，设定密度3.0g/cm3，放入氮气隧道窑中按实施例1进行烧结，所得数据列于表4。实施例3:取实施例1粉料做丁-30*20*8坯件放入氮气隧道窑中进行烧结，致密区加入氮气与氧气的混合气，氧含量控制在5%，高温区保温4h。降温区温度控制在1200ilO(TC氧含量控制在0.7%以下。得到性能列于附表4.实施例4:取实施例2粉料做T-30*20*8坯件，密度3.0g/cm3，放入氮气隧道窑中进行烧结。烧结条件按实施例3条件进行烧结，测试数据列于表4中。实施例5:称取；70t%Fe2O3、22wt%Mn304、8wt%ZnO投入震动球磨机中震动20min，混合后料在回转窑中烧结，烧结温度1040°C，出料量为2Kg/min。将烧结后的料，投入到震动球磨机中球磨20min，将球磨后的料和添加剂一起投入到砂磨机中进行砂磨，添加剂的用量如下Nb205:0.025wt%NiO:0.0275wt%Co2Q.,:0.0275wt%CaC03:0.02wt%Si02:0.0025wt%喷雾造粒造粒，得到Mn—Zn铁氧体粉料。取该粉料做成T-3(^20+8,设定密度3.0g/cm3，放入氮气隧道窑中进行烧结，烧结条件按实施例3，获得产品。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2:上海高桥海光四氧化三锰理化特性<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>锰(Mn)含量％71±0.5071.26含水率(H20)%《0.500.33二氧化硅(Si02)%《0.0020細钾(K)含量％《0.0010.001钠(Na)含量％《0.0010.001钙(Ca)含量％《0.0040麓镁(Mg)含量％《0.0060.003铅(Pb)含量％《0.0020.002铬(Gr)含量％《0.0040.003铁(Fe)含量％《0.30.04铜(Cu)含量％《0.0030麓镍(Ni)含量％《0.0030.002碳(C)含量％《0.050.02硫酸盐(以SO,计)含量％《0.060.03氯化物(以cr计)含量％《0.050.02比表面积m2/g《8.0—16.015堆积密度g/ml0.65土0.20.70平均粒径(um)1.00.88表3:江都市锌业化工有限公司氧化锌理化特性分析检验结果项目名称标准值实测值结论ZnO>99.7%99.72%合格金属物(以Zn计)0无合格氧化铅(以Pb计)《0.02%0.0086%合格氧化锌(以Zn计)《0細1%0細1%合格氧化铜(以Cu计)《0扁2%0.0002%合格氧化铬(以Gr计)《0.005%氧化镍(以Ni计)《0.10盐酸不容物《0.006%0.0041%合格水溶物《0.010%0.0048%合格9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.一种Mn-Zn宽温材料软磁铁氧体材料，其主要原料的组成及重量百分比为Fe2O369～74％Mn3O420～25％ZnO6～10％Fe2O3、Mn3O4和ZnO之和为100％。2.如权利要求1所述Mn—Zn宽温材料软磁铁氧体材料，其特征在于，所述Mn—Zn宽温材料软磁铁氧体材料经由配料、原料混合、预烧、球磨、砂磨、喷雾造粒、压型及烧结后制得，其中，砂磨时，添加辅助料与球磨后的混合料同时砂磨。3.如权利要求2所述Mn—Zn宽温材料软磁铁氧体材料，其特征在于，所述辅助料以Fe203、ZnO和Mri304,的总重量为基础计，包括下列组分及配比CaC030.02-0.04%Si020.001-0.005%Co2030.Ol-O.05%Ni00.01-0.03%。4.如权利要求3所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料，其特征在于，所述辅助料还含有Nb2050.010.04%。5.如权利要求l所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，包括下列步骤配料、原料混合、预烧、球磨、砂磨、喷雾造粒、压型及烧结，其中，烧结步骤为升温区中致密区的温度为900110(TC，致密区充入氮气和氧气的混合气，其中氧气的体积百分比为16%，高温区保温时间35h，降温区1200110(TC，降温区充入氮气和氧气的混合气，其中氧气的体积百分比在0.5%以下。6.如权利要求5所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，砂磨时，以Fe203、Zn0和MnA:的总重量为基础计，添加辅助料与球磨后的混合料同时砂磨，所述辅助料包括下列组分及配比为CaC030.02-0.04%Si020.001-0.005%Co2030.01-0.05%訓0.01—0.03%。7.如权利要求6所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述辅助料还含有吣2050.010.04%。8.如权利要求5所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述原料混合为采用震动球磨机混合，混合时间1530min/车。9.如权利要求5所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述预烧为将以上混合料投入到回转窑中进行烧结，预烧温度9001050°C，预烧时间30-60分钟，出料量为1.5-3Kg/min。10.如权利要求5所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述球磨为将预烧料投入到震动球磨机中进行粉碎，粉料时间为2060min/车；所述砂磨为将球磨后的料添加所述辅助料后进行砂磨，砂磨时间50120min/次。11.如权利要求5所述Mn—Zn宽温软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，压型时，坯件密度控制在3.0g/cm3，并且各点密度一致。全文摘要本发明属软磁材料
技术领域：
，公开了一种Mn-Zn宽温软磁铁氧体材料及其制备方法。本发明的Mn-Zn宽温材料软磁铁氧体材料，其主要原料的组成及重量百分比为Fe₂O₃69～74％；Mn₃O₄20～25％；ZnO6～10％；Fe₂O₃、Mn₃O₄和ZnO之和为100％。本发明的软磁铁氧体材料制作成本低，简便易行，具有较小的功耗、更小的发热量、较高的初始导磁率，性能优越。文档编号C04B35/38GK101555133SQ200910051388公开日2009年10月14日申请日期2009年5月15日优先权日2009年5月15日发明者赵恩起,超陆申请人:上海华源磁业有限公司