专利名称：一种不含铅的NiZn软磁铁氧体材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及软磁铁氧体材料技术领域，具体涉及一种不含铅的mai软磁铁氧体材料及其制备方法。
背景技术：
NiZn软磁铁氧体材料作为重要的基础功能材料，是一种产量大、应用广泛的高频软磁材料，用该材料制作的铁氧体宽频带器件，使用频率可达几千兆赫兹，主要功能是实现射频信号的能量传输及阻抗变换，但是现有材料中使用了 1 类等重金属成份，容易污染环境，随着环保标准要求的提高，一些如1 类等重金属成份已在材料配方的使用中严格受限，甚至不用，随之一些不含1 的铁氧体材料配方相继出炉，同时该配方还需保证形成的铁氧体材料具有含1 类配方材料同等的高频、宽频、低阻抗、低损耗、高品质因数的特点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的提供一种不含铅的Mai软磁铁氧体材料及其制备方法，能够解决目前该铁氧体材料配方中含重金属1 的污染环境的问题， 同时本发明的材料还具备同等甚至优于原材料的磁学性能，具有加工工艺简单，成品率高的特点。一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为!^e2O3 :80. 22%-83. 78%,NiO 8. 96 % -9. 84 %，ZnO :2. 00 % -3. 05 %，MnCO3 :4. 02 % -4. 58 %，Co2O3 1. 02% -1. 08 % 和 0. 059% 的 V2O5 构成。该材料性能参数如下1)该材料的频率覆盖范围f :1ΜΗζ-300ΜΗζ ；2)磁导率范围宽μ i :20士25% ；3)电感系数公差Al 士 20 % ；4)居里温度 Tc 450 0C ；5)饱和磁通密度Bs :320mT ；6)品质因数 Q > 180/7. 6MHz ；7)密度 P 5. 3g/cm3 ；8)截止频率 f 150MHz ο一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料的制备方法如下本发明的制备方法分为以下几个步骤配料、一次球磨、材料予烧、二次球磨、压制成型、高温烧结和去应力处理。第一步、以佝203、NiO, ZnO和MnCO3为主配方，按质量分数1 80. 22% -83. 78%, NiO 8. 96% -9. 84%, ZnO 2. 00% -3. 05%,MnCO3 4. 02% -4. 58%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4士0. 1H，粒度达到0.8μπι以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至950°C后，保温2士0. 1H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3: 1. 02% -1. 08%和V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6士0. IH后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌；第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 1-5. 5g/cm3 ；所述材料松装比为3 1是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料；第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为 12000C的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度至450°C，后按150°C /H的速度升至800°C，保温1 士0. 1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6士0. 1H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2士0. 1H，降至200°C，保温2士0. 1H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至40°C，全部工序完成。本发明涉及一种导磁率为20 μ的高频镍锌软磁铁氧体材料的配方及制造方法， 配方中不含任何重金属成份铅，材料在7. 6MHz频率下与含1 类材料对比，品质因数超过 180，具有优越的磁性能，由于生产的产品材料配方中不含重金属1 ，解决了污染环境的问题，材料品质因数Q在7. 6MHz时超过180，具备同等甚至优于原材料的磁学性能，具有加工工艺简单，成品率高的特点。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。实施例一一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为1 80. 22%, NiO :8. 96%, ZnO 2. 00%, MnCO3 :4. 02%, Co2O3 :1. 02%和 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以F%03、NiO、ZnO 和 MnCO3 为主配方，按质量分数 1 :80. 22%, NiO 8. 96%, ZnO 2. 00%禾口 MnCO3 :4. 02%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨3. 9H，粒度达到0. 8 μ m以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至950°C后，保温1. 9H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 02% 和V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2. 5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨5. 9H后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌；第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. lg/cm3 ；所述材料松装比为3 1是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料；第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为 1200°C的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至800°C，保温0. 9H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温5. 9H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温1. 9H，降至200°C，保温1. 9H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至 40°C，全部工序完成。实施例二 一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为1 82. 00%, NiO :9. 00%, ZnO 3. 00%, MnCO3 :4. 30%, Co2O3 :1. 05%禾口 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以Fe203> NiO, ZnO, MnCO3 为主配方，按质量分数 17 :82. 00 %, NiO 9. 00%, ZnO 3. 00%, MnCO3 :4. 30%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4士0. 1H，粒度达到0.8μπι以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至950°C后，保温2H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 05% 和V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6H后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌；第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 3g/cm3 ；所述材料松装比为3 1是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料；第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为1200°C的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至800°C，保温1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2H，降至200°C，保温2H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至40°C， 全部工序完成。实施例三一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为1 83. 78%, NiO :9. 84%, ZnO 3. 05%, MnCO3 :4. 58%, Co2O3 :1. 08%禾口 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以佝203、NiO,ZnO, MnCO3 为主配方，按质量分数 1 :83. 78 %, NiO 9. 84%, ZnO 3. 05%, MnCO3 :4. 58%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4. 1H，粒度达到0. 8 μ m以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至950°C后，保温2. 1H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 08% 和V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2. 5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6. IH后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌；第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 5g/cm3 ；所述材料松装比为3 1是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料；第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为 1200°C的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至800°C，保温1. 1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6. 1H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2. 1H，降至200°C，保温2. 1H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至 40°C，全部工序完成。
权利要求
1.一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，其特征在于，由质量分数为！^e2O3: 80. 22 % -83. 78 %，NiO :8. 96 % -9. 84 %，ZnO 2. 00% -3. 05 %，MnCO3 :4. 02 % -4. 58 %， Co2O3 1. 02% -1. 08%和 V2O5 0. 059%构成。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，由质量分数为!^e2O380. 22%, NiO 8.96%, ZnO 2. 00%, MnCO3 :4. 02%, Co2O3 :1. 02%禾口 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，由质量分数为F^O382. 00%, NiO 9.00%, ZnO 3. 00%, MnCO3 :4. 30%, Co2O3 :1. 05%和 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，由质量分数为!^e2O383. 78%, NiO 9. 84%, ZnO 3. 05%, MnCO3 :4. 58%, Co2O3 :1. 08%和 V2O5 :0. 059%构成，其余为杂质。
5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，该材料性能参数如下1)该材料的频率覆盖范围f:1ΜΗζ-300ΜΗζ ；2)磁导率范围宽Pi:20士25% ；3)电感系数公差Al:士 20% ；4)居里温度T。450°C；5)饱和磁通密度Bs:320mT ；6)品质因数Q :> 180/7. 6MHz ；7)密度P 5. 3g/cm3 ；8)截止频率f:150MHz。
6.一种不含铅的MSi软磁铁氧体材料的制备方法，其特征在于，第一步、以F%03、NiO、ZnO和MnCO3为主配方，按质量分数1 :80. 22% -83. 78%, NiO 8. 96% -9. 84%, ZnO 2. 00% -3. 05%, MnCO3 4. 02% -4. 58%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4士0. 1H，粒度达到0.8μπι以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至 950°C后，保温2士0. 1H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3: 1. 02% -1. 08%和V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6士0. IH后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌； 第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 1-5. 5g/cm3 ； 所述材料松装比为31是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料； 第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为1200°C 的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度至450°C，后按150°C /H的速度升至 800°C，保温1 士0. 1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6士0. 1H，随炉降至室温出炉； 第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2士0. 1H，降至200°C，保温2士0. 1H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至 40°C，全部工序完成。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，一种不含铅的Niai软磁铁氧体材料，由质量分数为狗203 80. 22%, NiO :8. 96%, ZnO 2.00%, MnCO3 4. 02%, Co2O3 1. 02%禾Π V2O5 :0. 059%构成。一种不含铅的MSi软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以!^e2OyNiCKZnO和 MnCO3*主配方，按质量分数!^e2O3 :80. 22%,NiO :8. 96%, ZnO 2. 00%和 MnCO3 :4. 02%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨3. 9H，粒度达到0. 8 μ m以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至 950°C后，保温1. 9H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 02%和 V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨5. 9H后烘干， 分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌；第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. lg/cm3 ； 所述材料松装比为31是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料； 第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为1200°C 的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至 8000C，保温0. 9H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温5. 9H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温1. 9H，降至200°C，保温1. 9H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至40°C， 全部工序完成。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为Fii2O3 82. 00%, NiO :9. 00%, ZnO 3.00%, MnCO3 4. 30%, Co2O3 1. 05%禾Π V2O5 :0. 059%构成。一种不含铅的mai软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以 F%03、NiO、ZnO, MnCO3 为主配方，按质量分数 Fe2O3 :82. 00%, NiO :9. 00%, ZnO 3. 00%, MnCO3 :4. 30%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4士0. 1H，粒度达到0.8μπι以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至 950°C后，保温2H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 05%和 V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6H后烘干，分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂， 机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌； 第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 3g/cm3 ； 所述材料松装比为31是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料； 第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为1200°C 的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至 800°C，保温1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2H，降至200°C，保温2H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至40°C，全部工序完成。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，一种不含铅的NiSi软磁铁氧体材料，由质量分数为!^e2O3 83. 78%, NiO :9. 84%, ZnO 3. 05%, MnCO3 :4. 58%, Co2O3 :1. 08%禾Π V2O5 :0. 059%构成。 一种不含铅的MSi软磁铁氧体材料的制备方法如下第一步、以 F%03、NiO、ZnO, MnCO3 为主配方，按质量分数 Fe2O3 :83. 78%, NiO :9. 84%, ZnO 3. 05%, MnCO3 :4. 58%进行配料；第二步、对上述配料好的材料进行第一次球磨，采用行星式球磨机湿磨法，质量比按不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨4. 1H，粒度达到0. 8 μ m以下，后烘干；第三步、对烘干后的配料进行予烧，从室温起，按不超过150°C /H的升温速度，升至 950°C后，保温2. 1H，随炉冷却，降至室温出炉；第四步、对予烧后的配料进行粉碎处理，粉碎处理后按质量分数为Co2O3 :1. 08%和 V2O5 0. 059%加入两种添加物，仍采用行星式球磨机湿磨法，按质量比为不锈钢或锆球配料去离子水或蒸馏水=1 2.5 1.2的比率混合，300N/min的速度球磨6. IH后烘干， 分别加入质量分数为10%的粘合剂、质量分数为10%的分散剂和质量分数为10%的脱模剂，机械造粒处理，过40目筛网；所述粘合剂为聚乙烯醇，分散剂为聚乙二醇脂，脱模剂为硬脂酸锌； 第五步、选用铁氧体压模模具，对模具进行填料，材料松装比为3 1，压制压机可用普通的液压设备，采用等静压方式，压力为10吨，控制成型后的产品密度在5. 5g/cm3 ； 所述材料松装比为31是指填配料高度按成型后零件高度的三倍比例进行装料； 第六步、对成型后产品进行高温烧结处理，选用精度在10°C以内、最高温度为1200°C 的箱式高温烧结炉，从室温起，按50°C /H的升温速度，至450°C，后按150°C /H的速度升至 800°C，保温1. 1H，又按50°C /H的速度升至1050°C，保温6. 1H，随炉降至室温出炉；第七步、对高温烧结后的产品进行内部应力去除，将产品放入高温干燥箱中，自由升温至250°C，保温2. 1H，降至200°C，保温2. 1H，随后按20°C /2H的降温速度，直止降至40°C， 全部工序完成。
全文摘要
一种不含铅的NiZn软磁铁氧体材料，由质量分数为Fe2O380.22％-83.78％，NiO8.96％-9.84％，ZnO2.00％-3.05％，MnCO34.02％-4.58％，Co2O31.02％-1.08％和V2O50.059％构成，其制备方法包括以下几个步骤配料、一次球磨、材料予烧、二次球磨、压制成型、高温烧结和去应力处理，由于材料配方中不含重金属Pb，解决了污染环境的问题，材料品质因数Q在7.6MHz时超过180，具备同等甚至优于原材料的磁学性能，具有加工工艺简单，成品率高的特点。
文档编号C04B35/26GK102491739SQ201110390658
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者周瑾, 李涛, 杨爱君, 王栋梁, 赵艳, 郭延宾, 高蕾 申请人:宝鸡烽火诺信科技有限公司