一种镍锌铁氧体颗粒料及其制备方法与流程

本发明涉及一种镍锌铁氧体颗粒料及其制备方法，属于软磁铁氧体技术领域。

背景技术：

镍锌铁氧体是一种重要的电子功能材料，具有高频、宽频、高阻抗、低损耗的特点，是高频范围(1～100mhz)内应用最广的软磁铁氧体材料，被广泛用于计算机、通信、消费电子等领域。

近年来，镍锌铁氧体一次成型超薄产品在车载品中的用量不断上升，此类产品的尺寸和电特性等十分稳定。然而，由于此类产品成型过程中粉料的填充高度一致，而坯件压制时不等高，产品压薄模具不易开喷料口，容易出现坯件密度不均匀的问题，进而导致坯件烧结后发生变形，最终产品易出现凸台密度低易磨损、磁芯强度低等问题。由此可见，传统的镍锌铁氧体颗粒料已经无法适用于对品质和特性要求越来越高的车载品。

因此，亟需开发一种性能更加优异的镍锌铁氧体颗粒料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种镍锌铁氧体颗粒料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂和聚乙二醇按照质量比100：(2.8～4.2)：(0.2～0.4)：(0.1～0.3)组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：62.5％～66.5％；

氧化锌：18％～22％；

氧化镍：8％～12％；

氧化铜：3％～5％；

所述粘结剂由聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂按照质量比(0.8～1.5)：(1.5～2.5)：(0.5～2)组成。

优选的，所述分散剂为聚羧酸型分散剂。

优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为3000～5000g/mol。

进一步优选的，所述聚乙二醇为peg4000(即数均分子量4000g/mol的聚乙二醇)。

优选的，所述镍锌铁氧体颗粒料的粒径为38～180μm。

优选的，所述镍锌铁氧体颗粒料的比重为1.15～1.30g/cm³。

优选的，所述镍锌铁氧体颗粒料的水分含量为0.2％～0.4％。

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法，包括以下步骤：

1)将氧化铁、氧化锌、氧化镍和氧化铜加水进行砂磨，再喷雾造粒；

2)将步骤1)的物料置于800～900℃下进行预烧；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂、聚乙二醇和水后进行砂磨，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂混合，再进行喷雾造粒，筛分，得到镍锌铁氧体颗粒料。

优选的，步骤1)和3)中进行砂磨时粉料、钢球和水的质量比为(1～3)：(5～9)：1。

优选的，步骤2)所述预烧的时间为2～3h。

一种镍锌铁氧体，由上述镍锌铁氧体颗粒料制备而成。

上述镍锌铁氧体的制备方法，包括以下步骤：将镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯，再进行烧结，得到镍锌铁氧体。

优选的，所述烧结在1080～1100℃下进行，烧结时间为8～12h。

本发明的有益效果是：本发明的镍锌铁氧体颗粒料进行非等压成型得到的生坯具有密度均匀性高、可塑性高、强度高等优点，且烧结得到的制品密度一致性高、强度高、表面致密平整，可以满足车载品的高要求。

具体来说：

1)本发明中的粘结剂聚乙烯醇可以提高颗粒料在成型过程中的耐压性能，防止因成型压力过大而导致的断层；

2)本发明中的粘结剂聚乙酸乙烯酯可以使生坯在低压力下获得高密度和高强度，生坯不会产生弹性后效现象，且具有优良的润滑性能，可以提高原料可塑性和不等高胚件的密度均匀性，进而可以提高生坯强度，避免制造过程中因胚体间碰撞而导致的崩缺、磨损、裂纹等问题，适合生产边角尖锐的产品；

3)本发明中的粘结剂改性丙烯酸树脂在压制过程中可以降低成型压力，且有助于烧结过程中减小晶粒间隙，进而可以提高铁氧体烧结致密性及磁芯强度。

附图说明

图1为实施例1中的生坯的数码照片。

图2为实施例1中的非等压磁芯的数码照片。

图3为实施例2中的生坯的数码照片。

图4为实施例3中的生坯的数码照片。

图5为对比例1中的非等压磁芯的数码照片。

图6为对比例2中的非等压磁芯的数码照片。

图7为对比例3中的生坯的数码照片。

图8为对比例3中的非等压磁芯的数码照片。

图9为对比例4中的生坯的数码照片。

图10为对比例4中的非等压磁芯的数码照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3.9:0.2:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂按照质量比12:20:7组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.22g/cm³，水分含量0.32％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯(数码照片如图1所示)，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯(数码照片如图2所示)。

实施例2：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3.9:0.2:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂按照质量比8:24:7组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.26g/cm³，水分含量0.28％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯(数码照片如图3所示)，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯。

实施例3：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3.9:0.2:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂按照质量比15:17:7组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇bf-17、聚乙酸乙烯酯和改性丙烯酸树脂混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.21g/cm³，水分含量0.34％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯(数码照片如图4所示)，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯。

由图4可知：生坯的密度较均匀，叶摆外观较光亮。

对比例1：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3.2:0.3:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17和聚乙酸乙烯酯按照质量比12:20组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇bf-17和聚乙酸乙烯酯混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.18g/cm³，水分含量0.35％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯(数码照片如图5所示)。

有图5可知：非等压磁芯的密度较均匀，叶摆两头较光亮，中间因受模具壁摩擦作用颗粒间隙明显，因未添加改性丙烯酸烧结未愈合颗粒间隙。

对比例2：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:1.9:0.3:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17和改性丙烯酸树脂按照质量比12:7组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料、聚乙烯醇bf-17和改性丙烯酸树脂混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.21g/cm³，水分含量0.28％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯(数码照片如图6所示)。

由图6可知：非等压磁芯的致密性较好，因未添加乙酸乙烯酯叶摆与中柱的密度差异较大，叶摆烧结收缩不一致导致变形，叶摆面烧前生胚强度较差，已磨损和崩缺，烧后表面不平整。

对比例3：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3:0.2:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17和聚乙烯醇bp-05按照质量比2:1组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料和聚乙烯醇混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.19g/cm³，水分含量0.24％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯(数码照片如图7所示)，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯(数码照片如图8所示)。

由图1和图7可知：实施例1中的生坯无缺损，外观致密性比对比例3的生坯好，说明聚乙酸乙烯酯可以改善生坯强度，加工过程中凸台压力低的位置不容易磨损。

由图2和图8可知：实施例1的非等压磁芯的外观致密性比对比例3的非等压磁芯好，说明改性丙烯酸树脂能提高烧结外观致密性。

对比例4：

一种镍锌铁氧体颗粒料，由粉料、粘结剂、分散剂d-134和peg4000按照质量比100:3:0.2:0.2组成；

所述粉料由以下质量百分比的组分组成：

氧化铁：65.4％；

氧化锌：20.5％；

氧化镍：10.1％；

氧化铜：4％；

所述粘结剂由聚乙烯醇bf-17和聚乙烯醇bp-05按照质量比1:2组成；

上述镍锌铁氧体颗粒料的制备方法包括以下步骤：

1)将粉料、钢球和水按照质量比2:7:1混合，砂磨1h；

2)将步骤1)的物料置于850℃下烧结2h；

3)对步骤2)的物料进行振磨，再加入分散剂d-134、peg4000和水，控制粉料、钢球和水的质量比为2:7:1，砂磨2h，直至物料的d50≤1.2μm；

4)将步骤3)的物料和聚乙烯醇混合，再进行喷雾造粒，过100目筛，得到镍锌铁氧体颗粒料(粒径100～150μm，比重1.26g/cm³，水分含量0.28％)。

一种非等压磁芯，其制备方法包括以下步骤：

将上述镍锌铁氧体颗粒料通过模压成型压制成生坯(数码照片如图9所示)，再1090℃下烧结8h，得到非等压磁芯(数码照片如图10所示)。

由图3和图9可知：对比例4的生坯的叶摆密度间隙比实施例2的生坯大，说明颗粒料在压制该类产品时难滑动导致中柱与叶摆密度差异大，外观难以满足要求。

注：

分散剂d-134：聚羧酸型分散剂，日本；

聚乙烯醇bf-17：台湾长春；

聚乙烯醇bp-05：台湾长春。

性能测试：

1)对实施例1～3和对比例1～4的非等压磁芯的外观良率进行测试，测试结果如下表所示：

表1实施例1～3和对比例1～4的非等压磁芯的外观良率测试结果

由表1可知：聚乙烯醇bf-17可以在一定程度上提高生坯的结合力，生坯生产过程中崩缺和裂纹比例较少；聚乙烯醇bp-05可以在一定程度上提高生坯的表面硬度，生坯生产过程中不易磨损；乙酸乙烯酯和聚乙烯醇bf-17结合使用具有提高生坯强度和表面硬度的作用，压制非等压成型品时密度均匀性好。

2)对实施例1～3和对比例1～4的生坯进行强度测试，测试结果如下表所示：

表2实施例1～3和对比例1～4的生坯的强度测试结果

由表2可知：聚乙烯醇bf-17和乙酸乙烯酯按照质量比12:20搭配能够提高生坯强度30％以上，可以解决磁芯在生产过程中外观良率低的问题，而改性丙烯酸树脂可以使烧结后磁芯强度提高20％以上。

3)对实施例1～3和对比例1～4的生坯的密度一致性进行测试，测试结果如下表所示：

表3实施例1～3和对比例1～4的生坯的密度一致性测试结果

由表3可知：粘结剂中使用乙酸乙烯酯生产的颗粒料受挤压时形变能力强，可以确保不同压力位置密度差小。

4)对实施例1～3和对比例1～4的非等压磁芯的进行可塑性测试，测试结果如下表所示：

表4实施例1～3和对比例1～4的非等压磁芯的可塑性测试测试结果

注：

可塑性：指颗粒料在模具压力作用下发生形变并保持形变的性质，在外力去除后生坯能稳定保持形状而不变形的能力。

检测可塑性是将压制好的生坯静置12h后再检测尺寸有没有发生变化，φ1为刚压制的生坯的外径，φ2为静置12h的生坯的外径，δφ为外径差值。

由表4可知：乙酸乙烯酯含量越高，生坯发生形变就越小，可以有效避免因生坯存放时间问题导致的尺寸波动。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。