一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法。它的步骤为：1)制备多孔模具；2)配料；3)一次球磨；4)预烧；5)二次球磨；6)压滤成型；7)烧结。由于压滤成型采用少量的有机粘结剂，成型密度高，由于采用多孔模具，有利于有机物的排出，不会造成有机物夹杂造成的缺陷。压滤成型采用液相介质制备浆料直接成型，可以采用沉淀分离等方法除去粉料中的团聚体、大颗粒及夹杂体。而不经干燥直接成型又避免了新的团聚体形成，从而提高了成型胚体的显微均匀性。因此，采用压滤法制备NiZn铁氧体，可以使制备的铁氧体均匀性较好，有利于磁性能的进一步提高。
【专利说明】一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法。
【背景技术】
[0002]NiZn铁氧体是电子工业中一种重要的基础材料，由于其具有高电阻率、高居里温度、低温度系数、良好的高频性能等特点，在抗电磁干扰器件、直流-直流转换器、交流-直流转换器和宽频带器件等领域得到了广泛的应用。随着射频铁氧体宽带器件的发展，具有高磁导率特性的NiZn铁氧体的需求与日俱增。
[0003]在当今铁氧体行业中，日本、美国和西欧等发达国家的技术水平被公认为是最先进的。这种材料的主要成分为Fe203、N1, ZnO和CuO等，普遍采用氧化物湿法陶瓷工艺来制备，主要过程包括:配方设计、一次球磨粉碎、预烧、二次球磨粉碎、造粒成型和烧结。粉末冶金工艺的优点在于工艺简单、配料容易调整、原材料要求不高，成本较低。但该法也存在明显缺点:由于原料物性相差很大，难以混合均匀，所得产品性能不稳定；一般所需要的煅烧和烧结温度都较高，所以能耗高，粉末飞扬严重，生产环境差；必须研磨处理，会引入杂质污染等，特别是由于铁氧体压制成型，由于成分中同时含有Fe203、Ni0、Zn0、Cu0及其余的添加物，各个成分的物性不同，在混合时很容易混合不均匀，造成大量的团聚、夹杂、大颗粒及分布不均匀的现象，严重影响了铁氧体的磁性能及产品的一致性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述现象，提供一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法。
[0005]NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法的步骤如下:
1)a-石膏和β -石膏与水混合，并加入石膏总质量10%的粘结剂,搅拌2"! Omin得到石膏浆，将石膏浆凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相对湿度为20-40%的环境中，所述α _石骨和β _石骨的质量比为2:1~1:2 ；
2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩尔比含量 Fe2O3 为 48~54%，ZnO 为 30~32%，N1 为 3.5~10%，CuO为8~15%配料得混合配料；
3)将制得的混合配料与水混合，然后在球磨机中球磨2~10h ；
4)取出球磨后的样品在空气中在60(T900°C的范围内预烧l~3h，然后随炉冷却后取出样品；
5)将预烧后的样品添加0-3%的V2O5后进行球磨，球磨时间为3~15h；
6)将混合粉料加入水或有机溶剂中，使固相含量为40VO19T45VOl%，充分搅拌均匀，超声波弥散处理广20 min，得到分散均匀的浆料，将浆料置于石膏模具中，施加压力，并在
0.1~15 Mpa的压力下保压处理10~120 min ； 7)将压滤后的浆料固化去模，并在35飞0°C下缓慢烘干，置于钢模中，在KTlOOMpa的压力下压制，在空气中烧结成型，烧结温度为85(Tl300°C，烧结时间为I飞h。
[0006]所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂或硅酮树脂。
[0007]所述的步骤6)中的有机溶剂为乙醇、丙酮或二甲苯。
[0008]压滤工艺是在外压力作用下，使在液态介质中分散有固相陶瓷颗粒的浆料通过输浆管进入模型内部，并通过多孔滤层滤出部分液态介质，使陶瓷颗粒紧密排列固化成为具有一定形状的陶瓷胚体。由于压滤成型采用少量的有机粘结剂，成型密度高，由于采用多孔模具，有利于有机物的排出，不会造成有机物夹杂造成的缺陷。压滤成型采用液相介质制备浆料直接成型，可以采用沉淀分离等方法除去粉料中的团聚体、大颗粒及夹杂体。而不经干燥直接成型又避免了新的团聚体形成，从而提高了成型胚体的显微均匀性。因此，采用压滤法制备NiZn铁氧体，可以使制备的铁氧体均匀性较好，有利于磁性能的进一步提高。
【具体实施方式】
[0009]本发明针对传统工艺制备NiZn铁氧体由于原料物性相差很大，难以混合均匀，所得产品性能不稳定；一般所需要的煅烧和烧结温度都较高，所以能耗高，粉末飞扬严重，生产环境差；必须研磨处理，会引入杂质污染等问题，设计了压滤法制备NiZn铁氧体，从而改善产品的稳定性，同时向主料中添加少量的V2O5，而降低烧结温度，从而减少能耗，具体的制备方法步骤如下:
1)α-石膏和β -石膏与水混合，并加入石膏总质量10%的粘结剂,搅拌2"! Omin得到石膏浆，将石膏浆凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相对湿度为20-40%的环境中，所述α _石骨和β _石骨的质量比为2:1~1:2 ；
2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩尔比含量 Fe2O3 为 48~54%，ZnO 为 30~32%，N1 为 3.5~10%，CuO为8~15%配料得混合配料；
3)将制得的混合配料与水混合，然后在球磨机中球磨2~10h；
4)取出球磨后的样品在空气中在60(T900°C的范围内预烧l~3h，然后随炉冷却后取出样品；
5)将预烧后的样品添加0-3%的V2O5后进行球磨，球磨时间为3~15h；
6)将混合粉料加入水或有机溶剂中，使固相含量为40VO19T45VOl%，充分搅拌均匀，超声波弥散处理广20 min，得到分散均匀的浆料，将浆料置于石膏模具中，施加压力，并在
0.1-15 Mpa的压力下保压处理10~120 min ；
7)将压滤后的浆料固化去模，并在35飞0°C下缓慢烘干，置于钢模中，在KTlOOMpa的压力下压制，在空气中烧结成型，烧结温度为85(Tl300°C，烧结时间为I飞h。
[0010]所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂或硅酮树脂。
[0011]所述的步骤6)中的有机溶剂为乙醇、丙酮或二甲苯。
[0012]以下结合实例对本发明作进一步详细描述:
实施例1:
用质量比为2:1的α -石膏和β -石膏与水混合，并加入10wt%酚醛树脂，搅拌4min，浇筑，将石膏浆凝固、硬化制得内部型腔为外径23 mm,内径12 mm，高4 mm的圆环状石膏模具。
[0013]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO=49.5mol%:32mol%: 8.5mol%: 10mol% 的配方比，称取Fe2O3> N1、ZnO、CuO 氧化物原料。
[0014]将混合粉料加水球磨10 h并将球磨后的粉料烘干，在750°C下预烧2 h，然后随炉冷却后取出样品。
[0015]将预烧后的粉料添加0.2 mol%的V2O5后球磨15h并将球磨后的混合粉末加入水中，使固相含量达45vol%，搅拌均匀，然后采用超声波进行弥散化处理I min，将得到的浇筑浆料注入石膏模具中，施加压力0.1 MPa，并保压120 min。
[0016]将压滤后的浆料固化去模后在35°C条件下烘干，并置于钢模中，在1MPa的压力下压制并在空气中烧结成型。烧结温度为850°C，烧结时间为6h。
[0017]经检测，目标产物的相关电磁参数如下:初始磁导率2500，比损耗系数的倒数
11.6X104,居里温度100°C，饱和磁通密度260 mT。
[0018]实施例2:
用质量比为1:1的α-石膏和β-石膏与水混合，并加入10被％聚乙烯醇，搅拌2min，浇筑，将石膏浆凝固、硬化制得内部型腔为外径23 mm,内径12 mm，高4 mm的圆环状石膏模具。
[0019]按F e2O3:ZnO:N1:CuO =48mol%:32mol%: 10mol%: 10mol% 的配方比，称取 Fe2O3'N1、ZnO、CuO氧化物原料。
[0020]将混合粉料加水球磨2h并将球磨后的粉料烘干，在600°C下预烧3h，随炉冷却后取出样品。
[0021]将预烧后的粉料添加3mol%的V2O5后球磨3h并将混合粉末加入乙醇中，使固相含量达40vol%，搅拌均匀，采用超声波进行弥散化处理20 min,将得到的浇筑浆料浆料注入石膏模具中，施加压力15MPa，并保压10 min。
[0022]将压滤后的浆料固化去模后在60°C条件下烘干，并置于钢模中，在100 MPa的压力下压制。在空气中烧结成型。烧结温度为1300°C，烧结时间为lh。
[0023]经检测，目标产物的相关电磁参数如下:初始磁导率2300，比损耗系数的倒数
10.5 X 14,居里温度105°C，饱和磁通密度230 mT。
[0024]实施例3:
用质量比为1:2的α -石膏和β -石膏与水混合，并加入10wt%三聚氰胺树脂，搅拌10min,烧筑,将石膏衆凝固、硬化制得内部型腔为外径23 mm,内径12 mm,高4 _的圆环状石
膏模具。
[0025]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO =54mol%:30mol%: 8mol%:8mol% 的配方比，称取 Fe2O3'N1、ZnO、CuO氧化物原料。
[0026]将混合粉料加水球磨4h并将球磨后的粉料烘干，在900°C下预烧lh，随炉冷却后取出样品。
[0027]将预烧后的粉料球磨8 h。并将球磨后的混合粉末加入丙酮溶剂中，使固相含量达45vol%，搅拌均匀，并采用超声波进行弥散化处理10 min，将得到的浇筑浆料注入石膏模具中，，施加压力0.1 MPa，并保压20 min。
[0028]将压滤后的浆料固化去模后在50°C条件下烘干，并置于钢模中，在10 MPa的压力下压制并在空气中烧结成型。烧结温度为930°C，烧结时间为3 h。
[0029]经检测，目标产物的相关电磁参数如下:初始磁导率2400，比损耗系数的倒数7.9 X 14,居里温度91°C，饱和磁通密度270 mT。
[0030]实施例4:
用质量比为1:1的α -石膏和β -石膏与水混合，并加入10%环氧树脂，搅拌4min，浇筑，将石膏浆凝固、硬化制得内部型腔为外径23 mm,内径12 mm，高4 mm的圆环状石膏模具。
[0031]按Fe2O3:ZnO:N1:CuO =49.5mol%:32mol%: 3.5mol%: 15mol% 的配方比，称取Fe2O3> N1、ZnO、CuO 氧化物原料。
[0032]将混合粉料加水球磨6 h并将球磨后的粉料烘干，并在730°C下预烧2 h，随炉冷却后取出样品。
[0033]将预烧后的粉料添加0.2mol%的V2O5后球磨8h并将混合粉末加入二甲苯中，使固相含量达45vol%，搅拌均匀，采用超声波进行弥散化处理10 min，将得到的浇筑浆料注入石膏模具中，施加压力0.1 MPa，并保压20 min。
[0034]将压滤后的浆料固化去模后在50°C条件下烘干，并置于钢模中，在10 MPa的压力下压制。在空气中烧结成型。烧结温度为930°C，烧结时间为3h。
[0035]经检测，目标产物的相关电磁参数如下:初始磁导率2100，比损耗系数的倒数5 X 14,居里温度98°C ，饱和磁通密度240 mT。
【权利要求】
1.一种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法，其特征在于它的步骤如下: 1)α-石膏和β -石膏与水混合，并加入石膏总质量10%的粘结剂，搅拌2~10 min得到石膏浆，将石膏浆凝固、硬化制得石膏模具，干燥后保存在25~40°C、相对湿度为20-40%的环境中，所述α-石膏和β-石膏的质量比为2:广1:2; 2)Fe203、Zn0、Ni0、Cu0 按摩尔比含量 Fe2O3 为 48~54%，ZnO 为 30~32%，N1 为 3.5~10%，CuO为8~15%配料得混合配料； 3)将制得的混合配料与水混合，然后在球磨机中球磨2~10h ； 4)取出球磨后的样品在空气中在60(T900°C的范围内预烧广3h，然后随炉冷却后取出样品； 5)将预烧后的样品0-3%的V2O5后进行球磨，球磨时间为3~15h ； 6)将混合粉料加入水或有机溶剂中，使固相含量为40VO19T45VOl%，充分搅拌均匀，超声波弥散处理广20 min，得到分散均匀的浆料，将浆料置于石膏模具中，施加压力，并在 。0.1~15 Mpa的压力下保压处理10~120 min ； 7)将压滤后的浆料固化去模，并在35飞0°C下缓慢烘干，置于钢模中，在KTlOOMpa的压力下压制，在空气中烧结成型，烧结温度为85(Tl300°C，烧结时间为I飞h。
2.根据权利要求1所述的种NiZn铁氧体的压滤成型的制备方法，其特征在于所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚氟乙烯、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂或硅酮树脂。
3.根据权利要求1所述的一种软磁复合材料的压滤成型的制备方法，其特征在于所述的步骤6)中的有机溶剂为乙醇、丙酮或二甲苯。
【文档编号】B28B3/00GK104030669SQ201410245712
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】严密, 赵国梁, 吴琛 申请人:浙江大学