专利名称：凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺，属于电子元器件新材料、新工艺领域。
随着SMT技术的日益发展，对SMD元件的性能要求越来越高，成本却越来越低。作为SMD元件的重要组成元件之一，片式电感的发展趋势也是如此。软磁铁氧体是制造片式电感的主要材料，为降低元器件的成本，目前只能选择降低烧结温度和比较廉价的内电极材料。Ag或Ag-Pd合金电极是最常用的廉价内电极材料，但它的熔点不超过961℃，为实现软磁铁氧体材料与低熔点内电极材料的共烧结与防止Ag向元件内部扩散，必须降低片式电感的最终烧结温度。
常用的中、高频Ni-Zn-Cu软磁铁氧体已经通过制备超细高活性粉体成功实现片式电感的低温烧结并应用于生产。但是适用于甚高频段的平面六角晶系Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)型软磁铁氧体，由于本身结构与组成的复杂性，一直未能实现低温烧结。随着信息通讯技术的高速发展，对片式电感的性能要求越来越高，人们越来越迫切地渴望实现Co2Z型铁氧体低温烧结并将相应电感产品投放于市场。
本发明的目的是提出一种凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺，从化学反应动力学角度着手，利用新的软化学工艺合成方法，即凝胶自燃法，来制备平面六角Z型结构超细高活性铁氧体粉末，利用这种粉末可以在较低的烧结温度合成Co2Z型及Zn、Cu掺杂改性铁氧体，与传统的氧化物高温烧结工艺相比，凝胶自燃法铁氧体烧结样品的晶粒尺寸小而且均匀，低温烧结后材料的致密度高，工艺过程相对简单，做成的电感器件综合性能也很优良。
本发明设计的凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺，适用于纯Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)以及用Cu、Zn掺杂改性铁氧体Co2-x-yZnxCuyZ粉的制备，也适用于用Bi2O3作助熔剂制备相应粉体。
本发明的凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺，由下列各步骤组成
(1)将化学计量比的Fe3+、Co2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+的盐溶液混合、搅拌，形成均匀褐色透明溶液；(2)将柠檬酸溶液按摩尔数比1∶1-2缓慢倒入第(1)步配制的溶液中，加热40-90℃并搅拌，形成均匀溶液；(3)将氨水缓慢加入第(2)步配制的溶液中，使之完全混合，直至溶液呈中性，使pH=6-8；(4)将第(3)步配制的溶液置于80-150℃的烘箱中烘干，直至形成黄褐色的干凝胶；(5)往干凝胶中倒入少量无水乙醇引燃，之后，干凝胶发生自燃，形成一种蓬松的黑褐色粉末，即为软磁铁氧体高活性超细粉。
本发明采用从化学反应动力学角度出发，采用软化学方法，所制备的粉体颗粒细、团聚少、化学活性高，而且不用投资新的生产设备，以凝胶自燃代替预烧，可以明显缩短铁氧体样品的烧结时间，从而提高了劳动生产率，显著降低粉体及电感产品的生产成本。以纯Co2Z为例，可使烧结温度降低300℃左右，并且晶粒分布均匀，磁性能也没有明显的下降；对于Co2-x-yZnxCuyZ铁氧体而言，采用本发明，可以免去预烧过程，直接在900℃以下烧结，综合磁性能比掺杂助熔剂氧化物法还要优良。
图1是凝胶自燃粉末及不同温度(500℃、700℃、900℃)处理后的XRD谱。
图2是凝胶自燃法、固体氧化物法烧结样品的性能，其中μi表示初始磁导率，Q表示品质因数。虚线A与实线B分别表示凝胶法、固体氧化物法制备样品的性能曲线。
下面介绍本发明的实施例。
实施例1(Ba3Co1.5Zn0.3Cu0.2Fe24O41)选用分析纯的硝酸铁、硝酸钡、醋酸钴、醋酸锌、醋酸铜、柠檬酸、氨水以及去离子水若干。
(1)将化学计量比的Fe3+、Co2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+的盐溶液混合、搅拌，形成均匀褐色透明溶液；(2)将柠檬酸溶液按摩尔数比1∶1.5缓慢倒入第(1)步配制的均匀溶液中，适当加热(90℃左右)并搅拌，形成均匀溶液；
(3)将氨水缓慢加入第(2)步配制的溶液中，使之完全混合，直至溶液呈中性，PH=7；(4)将第(3)步配制的溶液置于90℃的烘箱中烘干，直至形成黄褐色的干凝胶；(5)往干凝胶中倒入少量无水乙醇引燃，之后，干凝胶发生自燃，形成一种蓬松的灰黑色粉末，可制得Z型铁氧体粉。
往前述第(5)步制得的粉末中加入6-10wt％左右的PVA溶液(浓度5％)，造粒，然后压成环状样品，将样品置于870-900℃的箱式炉中煅烧，测得样品的初始磁导率为3.5，烧结密度为4.91g/cm3。
实施例2(Ba3Co2Fe24O41)选用分析纯的硝酸铁、硝酸钡、柠檬酸钴、柠檬酸、氨水以及去离子水。
(1)将化学计量比的Fe3+、Co2+、Ba2+的盐溶液混合、搅拌，形成均匀褐色透明溶液；(2)将柠檬酸溶液按摩尔数比1∶1.3缓慢倒入第(1)步配制的溶液中，适当加热(70℃左右)并搅拌，形成均匀溶液；(3)将氨水缓慢加入第(2)步配制的溶液中，使之完全混合，直至溶液呈中性，PH=7；(4)将第(3)步配制的溶液置于120℃的烘箱中烘干，直至形成黄褐色的干凝胶；(5)往干凝胶中倒入少量无水乙醇引燃，之后，干凝胶发生自燃，形成一种蓬松的黑褐色粉末；(6)为保证Z型铁氧体粉充分生成，可将上述黑褐色粉末于900℃直接煅烧。
往前述第(6)步制得的粉末中加入6-10wt％左右的PVA溶液(浓度5％)，造粒，然后压成环状样品，将样品置于1000℃的箱式炉中煅烧，测得样品的初始磁导率为8.6，烧结密度为4.80g/cm3。
实施例3(Ba3Co1.7Zn0.3Fe24O41)选用分析纯的硝酸铁、硝酸钡、硝酸钴、硝酸锌、柠檬酸、氨水以及去离子水。
(1)将化学计量比的Fe3+、Co2+、Ba2+、Zn2+的硝酸盐溶液混合、搅拌，形成均匀褐色透明溶液；
(2)将柠檬酸溶液按摩尔数比1∶1.2缓慢倒入第(1)步配制的溶液中，适当加热(70℃左右)并搅拌，形成均匀溶液；(3)将氨水缓慢加入第(2)步配制的溶液中，使之完全混合，直至溶液呈中性；(4)将第(3)步配制的溶液置于120℃的烘箱中烘干，直至形成黄褐色的干凝胶；(5)往干凝胶中倒入少量无水乙醇引燃，之后，干凝胶发生自燃，形成一种蓬松的黑褐色粉末；(6)为保证Z型铁氧体粉充分生成，可将上述黑褐色粉末于900℃直接煅烧。
往前述第(6)步制得的粉末中加入8wt％左右的PVA溶液(浓度5％)，造粒，然后压成环状样品，将样品置于1000℃的箱式炉中煅烧，测得样品的初始磁导率为10，烧结密度为4.82g/cm3。
比较例1(Ba3Co2Fe24O41)为了与本发明的方法进行对比，采用普通的固体氧化物铁氧体烧结工艺制备铁氧体超细粉，按摩尔比称取适量的分析纯原料粉体BaCO3、Co2O3、Fe2O3，在乙醇中以钢球为媒体球磨混合24小时，在1200℃于空气中预烧3小时，往预烧粉中加入8％wt的PVA溶液(浓度8％)，造粒，成型，于1270℃空气中烧结。测得样品的初始磁导率为10，烧结密度为4.4g/cm3。
比较例2(Ba3Co1.5Zn0.3Cu0.2Fe24O41)采用普通的固体氧化物铁氧体烧结工艺，按摩尔比称取适量的分析纯原料粉体BaCO3、Co2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Bi2O3，在乙醇中以钢球为媒体球磨混合24小时，烘干后过筛(60目)；在1140℃于空气中预烧3小时，之后加入Bi2O3，再球磨48小时，烘干后加入8％wt的PVA溶液(浓度5％)，造粒，成型，于880℃空气中烧结。测得样品的初始磁导率为2.5，烧结密度为4.64g/cm3。
权利要求
1.一种凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺，其特征在于，由下列各步骤组成(1)将化学计量比的Fe3+、Co2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+的盐溶液混合、搅拌，形成均匀褐色透明溶液；(2)将柠檬酸溶液按摩尔数比1∶1-2缓慢倒入第(1)步配制的溶液中，加热40-90℃并搅拌，形成均匀溶液；(3)将氨水缓慢加入第(2)步配制的溶液中，使之完全混合，直至溶液呈中性，使pH=6-8；(4)将第(3)步配制的溶液置于80-150℃的烘箱中烘干，直至形成黄褐色的干凝胶；(5)往干凝胶中倒入少量无水乙醇引燃，之后，干凝胶发生自燃，形成一种蓬松的黑褐色粉末，即为软磁铁氧体高活性超细粉。
全文摘要
本发明涉及一种凝胶法制备平面六角结构软磁铁氧体高活性超细粉的工艺,其步骤为首先按化学计量比将原料的盐溶液相混合,搅拌,然后加入柠檬酸,加热至一定温度,再加入氨水,使溶液呈中性,烘干,倒入无水乙醇引燃,即形成软磁铁氧体超细粉。所制备的粉体颗粒细、团聚少、化学活性高,而且不用投资新的生产设备。
文档编号C04B35/624GK1212959SQ98117768
公开日1999年4月7日 申请日期1998年9月18日 优先权日1998年9月18日
发明者周济, 张洪国, 岳振星, 张药西, 桂治轮, 李龙土 申请人:清华大学