MnZn铁氧体材料及其制备方法

MnZn铁氧体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及MnZn铁氧体材料，尤其涉及一种MnZn铁氧体材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在电子信息时代，随着卫星通信、移动通信、计算机应用等电子技术的高速发展， 电磁干扰（EMI，ElectromagneticInterference,主要指电磁波与电子元件作用后而产生 的干扰现象）在军事和民用电子信息领域的影响越来越严重，对公共环境、人身安全以及 信息保密造成了很大的危害。解决或降低电磁污染和提高电子设备抗EMI能力的有效方法 是采用电磁兼容（EMC，ElectroMagneticCompatibility，是指设备或系统在其电磁环境 中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力）设计，其中 需用到大量抗EMI材料，即高阻抗材料。由于电子设备的小型化、高频化的发展，使得在宽 频范围内，高磁导率，高抗阻铁氧体磁芯的需求量与日俱增。
[0003] 现有技术中的制备方法获得的MnZn铁氧体材料虽然具有高磁导率（4000? 15000)的特性，但是，由于其尖晶石结构中存在较多Fe2+，Fe2+?Fe3+间的电子迀移使得 其电阻率急剧降低，很难在宽频范围内（IkHz?IMHz)具有较高电阻率，通常电阻率在 0.3Q?!]!，无法满足使用要求。
[0004] 因此，如何开发出在宽频范围内（IkHz?IMHz)同时具有较高磁导率和电阻率的 MnZn铁氧体材料的制备方法是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

【发明内容】

[0005] 本发明提供一种MnZn铁氧体材料及其制备方法，以解决现有技术中的制备方法 无法获得在宽频范围内同时具有较高磁导率和电阻率的MnZn铁氧体材料的问题。
[0006] 本发明提供的一种MnZn铁氧体磁性材料，其主要成分及各成分的含量为：
[0007] Fe2O3:67 ~ 72wt% ；
[0008] Zn0:5 ?16wt% ;
[0009] MnO: 12 ?28wt%。
[0010] 优选的，上述MnZn铁氧体磁性材料，还包括以下含量辅助成分中的一种或几种：
[0011] Ti02:0 . 02 ?0? 4wt%;Bi203:0. 01 ?0? 4wt%;CaC03:0. 01 ?0? 2wt%;Sn02:0. 1 ? 0? 3wt% ;Nb205:0. 01 ?0? 2wt% ;Mo03:0. 01 ?0? 3wt% ;V205:0. 01 ?0? 2wt%。
[0012] 本发明提供的一种MnZn铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013] 1)取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百分比如 Fe2O3:67 ~ 72wt% ；Zn0:5 ~ 16wt% ；Mn0:12 ~ 28wt% ；
[0014] 2)将混合料依次经过压片、预烧、掺杂、砂磨、制粒、成型和烧结，其中，烧结工序在 钟罩炉内进行，包括升温、保温和降温三个阶段，所述保温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩 炉上端连接抽风机，使得炉内负压为-200?_20Pa。
[0015] 优选的，上述制备方法所中掺杂为：向经过预烧的混合料中加入以下含量辅助成 分中的一种或几种：Ti〇2:〇. 〇2 ?0? 4wt%、Bi203:0.Ol?0? 4wt%、CaC03:0.Ol?0? 2wt%、Sn02:0. 1 ?0? 3wt%、Nb205:0. 01 ?0? 2wt%、M〇0 3:0. 01 ?0? 3wt%、V205:0. 01 ?0? 2wt%。
[0016] 优选的，上述制备方法中砂磨包括：按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为 2:1的比例，将混合料与去离子水混合，加入砂磨机，砂磨30-180min，砂磨转速2000转/分 钟。
[0017] 优选的，上述制备方法所中制粒为：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒。
[0018] 优选的，上述制备方法中预烧的温度为850°C-1050°c，预烧的时间为30-60min。
[0019] 本发明中，混合料压制成型的坯件的烧结在钟罩炉中进行，利用流量计将一定流 速的空气通入钟罩炉内，使得保温阶段的氧含量控制在21 %左右，根据平衡氧分压计算公 式（Log(Po2) =a_b/T)以及材料所需的磁导率设定降温阶段各温度点的氧含量，使得降温 阶段的氧含量较普通工艺的氧含量偏高，在一定程度上将固相反应中的Fe2+氧化为Fe3+，使 得本发明中MnZn铁氧体材料中Fe2+含量相对较低，从而减少Fe2+?Fe3+之间的电子迀移。 同时，利用钟罩炉上端口设置的抽风机，根据炉内的压力调整其工作频率，使得钟罩炉内的 炉内负压值为-20?_200pa，使得产品在进行烧结固相反应时，气泡充分排出，气孔率比一 般密封降温烧结产品大，从而增大电阻率。因此，本发明中MnZn铁氧体材料的电阻率相对 较高，达到IOD以上。解决了现有制备方法无法获得在宽频范围内同时具有较高磁导 率和电阻率的MnZn铁氧体材料问题。
[0020] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不 能限制本发明。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动 的前提下，还可以根据此附图获得其它的附图。
[0022] 图1是本发明实施例提供的MnZn铁氧体材料的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实 施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明实施例中的技术方案作进 一步详细的说明。
[0024] 请参考附图1，图1是本发明提供的一种MnZn铁氧体材料的制备方法流程图。图 1所示的流程图包括：
[0025]S101、配料：取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量 百分比如下为Fe203:67 ?72wt% ;Zn0:5 ?16wt% ;Mn0:12 ?28wt%。
[0026]S102、压片：将混匀的料粉压制成片。
[0027]S103、预烧：将压制成片的料粉在回转窑中进行预烧，预烧温度为950°C，预烧时 长为40min。
[0028]S104、掺杂：向经过预烧的混合料中加入一定质量百分含量的辅助成分中的一种 或几种。
[0029] S105、砂磨：按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为2:1的比例，将混合料与 去离子水混合，加入砂磨机，砂磨30-180min，砂磨转速2000转/分钟。
[0030] S106、制粒：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒。
[0031] S107、成型：利用压机将颗粒料压制成特定形状尺寸的坯件。
[0032] S108、烧结：在钟罩炉中烧结，保温阶段的氧含量为21%，所述钟罩炉内的炉内负 压为-200 ?_20Pa。
[0033] 通过本发明实施例提供的制备方法获得的MnZn铁氧体材料在宽频范围内具有较 大的磁导率和电阻率，磁导率在4000以上，电阻率在IOQ?m以上。
[0034] 下面结合几个更为具体的实施例来说明本发明提供的MnZn铁氧体材料的制备方 法。
[0035] 实施例一
[0036] (1)配料：取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百 分比如下为Fe203:67wt% ;Zn0:5wt% ;Mn0:16wt%;
[0037] (2)压片：将混匀的料粉压制成片；
[0038] (3)预烧：将压制成片的料粉在回转窑中进行预烧，预烧温度为950°C，预烧时长 为 40min;
[0039] (4)掺杂：向经过预烧的混合料中加入占混合料总重量如下百分比的辅助成分： Ti02：0.lwt%；Bi203：〇-Iwt%；CaCO3：0.lwt% ；
[0040] (5)砂磨：按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为2:1的比例混合后加入砂 磨机，砂磨60min，砂磨转速2000转/分钟，砂磨后的砂磨料平均粒度为I. 1微米。
[0041] (6)制粒：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒；颗粒的松装密度为I. 3g/cm3;流动 角；25° ;含水量：0.6%;粒度分布：60?180目。
[0042] (7)成型：利用压机将颗粒料压制成特定形状尺寸的坯件 ；
[0043] (8)烧结：在与空气连通的钟罩炉中烧结，烧结包括升温、保温和降温三个阶段， 其中保温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩炉内的炉内负压为_50Pa。
[0044] 实施例二
[0045] (1)配料：取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百 分比如下为Fe2O3:70wt% ;Zn0:10wt% ;Mn0:15wt%;
[0046](2)压片：将混匀的料粉压制成片；
[0047] (3)预烧：将压制成片的料粉在回转窑中进行预烧，预烧温度为950°C，预烧时长 为 40min;
[0048] (4)向经过预烧的混合料中加入占混合料总重量如下百分比的辅助成分：TiO2: 0.Iwt%；Bi203：0.Iwt%；CaC03：〇.lwt%；Sn02：0. 2wt%；Nb205:0.lwt%；M〇03:0.lwt%； V205:0.lwt%〇
[0049] (5)按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为2:1的比例混合后加入砂磨机， 砂磨60min，砂磨转速2000转/分钟，砂磨后的砂磨料平均粒度为I. 1微米。
[0050] (6)制粒：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒；颗粒的松装密度为I. 3g/cm3;流动 角；25° ;含水量：0.6%;粒度分布：60?180目。
[0051](7)成型：利用压机将颗粒料压制成特定形状尺寸的坯件；
[0052] (8)在与空气连通的钟罩炉中烧结，烧结包括升温、保温和降温三个阶段，其中保 温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩炉内的炉内负压为_50Pa。
[0053] 实施例三
[0054] (1)配料：取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百 分比如下为Fe2O3:72wt% ;Zn0:16wt% ;Mn0:28wt%;
[0055] (2)压片：将混匀的料粉压制成片；
[0056] (3)预烧：将压制成片的料粉在回转窑中进行预烧，预烧温度为900°C，预烧时长 为 40min;
[0057] (4)向经过预烧的混合料中加入占混合料总重量如下百分比的辅助成分：TiO2: 0.Iwt%；Bi203：0.Iwt%；CaC03：〇.Iwt%；Sn02：0. 2wt%；Nb205:0.Iwt%；M〇03:0.Iwt%； V205:0.lwt% 〇
[0058] (5)按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为2:1的比例混合后加入砂磨机， 砂磨60min，砂磨转速2000转/分钟，砂磨后的砂磨料平均粒度为I. 1微米。
[0059] (6)制粒：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒；颗粒的松装密度为I. 3g/cm3;流动 角；25°;含水量：0.6%;粒度分布：60?180目。
[0060] (7)成型：利用压机将颗粒料压制成特定形状尺寸的坯件；
[0061] (8)在与空气连通的钟罩炉中烧结，烧结包括升温、保温和降温三个阶段，其中保 温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩炉内的炉内负压为_150Pa。
[0062] 实施例四
[0063] (1)配料：取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百 分比如下为Fe2O3:70wt% ;Zn0:10wt% ;Mn0:15wt%;
[0064] (2)压片：将混匀的料粉压制成片；
[0065] (3)预烧：将压制成片的料粉在回转窑中进行预烧，预烧温度为900°C，预烧时长 为 40min;
[0066] (4)向经过预烧的混合料中加入占混合料总重量如下百分比的辅助成分：TiO2: 0.Iwt%；Bi203：0.Iwt%；CaC03：〇.Iwt%；Sn02：0. 2wt%；Nb205:0.Iwt%；M〇03:0.Iwt%； V205:0.lwt% 〇
[0067] (5)按照掺杂后的混合料与去离子水的重量比为2:1的比例混合后加入砂磨机， 砂磨60min，砂磨转速2000转/分钟，砂磨后的砂磨料平均粒度为I. 1微米。
[0068] (6)制粒：利用喷雾塔将砂磨料制成球型颗粒；颗粒的松装密度为I. 4g/cm3;流动 角；30°;含水量：0.6%;粒度分布：60?180目。
[0069] (7)成型：利用压机将颗粒料压制成特定形状尺寸的坯件；
[0070] (8)在与空气连通的钟罩炉中烧结，烧结包括升温、保温和降温三个阶段，其中保 温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩炉内的炉内负压为_150Pa。
[0071 ] 本发明实施例一-四所提供的制备方法所获得的MnZn铁氧体材料，其检测结果在 表一中列出，由表一可知，四种材料的磁导率均大于4000,在50KHZ和500HKZ的频率下，其 电阻率均大于IOQ?!!!，实施例四中的电阻率达到128Q*111。由此可知，本发明所提供的制 备方法制备的MnZn铁氧体材料达到在宽频范围内，高磁导率高抗阻MnZn铁氧体材料的性 能要求，解决了现有技术中存在的问题。
[0072] 表一
[0073]
【主权项】
1. 一种MnZn铁氧体磁性材料，其主要成分及各成分的含量为： Fe203:67 ~ 72wt% ； ZnO:5 ?16wt% ; Mn0:12 ?28wt%。
2. 根据权利要求1所述的MnZn铁氧体磁性材料，其特征在于，还包括以下含量辅助成 分中的一种或几种： Ti02:0 . 02 ?0· 4wt% ; Bi203:0. 01 ?0· 4wt% ; CaC03:0. 01 ?0· 2wt% ; Sn02:0. 1 ?0· 3wt% ; Nb205:0. 01 ~ 0. 2wt% ； M〇03:0. 01 ?0. 3wt% ; V205:0. 01 ?0· 2wt%〇
3. -种根据权利要求I或2所述的MnZn铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 取Fe203、MnO和ZnO混合得到混合料，其中所述混合料各组分的质量百分比如下为 Fe2O3:67 ~ 72wt% ；Zn0:5 ~ 16wt% ；Mn0:12 ~ 28wt% ； 2) 将混合料依次经过压片、预烧、掺杂、砂磨、制粒、成型和烧结，其中，烧结工序在钟罩 炉内进行，包括升温、保温和降温三个阶段，所述保温阶段的氧含量为21 %，所述钟罩炉上 端连接抽风机，使得炉内负压为-200?_20Pa。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂为：向经过预烧的混合料 中加入以下含量辅助成分中的一种或几种：Ti0 2:0 . 02?0. 4wt%、Bi 203:0. 01?0. 4wt%、 CaC03:0· 01 ?（λ 2wt %、SnO 2:(λ 1 ?（λ 3wt %、Nb 205:(λ 01 ?（λ 2wt %、MoO 3:(λ 01 ? 0· 3wt%、V205:0. 01 ?0· 2wt%。
5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述砂磨为：按照掺杂后的混合料与 去离子水的重量比为2:1的比例，将混合料与去离子水混合，加入砂磨机，砂磨30-180min， 砂磨转速2000转/分钟。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制粒为：利用喷雾塔将砂磨料制 成球型颗粒。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预烧的温度为850°C _1050°C，所 述预烧的时间为30-60min。
【专利摘要】本发明公开了一种MnZn铁氧体材料及其制备方法，材料包括以下主要成分：Fe2O3:67～72wt％；ZnO:5～16wt％；MnO:12～28wt％。制备方法包括以下步骤：按上述质量比将其主要成分混合；将混合料依次经过压片、预烧、掺杂、砂磨、制粒、成型和烧结工序，烧结在钟罩炉内进行，包括升温、保温和降温三个阶段，保温阶段的氧含量为21％，钟罩炉上端连接抽风机，使得炉内负压为-200～-20Pa。利用方法制备的MnZn铁氧体材料在宽频范围内(1kHz-1MHz)磁导率大于4000，电阻率大于10Ω·m，解决了目前制备方法无法获得在宽频范围内具有较高磁导率和电阻率的MnZn铁氧体材料的问题。
【IPC分类】C04B35-26, C04B35-622
【公开号】CN104557004
【申请号】CN201510049789
【发明人】林开品, 朱再元, 赵纯兵
【申请人】娄底市玖鑫电子科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月30日