阅读说明：本技术 一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺 (A kind of production technology of manganese-zinc ferrite magnetic material ) 是由 严华军 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺,包括以下步骤：(1)按摩尔百分含量取如下组分的主料：Fe<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、MnO<Sub>2</Sub>、Mn<Sub>3</Sub>O<Sub>4</Sub>,余量为ZnO,将主料加入容器中,再加入蒸馏水、Bi<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、P<Sub>2</Sub>O<Sub>5</Sub>、TiO<Sub>2</Sub>,并充分混合搅拌均匀得到混合物；(2)将经步骤(1)烧结得到的物料加入容器中搅拌,充分混合,送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结；(3)将经步骤(2)烧结后的物料压制成块状,在氮气气氛保护下进行烧结；(4)按重量百分含量向经步骤(3)三次烧结后的物料中添加Co<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、CuO和SiO<Sub>2</Sub>,并进行充分混合,在氮气气氛保护下进行烧结,得到锰锌铁氧体磁性材料,本发明优点是：提高了锰锌铁氧体磁性材料粒度分布的均匀程度,有效提升了锰锌铁氧体磁性材料的电阻率,并且降低了材料的损耗。(The invention discloses a kind of production technologies of manganese-zinc ferrite magnetic material, comprising the following steps: (1) major ingredient of following component: Fe is taken by molar content 2 O 3 、MnO 2 、Mn 3 O 4 , major ingredient is added to the container by surplus ZnO, adds distilled water, Bi 2 O 3 、P 2 O 5 、TiO 2 , and be sufficiently mixed and be uniformly mixing to obtain mixture；(2) material obtained through step (1) sintering is added to the container stirring, be sufficiently mixed, be sent into sintering furnace under nitrogen atmosphere protection and be sintered；(3) it will be pressed into bulk through step (2) sintered material, will be sintered under nitrogen atmosphere protection；(4) percentage composition adds Co in through step (3) three times sintered material by weight 2 O 3 , CuO and SiO 2 , and be sufficiently mixed, it is sintered under nitrogen atmosphere protection; obtain manganese-zinc ferrite magnetic material; the invention has the advantages that: the uniformity coefficient of manganese-zinc ferrite magnetic material particle size distribution is improved, effectively improves the resistivity of manganese-zinc ferrite magnetic material, and reduce the loss of material.)

一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺

技术领域

本发明涉及铁氧体磁性材料生产工艺的技术领域，更具体地说是涉及锰锌铁氧体磁性材料生产工艺的技术领域。

背景技术

锰锌铁氧体磁性材料是一种复合氧化物烧结体非金属磁性材料，其作为一种非常重要的基础功能材料，锰锌铁氧体磁性材料具有高饱和磁感应强度、高起始磁导率、低损耗等特性，被广泛应用于生产功率变压器、脉冲宽带变压器、磁偏转装置、传感器、照明变压器和电子镇流器等电磁装置中，其应用范围涉及通讯、广播、电视、自动控制、航天航空、计算机、电子设备等领域，与人们的生产生活密不可分。目前，锰锌铁氧体磁性材料常见的生产方法主要分为干法工艺和湿法工艺，然而采用这些生产方法制得的锰锌铁氧体磁性材料其晶粒的均匀性不是十分一致，密度较小，容易出现气孔、粉体团聚等缺陷，从而对锰锌铁氧体磁性材料的起始磁导率和电阻率等性能造成了不小影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述之不足而提供一种可提高晶粒的均匀性和密度，降低气孔率等缺陷，提高锰锌铁氧体磁性材料起始磁导率和电阻率等性能的锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺。

本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：

一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺，包括以下步骤：

(1)按摩尔百分含量取如下组分的主料：48～52mol％Fe₂O₃、9～16mol％MnO₂、23～25mol％Mn₃O₄，余量为ZnO，将主料加入容器中，再按重量百分含量向容器中加入40~50wt%蒸馏水、330~400ppmBi₂O₃、340~450ppm P₂O₅、400~480ppm TiO₂，并充分混合搅拌均匀得到混合物，将混合物添加入球磨机内进行初次研磨至粒径为80～86um，将初次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.5~0.8%，将烧结炉内的初始温度控制为30~35℃，按3～3.5℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至950~1000℃，并保温2~2.1小时，接着，按4～4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至870~900℃，并保温1.6~1.8小时，再按5.2～5.4℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1200~1250℃，并保温1.2~1.5小时，最后按2.5～3.1℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(2)将经步骤(1)烧结得到的物料加入容器中，按重量百分含量向容器中加入52~60wt%蒸馏水，并进行超声波搅拌25~32分钟，在搅拌的同时向容器中滴加质量浓度为56~72%的NaOH溶液，将容器中混合液的pH调至10.5~11.3，并将混合液的温度控制为54~62℃，接着，静置3.8~4.1小时后将混合液过滤得到沉淀物，按重量百分含量取260~320ppm CaCO₃、280~330ppm Nb₂O₅和340~370ppm SnO₂添加至沉淀物中，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行二次研磨至粒径50～54um，将二次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.6~0.9%，将烧结炉内的初始温度控制为30~35℃，按4.1～4.3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1020~1045℃，并保温3.8~4.2小时，接着，按3.5～3.9℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1100~1150℃，并保温2.4~2.7小时，再按3.6～3.8℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至980~990℃，并保温2.3~2.5小时，最后按4.2～4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(3)将经步骤(2)烧结后的物料压制成块状，将块状物料置于高压釜中，向高压釜内通入氮气，并将高压釜内的压强控制为8.6~9.3Mpa，通过钨丝将块状物料通电点燃，经自蔓延反应生成毛坯块，使用球磨机对毛坯块进行三次研磨至粒径为14～18um，将三次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.4~0.7%，将烧结炉内的初始温度控制为30~35℃，按2.8～3.1℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至940~950℃，并保温2.9~3.4小时，接着，按3.2～3.5℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1030~1070℃，并保温3.3~3.6小时，再按2.9～3.2℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至910~930℃，并保温3.7~4小时，最后按2.8～3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(4) 按重量百分含量向经步骤(3)三次烧结后的物料中添加340~380ppm Co₂O₃、410~470ppm CuO和380~420ppm SiO₂，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行四次研磨至粒径为0.8～1.3um，按重量百分含量向经四次研磨后的物料中加入1.5~1.8wt%聚乙烯醇，采用手工造粒，过80～100目筛，经烘干后得到颗粒料，将颗粒料通过模具压制成坯体，将坯体送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为1.3~1.5%，将烧结炉内的初始温度控制为30~35℃，按4.6～4.8℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1200~1280℃，并保温3.1~3.5小时，接着，按3.6～3.9℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至1000~1100℃，并保温2.5~2.8小时，再按2.7～3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1130~1200℃，并保温2.5~2.7小时，最后按4.2～4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温，得到锰锌铁氧体磁性材料。

优选地，将二次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.8%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按4.2℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1030℃，并保温4小时，接着，按3.7℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1130℃，并保温2.5小时，再按3.7℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至985℃，并保温2.4小时，最后按4.3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温。

优选地，将三次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.5%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至945℃，并保温3.1小时，接着，按3.3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1040℃，并保温3.4小时，再按3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至920℃，并保温3.9小时，最后按2.9℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本生产工艺分别通过四次研磨和烧结，并通过NaOH溶液使锰、锌、铁金属离子沉淀，同时通过钨丝将块状物料通电点燃进行自蔓延反应，从而获得高密度细晶粒的多晶结构，制得的锰锌铁氧体磁性材料具有粒度分布均匀、纯度高、活性大、分散性好、成分无偏析等优点。

2、在四次烧结过程中，分别采用了不同的烧结温度曲线，该烧结温度曲线是根据不同时期物料的特性进行精心设计得到，不仅提高了烧结密度，细化了晶粒，而且降低了研磨粉体的团聚程度，大幅提高了锰锌铁氧体磁性材料粒度分布的均匀程度，有效提升了锰锌铁氧体磁性材料的电阻率，并且降低了材料的损耗。

3、通过在步骤（1）中加入Bi₂O₃、P₂O₅和TiO₂，从而降低了锰锌铁氧体磁性材料的气孔率，增大了密度，使锰锌铁氧体磁性材料的起始磁导率、品质因子、电阻率和居里温度值得到一定程度的提高。通过在步骤（2）中加入CaCO₃、Nb₂O₅和SnO₂，从而提高了锰锌铁氧体磁性材料晶粒的均匀性，降低了气孔率和涡流损耗，提高了起始磁导率和电阻率。通过在步骤（4）中加入Co₂O₃、CuO和SiO₂，从而促进了晶粒的均匀长大，增大了晶格常数。

具体实施方式

实施例1：一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺，包括以下步骤：

(1)按摩尔百分含量取如下组分的主料：48mol％Fe₂O₃、9mol％MnO₂、23mol％Mn₃O₄，余量为ZnO，将主料加入容器中，再按重量百分含量向容器中加入40wt%蒸馏水、330ppmBi₂O₃、340ppm P₂O₅、400ppm TiO₂，并充分混合搅拌均匀得到混合物，将混合物添加入球磨机内进行初次研磨至粒径为80um，将初次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.5%，将烧结炉内的初始温度控制为30℃，按3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至950℃，并保温2小时，接着，按4℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至870℃，并保温1.6小时，再按5.2℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1200℃，并保温1.2小时，最后按2.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(2)将经步骤(1)烧结得到的物料加入容器中，按重量百分含量向容器中加入52wt%蒸馏水，并进行超声波搅拌25分钟，在搅拌的同时向容器中滴加质量浓度为56%的NaOH溶液，将容器中混合液的pH调至10.5，并将混合液的温度控制为54℃，接着，静置3.8小时后将混合液过滤得到沉淀物，按重量百分含量取260ppm CaCO₃、280ppm Nb₂O₅和340ppm SnO₂添加至沉淀物中，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行二次研磨至粒径50um，将二次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.6%，将烧结炉内的初始温度控制为30℃，按4.1℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1020℃，并保温3.8小时，接着，按3.5℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1100℃，并保温2.4小时，再按3.6℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至980℃，并保温2.3小时，最后按4.2℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(3)将经步骤(2)烧结后的物料压制成块状，将块状物料置于高压釜中，向高压釜内通入氮气，并将高压釜内的压强控制为8.6Mpa，通过钨丝将块状物料通电点燃，经自蔓延反应生成毛坯块，使用球磨机对毛坯块进行三次研磨至粒径为14um，将三次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.4%，将烧结炉内的初始温度控制为30℃，按2.8℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至940℃，并保温2.9小时，接着，按3.2℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1030℃，并保温3.3小时，再按2.9℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至910℃，并保温3.7小时，最后按2.8℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(4) 按重量百分含量向经步骤(3)三次烧结后的物料中添加340ppm Co₂O₃、410ppmCuO和380ppm SiO₂，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行四次研磨至粒径为0.8um，按重量百分含量向经四次研磨后的物料中加入1.5wt%聚乙烯醇，采用手工造粒，过80目筛，经烘干后得到颗粒料，将颗粒料通过模具压制成坯体，将坯体送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为1.3%，将烧结炉内的初始温度控制为30℃，按4.6℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1200℃，并保温3.1小时，接着，按3.6℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至1000℃，并保温2.5小时，再按2.7℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1130℃，并保温2.5小时，最后按4.2℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温，得到锰锌铁氧体磁性材料。

实施例2：一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺，包括以下步骤：

(1)按摩尔百分含量取如下组分的主料：50mol％Fe₂O₃、12mol％MnO₂、24mol％Mn₃O₄，余量为ZnO，将主料加入容器中，再按重量百分含量向容器中加入45wt%蒸馏水、360ppmBi₂O₃、400ppm P₂O₅、440ppm TiO₂，并充分混合搅拌均匀得到混合物，将混合物添加入球磨机内进行初次研磨至粒径为83um，将初次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.6%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按3.2℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至980℃，并保温2小时，接着，按4.2℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至880℃，并保温1.7小时，再按5.3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1230℃，并保温1.3小时，最后按2.7℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(2)将经步骤(1)烧结得到的物料加入容器中，按重量百分含量向容器中加入56wt%蒸馏水，并进行超声波搅拌28分钟，在搅拌的同时向容器中滴加质量浓度为60%的NaOH溶液，将容器中混合液的pH调至10.9，并将混合液的温度控制为58℃，接着，静置4小时后将混合液过滤得到沉淀物，按重量百分含量取290ppm CaCO₃、300ppm Nb₂O₅和350ppm SnO₂添加至沉淀物中，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行二次研磨至粒径52um，将二次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.8%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按4.2℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1030℃，并保温4小时，接着，按3.7℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1130℃，并保温2.5小时，再按3.7℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至985℃，并保温2.4小时，最后按4.3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(3)将经步骤(2)烧结后的物料压制成块状，将块状物料置于高压釜中，向高压釜内通入氮气，并将高压釜内的压强控制为9Mpa，通过钨丝将块状物料通电点燃，经自蔓延反应生成毛坯块，使用球磨机对毛坯块进行三次研磨至粒径为16um，将三次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.5%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至945℃，并保温3.1小时，接着，按3.3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1040℃，并保温3.4小时，再按3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至920℃，并保温3.9小时，最后按2.9℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(4) 按重量百分含量向经步骤(3)三次烧结后的物料中添加360ppm Co₂O₃、440ppmCuO和400ppm SiO₂，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行四次研磨至粒径为1um，按重量百分含量向经四次研磨后的物料中加入1.6wt%聚乙烯醇，采用手工造粒，过90目筛，经烘干后得到颗粒料，将颗粒料通过模具压制成坯体，将坯体送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为1.4%，将烧结炉内的初始温度控制为32℃，按4.7℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1240℃，并保温3.3小时，接着，按3.7℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至1050℃，并保温2.7小时，再按2.8℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1160℃，并保温2.6小时，最后按4.4℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温，得到锰锌铁氧体磁性材料。

实施例3：一种锰锌铁氧体磁性材料的生产工艺，包括以下步骤：

(1)按摩尔百分含量取如下组分的主料： 52mol％Fe₂O₃、16mol％MnO₂、25mol％Mn₃O₄，余量为ZnO，将主料加入容器中，再按重量百分含量向容器中加入50wt%蒸馏水、400ppmBi₂O₃、450ppm P₂O₅、480ppm TiO₂，并充分混合搅拌均匀得到混合物，将混合物添加入球磨机内进行初次研磨至粒径为86um，将初次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.8%，将烧结炉内的初始温度控制为35℃，按3.5℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1000℃，并保温2.1小时，接着，按4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至900℃，并保温1.8小时，再按5.4℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1250℃，并保温1.5小时，最后按3.1℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(2)将经步骤(1)烧结得到的物料加入容器中，按重量百分含量向容器中加入60wt%蒸馏水，并进行超声波搅拌32分钟，在搅拌的同时向容器中滴加质量浓度为72%的NaOH溶液，将容器中混合液的pH调至11.3，并将混合液的温度控制为62℃，接着，静置4.1小时后将混合液过滤得到沉淀物，按重量百分含量取320ppm CaCO₃、330ppm Nb₂O₅和370ppm SnO₂添加至沉淀物中，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行二次研磨至粒径54um，将二次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.9%，将烧结炉内的初始温度控制为35℃，按4.3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1045℃，并保温4.2小时，接着，按3.9℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1150℃，并保温2.7小时，再按3.8℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至990℃，并保温2.5小时，最后按4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(3)将经步骤(2)烧结后的物料压制成块状，将块状物料置于高压釜中，向高压釜内通入氮气，并将高压釜内的压强控制为9.3Mpa，通过钨丝将块状物料通电点燃，经自蔓延反应生成毛坯块，使用球磨机对毛坯块进行三次研磨至粒径为18um，将三次研磨后的物料送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为0.7%，将烧结炉内的初始温度控制为35℃，按3.1℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至950℃，并保温3.4小时，接着，按3.5℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1070℃，并保温3.6小时，再按3.2℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至930℃，并保温4小时，最后按3℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温；

(4) 按重量百分含量向经步骤(3)三次烧结后的物料中添加380ppm Co₂O₃、470ppmCuO和420ppm SiO₂，并进行充分混合，将混合后的物料添加至球磨机内进行四次研磨至粒径为1.3um，按重量百分含量向经四次研磨后的物料中加入1.8wt%聚乙烯醇，采用手工造粒，过100目筛，经烘干后得到颗粒料，将颗粒料通过模具压制成坯体，将坯体送入烧结炉内在氮气气氛保护下进行烧结，将烧结炉内的氧气体积浓度控制为1.5%，将烧结炉内的初始温度控制为35℃，按4.8℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1280℃，并保温3.5小时，接着，按3.9℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至1100℃，并保温2.8小时，再按3℃/min的升温速率将烧结炉内的温度升至1200℃，并保温2.7小时，最后按4.5℃/min的降温速率将烧结炉内的温度降至室温，得到锰锌铁氧体磁性材料。