一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法 (Preparation method of low-temperature sintered manganese-zinc soft magnetic ferrite material ) 是由 瞿德林 王久如 李丛俊 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法,包括以下步骤：按配方称取主料,与水混合后,经过一次球磨,烘干,保温预烧得到预烧料；再称取适量CaCO-3、CoO、SiO-2、V-2O-5、Bi-2O-3添加剂,与上述预烧料混合后,加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和水,进行二次球磨,得到混合料；将上述混合料与聚乙烯醇粘结剂混合后,先加热保温处理,然后喷雾造粒、压制成型,得到坯料,再经过低温烧结得到锰锌软磁铁氧体材料。本发明通过对锰锌软磁铁氧体配方以及低温烧结工艺的优化,可以在降低烧结温度、减少能耗的同时,使制备的锰锌软磁铁氧体材料具有高饱和磁感应强度、低损耗的优点,软磁性能优良。(The invention discloses a preparation method of a low-temperature sintered manganese-zinc soft magnetic ferrite material, which comprises the following steps: weighing the main materials according to the formula, mixing the main materials with water, performing primary ball milling, drying, and performing heat preservation and presintering to obtain a pre-sintered material; then weighing appropriate amount of CaCO 3 、CoO、SiO 2 、V 2 O 5 、Bi 2 O 3 An additive, which is mixed with the pre-sintering material, and then added with 2-phosphonic butane-1, 2, 4-tricarboxylic acid and water for secondary ball milling to obtain a mixture; and mixing the mixture with a polyvinyl alcohol binder, heating and preserving heat, then carrying out spray granulation and compression molding to obtain a blank, and sintering at a low temperature to obtain the manganese-zinc soft magnetic ferrite material. The invention can reduce the sintering temperature and the sintering process by optimizing the formula of the manganese-zinc soft magnetic ferrite and the low-temperature sintering processThe prepared manganese-zinc soft magnetic ferrite material has the advantages of high saturation magnetic induction intensity, low loss and excellent soft magnetic performance while the energy consumption is low.)
技术领域
本发明涉及软磁铁氧体材料技术领域，尤其涉及一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法。
背景技术
软磁铁氧体材料是一种矫顽力小、容易磁化的磁性材料，用于制作电工、电子设备中的变压器、滤波器、电感器等重要电子元器件。锰锌软磁铁氧体材料是应用最多的软磁铁氧体材料之一，具有初始磁导率高、功率损耗低等特点，有利于降低能量损耗，广泛应用于通信、汽车、照明、家电等领域。目前，锰锌软磁铁氧体的烧结温度通常在1300-1400℃，烧结温度较高，生产能耗大，不利于节能、经济。而且，随着技术的不断发展，电子元器件逐渐趋于小型化，对锰锌软磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求。因此，在低温烧结工艺下，制备具有高饱和磁感应强度、低损耗的锰锌软磁铁氧体材料，具有重要的意义。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法。
本发明提出的一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按下述摩尔百分比的配方称取主料：52.5-54.0mol％Fe2O3、38.5-40.5mol％MnO、其余为ZnO；
S2、将所述主料与水混合后，经过一次球磨、烘干、保温预烧，得到预烧料；
S3、称取相当于所述预烧料质量0.05-0.08％的CaCO3、0.03-0.05％的CoO、0.01-0.02％的SiO2、0.01-0.02％的V2O5、0.005-0.01％的Bi2O3,与所述预烧料混合后，然后加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和水，进行二次球磨，得到混合料；
S4、将所述混合料与聚乙烯醇水溶液混合后，先于140-180℃保温处理，然后造粒、压制成型，得到坯料；
S5、将所述坯料升温至1050-1150℃进行保温烧结，得到锰锌软磁铁氧体材料。
优选地，所述2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的质量为预烧料质量的0.25-0.3％。
优选地，所述聚乙烯醇的质量为预烧料质量的0.7-0.75％。
优选地，所述步骤S5中，将所述坯料先以2-2.5℃/min的升温速率升温至220-240℃，然后以1-1.5℃/min的升温速率升温至440-480℃，然后2.5-3℃/min的升温速率升温至850-880℃，再以1-1.5℃/min的升温速率升温至1050-1150℃进行保温烧结。
优选地，所述步骤S5中，保温烧结的时间为4-6h。
优选地，所述步骤S4中，保温处理的时间为2-4h。
优选地，所述步骤S2中，保温预烧的温度为800-950℃，时间为1.5-3h。
优选地，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为8-10％。
本发明的有益效果如下：
本发明向材料中加入适当的添加剂，可以降低烧结温度，在的低温烧结工艺下制备得到锰锌软磁铁氧体材料，但是，烧结温度的降低也会带来晶粒生长不充分、气孔大、烧结密度降低等问题，使材料的软磁性能下降，不利于提高材料的饱和磁感应强度以及降低损耗；本发明通过在预烧料和添加剂的球磨过程中，加入适量2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸作为分散剂，与常规分散剂相比，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸能够更有效地吸附在粉体表面，增加粉体之间的排斥力，从而起到更好的分散效果，使预烧料粉体的团聚程度降低，粒径减小，固相反应活性增强，从而降低气孔率，提高烧结密度，有利于提高材料的饱和磁感应强度、降低损耗；并且，在加入聚乙烯醇粘结剂后，通过适当加热保温处理，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸中的羧基与聚乙烯醇中的羟基发生适度酯化交联，提高粘结剂的粘结效果，从而减少粘结剂用量，降低气孔率，提高烧结密度，有利于提高材料的饱和磁感应强度、降低损耗。本发明通过对锰锌软磁铁氧体配方以及低温烧结工艺的优化，可以在降低烧结温度、减少能耗的同时，使制备的锰锌软磁铁氧体材料具有高饱和磁感应强度、低损耗的优点，软磁性能优良。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按下述摩尔百分比的配方称取主料：52.5mol％Fe2O3、38.5mol％MnO、其余为ZnO；
S2、将所述主料与水混合后，经过一次球磨、烘干、在800℃保温预烧3h，得到预烧料；
S3、称取相当于所述预烧料质量0.05％的CaCO3、0.03％的CoO、0.01％的SiO2、0.01％的V2O5、0.005％的Bi2O3,与所述预烧料混合后，然后加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和水，进行二次球磨，得到混合料，其中2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的质量为预烧料质量的0.25％；
S4、将所述混合料与质量浓度为8％的聚乙烯醇水溶液混合后，先于140℃保温处理4h，然后造粒、压制成型，得到坯料，其中聚乙烯醇的质量为预烧料质量的0.7％；
S5、将所述坯料先以2℃/min的升温速率升温至220℃，然后以1℃/min的升温速率升温至440℃，然后2.5℃/min的升温速率升温至850℃，再以1℃/min的升温速率升温至1050℃,保温烧结6h，得到锰锌软磁铁氧体材料。
实施例2
一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按下述摩尔百分比的配方称取主料：54.0mol％Fe2O3、40.5mol％MnO、其余为ZnO；
S2、将所述主料与水混合后，经过一次球磨、烘干、在950℃保温预烧1.5h，得到预烧料；
S3、称取相当于所述预烧料质量0.08％的CaCO3、0.05％的CoO、0.02％的SiO2、0.02％的V2O5、0.01％的Bi2O3,与所述预烧料混合后，然后加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和水，进行二次球磨，得到混合料，其中2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的质量为预烧料质量的0.3％；
S4、将所述混合料与质量浓度为10％的聚乙烯醇水溶液混合后，先于180℃保温处理2h，然后造粒、压制成型，得到坯料，其中聚乙烯醇的质量为预烧料质量的0.75％；
S5、将所述坯料先以2.5℃/min的升温速率升温至240℃，然后以1.5℃/min的升温速率升温至480℃，然后3℃/min的升温速率升温至880℃，再以1.5℃/min的升温速率升温至1150℃,保温烧结4h，得到锰锌软磁铁氧体材料。
实施例3
一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按下述摩尔百分比的配方称取主料：53mol％Fe2O3、39.5mol％MnO、其余为ZnO；
S2、将所述主料与水混合后，经过一次球磨、烘干、在850℃保温预烧2h，得到预烧料；
S3、称取相当于所述预烧料质量0.06％的CaCO3、0.04％的CoO、0.015％的SiO2、0.015％的V2O5、0.008％的Bi2O3,与所述预烧料混合后，然后加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和水，进行二次球磨，得到混合料，其中2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的质量为预烧料质量的0.28％；
S4、将所述混合料与质量浓度为9％的聚乙烯醇水溶液混合后，先于160℃保温处理3h，然后造粒、压制成型，得到坯料，其中聚乙烯醇的质量为预烧料质量的0.72％；
S5、将所述坯料先以2.5℃/min的升温速率升温至235℃，然后以1℃/min的升温速率升温至460℃，然后2.5℃/min的升温速率升温至860℃，再以1℃/min的升温速率升温至1100℃,保温烧结5h，得到锰锌软磁铁氧体材料。
对比例1
一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按下述摩尔百分比的配方称取主料：53mol％Fe2O3、39.5mol％MnO、其余为ZnO；
S2、将所述主料与水混合后，经过一次球磨、烘干、在850℃保温预烧2h，得到预烧料；
S3、称取相当于所述预烧料质量0.06％的CaCO3、0.04％的CoO、0.015％的SiO2、0.015％的V2O5、0.008％的Bi2O3,与所述预烧料混合后，然后加入柠檬酸铵和水，进行二次球磨，得到混合料，其中柠檬酸铵的质量为预烧料质量的0.4％；
S4、将所述混合料与质量浓度为9％的聚乙烯醇水溶液混合后，造粒、压制成型，得到坯料，其中聚乙烯醇的质量为预烧料质量的0.9％；
S5、将所述坯料先以2.5℃/min的升温速率升温至200℃，然后以1℃/min的升温速率升温至400℃，然后2.5℃/min的升温速率升温至860℃，再以1℃/min的升温速率升温至1100℃,保温烧结5h，得到锰锌软磁铁氧体材料。
采用磁性测量仪对实施例1-3以及对比例1制得的锰锌软磁铁氧体材料进行性能测试，测试样品为环状，外径为30mm，内径为15mm，高为5mm。测试结果如表1所示：
表1铁氧体材料性能测试结果
测试项目
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
Bs(mT)
432
435
441
405
tgδ/μ<sub>i</sub>(×10<sup>-6</sup>)
1.45
1.48
1.39
1.77
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。