专利名称：软磁Mg－Zn铁氧体材料及其低温烧结工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性材料及其制作方法，尤其是涉及一种软磁Mg-Zn铁氧体材料及其低温烧结工艺。
背景技术：
所谓软磁材料，特指那些矫顽力小、容易磁化和退磁的磁性材料。所谓的软，指这些材料容易磁化，在磁性上表现“软”。软磁材料的用途非常广泛。因为它们容易磁化和退磁，而且具有很高的导磁率，可以起到很好的聚集磁力线的作用，所以软磁材料被广泛用来作为磁力线的通路，即用作导磁材料，例如变压器、传感器的铁芯，磁屏蔽罩，特殊磁路的轭铁等。软磁铁氧体材料的发明与实用化，至今已有半个世纪。由于它具有高磁导率、高电阻率、低损耗及陶瓷的耐磨性，因而用软磁铁氧体材料制作的偏转线圈、回扫变压器、旋转变压器、中周变压器、脉冲变压器、开关电源、滤波器、扼流圈、电感器、抗电磁干扰变压器、电子镇流器等(广义称为电子变压器)在计算机、微型手机、通信、办公自动化、显示器、远程监控、彩色电视接收机、视听装置、家用电器、电磁兼容、绿色照明、环保节能及电子信息中起着滤波、阻抗变换、能量储存及能量转换等作用，得到广泛的应用。软磁铁氧体材料按成份可分为MnZn、NiZn、MgZn、MnMgZn等尖晶石型和平面型六角晶系两类。MgZn、MgMnZn系铁氧体材料具有良好的高频特性，不需战略物质镍，成本低，在民用产品方面可部分替代NiZn系材料。高电阻率(ρ＝105Ω.cm～108Ω.cm)的MgZn、MgMnZn系铁氧体材料用作电视机显像管偏转磁芯，能提高电视机、显示器的电气绝缘特性，能使彩色显示器避免高压击穿，提高其行扫描频率。如中国专利申请(03115906.0)涉及一种锰—锌功率软磁铁氧体料粉及其制作方法。以Fe2O3、Mn3O4、ZnO为主要原料，通过混合，预烧、粗粉碎、砂磨、喷雾造粒五个工序制成锰—锌功率软磁铁氧体料粉，制成的料粉虽然具有功耗较低，饱和磁感应强度Bs高，性能优越，成本低廉等特点。但是由于缺少助融剂的存在，使得烧结温度需要达到1320℃，窑炉使用寿命不长，增加了成本。而且产品的合格率较低，次品比较多。
发明内容
本发明主要目的在于通过添加助溶剂，实现烧结温度的降低，延长窑炉的寿命，降低成本。
本发明的另一个目的是通过添加助溶剂，实现改善产品品质的稳定性，产品的合格率得到大幅度的提高。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种Mg-Zn软磁铁氧体材料，由Fe2O3、MgO、ZnO、Mn3O4、CuO组成，其特征在于各成分及其用量如下Fe2O347.5-48.7wt％MgO 25.5-30.0wt％ZnO 18.0-21.4wt％Mn3O40.5-1.2wt％助融剂 3.0-4.2wt％辅料 0-5wt％总满足量100％。
作为优选，所述的助融剂为CuO或Bi2O3中的一种或两种，其中必需含有CuO。
普通技术人员认为在主配方中加了CuO、Bi2O3等助溶剂结果增加了配方中杂质的含量，影响了产品的特性，看起来似乎降低了产品的品质，这是一个技术障碍，所以他们始终走不出这个误区。
本发明人曾经也走入这样的误区，但是通过长期研究发现只要对主配方的稍做调整，就可以克服助溶剂的添加对产品品质的影响，但是由于加入CuO、Bi2O3等助溶剂，大大降低了烧结温度，使原来从1320℃降低到1220℃，窑炉寿命延长到2年(原来寿命8个月)。推板、匣钵等辅助耐火材料的使用寿命提高2～3倍。
作为优选，所述的助融剂为CuO或Bi2O3中的一种或两种，其中必需含有CuO。
作为优选，所述的的辅料为消泡剂、分散剂、胶合剂、润滑剂中的一种或多种。
作为优选，所述的消泡剂为正辛醇。
作为优选，所述的分散剂为阿拉伯胶。
作为优选，所述的为胶合剂为PVA。
作为优选，所述的润滑剂为硬脂酸锌。
上述配方中，辅料包括消泡剂、分散剂、胶合剂、润滑剂等中的一种或多种。辅料可以诱导尖晶石相提前快速结晶，可降低固相反应所需要的激活能；从而解决铁红原料活性差等问题。
本发明提出的一种Mg-Zn软磁铁氧体的制备方法如下(1)配料按权利要求1原料配比配料，其中所述的助融剂为CuO，经强混机均匀混合，混合的时间20～30min混合后料粉粒径控制在1.8μm以下。
(2)造球将上述均匀混合的料粉经造球添加10％～20％水份制成直径φ3～φ6mm强度≥40N的球料。
(3)预烧将上述球料按一定的进料量，在900～1080℃的温度下用回转窑预烧。
(4)粉碎将上述预烧后的球料按100∶30料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.2～1.5μm、粘度为600～1500mpa.s、比重1.9～2.2g/cm3含水量为30～37％的料浆；粉碎后进行搅拌。
(5)喷雾造粒将上述粉碎和搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.25～1.45g/cm3、含水量为0.2～0.4％颗粒直径为0.1～0.3mm分布的易流动的球状颗粒。
(6)混料将上述喷雾后的颗粒料经混料机混合；混料的时间10～30min。
(7)成型及烧结将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状、尺寸，成型密度的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1220℃烧结后生成尺寸，特性符合产品要求的铁氧体磁芯。
作为优选，所述的粉碎过程中除加入预烧后的球料外还有Bi2O3，添加的比例为0.1～0.3％。
作为优选，所述的粉碎是一种湿法粉碎，利用自来水作为溶剂，粉碎快结束时加入消泡剂，投加的比例为0.1～0.2％。
作为优选，所述的粉碎后的搅拌过程中除加入粉碎后的浆料还有胶合剂，添加的比例为0.5～1.2％。
作为优选，所述的混料过程中除加入喷雾造粒后的颗粒料还有润滑剂，添加的比例为0.3～0.7％。
本发明在原材料主配方中添加了CuO助融剂以提高铁氧体在固相反应过程中的反应速度，从而达到降低烧结温度的目的。而在预烧过程中，对经预烧的材料添加Bi2O3助融了活性材料，提高铁氧体结晶过程的形成速度，降低烧结温度。
本发明在配料过程中对主配方进行了调整，克服了因CuO与Bi2O3的添加对产品特性的影响，本发明在预烧过程中，还调整了预烧温度，降低因CuO与Bi2O3的添加对材料收缩的特性。
本发明提出的Mg-Zn软磁铁氧体材料具有良好的性能，经有关机构按GB9623-88，SJ2876-88，SJ2877-88检测，材料性能如下初始磁导率μi＝350饱和磁感应强度Bs≥210mT(23℃)剩磁Br≤150mT(23℃)矫顽力Hc≤40A/m(23℃)居里温度Tc≥150℃电阻率ρ≥105Ω.m因此，本发明具有以下优点①大大降低了烧结温度，使原来从1320℃降低到1220℃，窑炉寿命延长到2年(原来寿命8个月)。推板、匣钵等辅助耐火材料的使用寿命提高2～3倍。②改善了产品品质的稳定性，成品率提高到94％～96％(应用前为90％～92％)③原材料供应方便，国内资源丰富，成本较低，能长期满足需求。④生产的产品饱和磁感应强度高，性能优越。
具体实施例方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
实施例1称取47.5wt％Fe2O3、30.0wt％MgO、18.5wt％ZnO 0.6wt％Mn3O4、3.0wt％CuO经强混机均匀混合，混合的时间20min混合后料粉粒径控制在1.75μm。将上述均匀混合的料粉经造球添加10％水份制成直径6mm强度70N的球料。将上述球料在900℃的温度下的回转窑中预烧成，将上述预烧后的球料按11040料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.5μm、粘度为600mpa.s、比重为2.20g/cm3含水量为30％的料浆；粉碎的时间一级50min，二级50min。将上述粉碎后的浆料添加9.5％的PVA经搅拌缸搅拌制成可以喷雾的料浆；搅拌的时间2h。将上述搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.45g/cm3、含水量为0.2％颗粒直径为0.1～0.3均匀分布的易流动的球状颗粒。将上述喷雾后的颗粒料和0.4％的硬脂酸锌经混料机混合；混料的时间10min将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状，成型密度2.80g/cm3的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1220℃和保温时间为4h烧结后生成各项性能各项参数符合标准要求的铁氧体磁芯。
实施例2称取48.0wt％Fe2O3、29.5wt％MgO、18.0wt％ZnO 0.5wt％Mn3O4、3.5wt％CuO经强混机均匀混合，混合的时间25min混合后料粉粒径控制在1.7μm。将上述均匀混合的料粉经造球添加15％水份制成直径6mm强度70N的球料。将上述球料在1050℃的温度下的回转窑中预烧成，将上述预烧后的球料按90∶30料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.3μm、粘度为900mpa.s、比重为2.10g/cm3含水量为34％的料浆；粉碎的时间一级50min，二级50min。将上述粉碎后的浆料添加9.5％的PVA经搅拌缸搅拌制成可以喷雾的料浆；搅拌的时间2h。将上述搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.40g/cm3、含水量为0.25％颗粒直径为0.1～0.3均匀分布的易流动的球状颗粒。将上述喷雾后的颗粒料和0.4％的硬脂酸锌经混料机混合；混料的时间25min将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状，成型密度2.80g/cm3的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1020℃和保温时间为4h烧结后生成各项性能各项参数符合标准要求的铁氧体磁芯。
实施例3称取48.2wt％Fe2O3、26.0wt％MgO、20.9wt％ZnO 0.6wt％Mn3O4、3.7wt％CuO经强混机均匀混合，混合的时间30min混合后料粉粒径控制在1.7μm。将上述均匀混合的料粉经造球添加20％水份制成直径6mm强度70N的球料。将上述球料在1050℃的温度下的回转窑中预烧成，将上述预烧后的球料按80∶20料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.2μm、粘度为1500mpa.s、比重为1.90g/cm3含水量为37％的料浆；粉碎的时间一级50min，二级50min。将上述粉碎后的浆料添加9.5％的PVA经搅拌缸搅拌制成可以喷雾的料浆；搅拌的时间2h。将上述搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.25g/cm3、含水量为0.40％颗粒直径为0.1～0.3均匀分布的易流动的球状颗粒。将上述喷雾后的颗粒料和0.4％的硬脂酸锌经混料机混合；混料的时间20min将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状，成型密度2.80g/cm3的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1020℃和保温时间为4h烧结后生成各项性能各项参数符合标准要求的铁氧体磁芯。
实施例4称取48.7wt％Fe2O3、25.5wt％MgO、20.9wt％ZnO 0.5wt％Mn3O4、4.2wt％CuO经强混机均匀混合，混合的时间30min混合后料粉粒径控制在1.65μm。将上述均匀混合的料粉经造球添加14％水份制成直径6mm强度70N的球料。将上述球料在1050℃的温度下的回转窑中预烧成，将上述预烧后的球料按400∶120料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.4μm、粘度为800mpa.s、比重为2.00g/cm3含水量为33％的料浆；粉碎的时间一级50min，二级50min。将上述粉碎后的浆料添加9.5％的PVA经搅拌缸搅拌制成可以喷雾的料浆；搅拌的时间2h。将上述搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.28g/cm3、含水量为0.28％颗粒直径为0.1～0.3均匀分布的易流动的球状颗粒。将上述喷雾后的颗粒料和0.4％的硬脂酸锌经混料机混合；混料的时间18min将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状，成型密度2.80g/cm3的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1220℃和保温时间为4h烧结后生成各项性能各项参数符合标准要求的铁氧体磁芯。
实施例5
称取49.2wt％Fe2O3、26.0wt％MgO、20wt％ZnO 1.2wt％Mn3O4、3.6wt％CuO经强混机均匀混合，混合的时间30min混合后料粉粒径控制在1.60μm。将上述均匀混合的料粉经造球添加18％水份制成直径6mm强度70N的球料。将上述球料在1050℃的温度下的回转窑中预烧成，将上述预烧后的球料按80∶25料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.3μm、粘度为1100mpa.s、比重为1.95g/cm3含水量为34％的料浆；粉碎的时间一级50min，二级50min。将上述粉碎后的浆料添加9.5％的PVA经搅拌缸搅拌制成可以喷雾的料浆；搅拌的时间2h。将上述搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.32g/cm3、含水量为0.32％颗粒直径为0.1～0.3均匀分布的易流动的球状颗粒。将上述喷雾后的颗粒料和0.4％的硬脂酸锌经混料机混合；混料的时间22min将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状，成型密度2.80g/cm3的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1220℃和保温时间为4h烧结后生成各项性能各项参数符合标准要求的铁氧体磁芯。
权利要求
1.一种Mg-Zn软磁铁氧体材料，由Fe2O3、MgO、ZnO、Mn3O4、CuO组成，其特征在于各成分及其用量如下Fe2O347.5-48.7wt％MgO 25.5-30.0wt％ZnO 18.0-21.4wt％Mn3O40.5-1.2wt％助融剂3.0-4.2wt％辅料 0-5wt％总满足量100％。
2.根据权利要求1所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的助融剂为CuO或Bi2O3中的一种或两种，其中必需含有CuO。
3.根据权利要求1或2所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的的辅料为消泡剂、分散剂、胶合剂、润滑剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的消泡剂为正辛醇。
5.根据权利要求3所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的分散剂为阿拉伯胶。
6.根据权利要求3所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的为胶合剂为PVA。
7.根据权利要求3所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料，其特征在于，所述的为润滑剂为硬脂酸锌。
8.一种如权利要求1所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料的低温烧结工艺，其特征在于，所述的低温烧结工艺的具体步骤如下(1)配料按权利要求1原料配比配料，其中所述的助融剂为CuO，经强混机均匀混合，混合的时间20～30min混合后料粉粒径控制在1.8μm以下。(2)造球将上述均匀混合的料粉经造球添加10％～20％水份制成直径φ3～φ6mm强度≥40N的球料。(3)预烧将上述球料按一定的进料量，在900～1080℃的温度下用回转窑预烧。(4)粉碎将上述预烧后的球料按80～110∶40～20料水比例经一级、二级砂磨成具有粒度为1.2～1.5μm、粘度为600～1500mpa.s、比重1.9～2.2g/cm3含水量为30～37％的料浆；粉碎后进行搅拌。(5)喷雾造粒将上述粉碎和搅拌后的料浆经喷雾干燥塔制成具有松装比重为1.25～1.45g/cm3、含水量为0.2～0.4％颗粒直径为0.1～0.3mm分布的易流动的球状颗粒。(6)混料将上述喷雾后的颗粒料经混料机混合；混料的时间10～30min。(7)成型及烧结将上述混料后的颗粒料经成型自动压机压制成所需形状、尺寸，成型密度的毛坯，将所述的毛坯经窑炉温度为1220℃烧结后生成尺寸，特性符合产品要求的铁氧体磁芯。
9.根据权利要求8所述的粉碎过程中除加入预烧后的球料外还有Bi2O3，添加的比例为0.1～0.3％。
10.根据权利要求8所述的Mg-Zn软磁铁氧体材料的低温烧结工艺，其特征在于，所述的粉碎是一种湿法粉碎，利用自来水作为溶剂，粉碎快结束时加入消泡剂，投加的比例为0.1～0.2％。
11.根据权利要求8所述的粉碎后的搅拌过程中除加入粉碎后的浆料还有胶合剂，添加的比例为0.5～1.2％。
12.根据权利要求8所述的所述的混料过程中除加入喷雾造粒后的颗粒料还有润滑剂，添加的比例为0.3～0.7％。
全文摘要
本发明涉及一种软磁Mg－Zn铁氧体材料及其低温烧结工艺，一种Mg－Zn软磁铁氧体材料，由Fe
文档编号C04B35/64GK1651353SQ200410093230
公开日2005年8月10日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者何时金, 张爱国, 郭小东 申请人:横店集团东磁有限公司