锰锌铁氧体材料的制备研究新进展
MnZn功率铁氧体发展趋势探讨(201107)
MnZn功率铁氧体发展趋势探讨海宁市联丰磁业有限公司严剑峰李永劬郭凤鸣摘要介绍了MnZn功率铁氧体材料及其制备工艺的近况和发展趋势。
1 前言软磁铁氧体材料的发明与实用化，至今已有70多年。
由于它具有高磁导率、高电阻率、低损耗、易于加工成各种形状以及主要原材料成本相对价格较低等优点，因而可以用它制作成各种电子变压器、开关电源、逆变器、滤波器、扼流圈、电感器、电子镇流器等，广泛应用于家用电器、计算机、手机、通信、办公自动化、显示器、远程监控、电磁兼容、绿色照明、环保节能等领域。
软磁铁氧体的应用领域还在不断扩展，目前在汽车电子、新能源领域又获得了大量应用。
软磁铁氧体是现代信息产业中最重要的基础功能材料之一，与国家经济和人民的日常生活息息相关。
最近几十年来软磁铁氧体始终保持着快速发展的势头，其中MnZn铁氧体约占软磁铁氧体总产量的70%左右, 而MnZn功率铁氧体占MnZn铁氧体总产量的70%左右,所以国内外各个铁氧体公司非常重视对MnZn功率铁氧体材料的研究，投入了大量人力、物力、财力在这个领域中。
目前国内MnZn功率铁氧体的发展已从热衷于新材料开发延伸到重视生产工艺研究和生产设备开发。
2MnZn功率铁氧体材料发展趋势探讨2.1 低损耗材料的发展趋势降低损耗，这一技术趋势一直是功率铁氧体材料几十年来的主要发展特征。
综合半导体和电子线路技术的发展状态，几十年来开关电源的工作频率普遍在20～300kHz左右。
针对这一需求，日本TDK公司陆续推出了具有代表性的PC30、PC40、PC44、PC47等低损耗材料，这些材料的典型特征是不断降低功率损耗（f=100kHz,B=200mT）。
我司也相继推出了NH2A、NH2B、NH2C低损耗材料，更低损耗的NH2G材料（相当于TDK的PC47）在试验室中已开发成功，目前正在生产中试。
表1为国际先进铁氧体公司低损耗材料牌号与我司的对照。
海宁市联丰磁业有限公司（简称“联丰磁业”）低损耗材料NH2C、NH2G的主要技术性能见表22.2 宽温低损耗材料的发展趋势自从TDK在2003年率先推出了宽温低损耗材料—PC95，揭开了宽温应用领域节能时代的序幕，国内外都掀起了研究宽温低损耗材料的热潮。
mhz锰锌功率铁氧体材料研究
mhz锰锌功率铁氧体材料研究以mhz锰锌功率铁氧体材料研究为标题的文章随着科技的不断发展，频率越来越高的电子设备得到了广泛应用。
而这些设备中，锰锌功率铁氧体材料的研究和应用也愈发重要起来。
本文将从不同角度探讨mhz锰锌功率铁氧体材料的研究进展以及其在电子设备中的应用。
我们来了解一下mhz锰锌功率铁氧体材料的特性。
锰锌功率铁氧体是一种具有高频特性的软磁材料，其磁导率高、温度稳定性好，适合在高频电磁场中工作。
它具有低损耗和高饱和磁感应强度的特点，因此被广泛应用于高频电源、通信设备和雷达等领域。
在mhz锰锌功率铁氧体材料的研究方面，学者们致力于提高其电磁性能和加工工艺。
通过改变材料的化学成分和微观结构，可以调控其电磁性能。
例如，通过控制锰离子和锌离子的比例，可以改变材料的饱和磁感应强度和磁导率。
同时，学者们还研究了不同的制备工艺，如溶胶-凝胶法、共沉淀法和热压烧结法等，以提高材料的致密度和晶粒尺寸，进而改善材料的电磁性能。
除了研究mhz锰锌功率铁氧体材料的性能外，学者们还将其应用于电子设备中。
在高频电源领域，mhz锰锌功率铁氧体材料可以用于磁芯和变压器的制造。
在通信设备中，锰锌功率铁氧体材料可以用于制造高频滤波器和天线。
此外，在雷达系统中，mhz锰锌功率铁氧体材料也可以用于制造相控阵天线和功率放大器等关键部件。
mhz锰锌功率铁氧体材料的研究和应用给电子设备带来了许多好处。
首先，它具有较低的功率损耗，可以提高电子设备的工作效率。
其次，它具有较高的饱和磁感应强度，可以提高电子设备的输出功率。
此外，mhz锰锌功率铁氧体材料还具有较好的温度稳定性，可以在宽温度范围内正常工作。
mhz锰锌功率铁氧体材料的研究和应用在电子设备领域中具有重要意义。
通过不断改进材料的性能和加工工艺，可以使mhz锰锌功率铁氧体材料在高频电子设备中发挥更大的作用。
相信随着科技的不断进步，mhz锰锌功率铁氧体材料将会在电子设备领域发展得更加广泛和深入。
高磁导率锰锌铁氧体材料研究现状
方面 ， 功率 宽频 带 变 压 器其 频 带 宽 度与 漏感 系 低
锰锌铁 氧体材 料 具 有 高 的磁 导率 ， 高 的饱 和 较 磁化 强度 ， 中高 频损 耗 低 等 特 点 ， 广泛 应 用 于 滤 波 器， 宽带 变压器 ， 扼 流 圈 ， 共模 各种通 讯 、 传输 设备 的 信号传 送 系统 ， 以及 日常生 活 的照 明变压器 ， 电子镇
流器 中。高磁导率 铁氧体 材料 具有 密度高 ， 度高 ， 硬 耐磨性 等优 点 ， 还是 优 质 磁记 录头重 要 的材料 。 与 此 同时 ， 在制 作感 力元 件 方 面 也是 其 他 磁材 所 不 能
的锰锌铁 氧 体 铺平 了道 路 。研究 一 直持 续 到 １７ ９５ 年 Ｍｏｌｅ 等 人对 Ｍｎ—Ｚ ｒ ａ ｎ ｎ—Ｆ —ｏ 系 统作 出 了具 ｅ 有实际参 考 利用 价 值 的平 衡 氧 气相 图 。 １６ ９ １年
开始 对 湿法制备 的锰锌 铁氧 体进行 了研 究 ， ７ 为 ０年 代 湿法制 备技术 奠定 了坚实 的基 础 。 同年 ， Ｍｎ 对 Ｏ
的影 响 进行 了 系统 的研 究。经 过 数 十 年 的 不 懈 努
力， 使软 磁铁氧 体 的制 备工艺 日益 完善 ｊ 。
收稿 日期 ：０ １ １ １ ２ ０ —１ —０ 作者简 介 ： 维（９ ６ ， ， 谭 １７ 一） 男 湖南省 长抄 市人 ， 硕士研究生 。
维普资讯
阻及其 引起 的损 耗。 同 时 ， 使用 磁 导率 高 的材料 能 明显减 少变 压器 的体 积 ， 利于 小型化 ， 有 轻量化 。另
纳米Mnzn铁氧体粉体的水热法制备和研究
１ 引言
ＮＯ ） 试 Ｆｅ ＝０． 应性 强 ，可实现 人为调控 ；工艺 过程简 Ｍｎ（ ， 剂分 别配 制【 ”】
ｒＯ Ｌ 【 ｎ２ ＝０． ｒＯ Ｌ ， １ ａ ｌ・ ２ 软磁铁氧体材料是非常重要 的基础 单 ，生产 效率高 ，能 进行规模生 产等特 ４ａ ｌ・ － ，Ｚ 】
要适 宜的 ｐ 环境 。 Ｈ
一芒 ２ 童∞ ∞ 反应温度的影响 ∞３ｏ 一水热 一 ＾ Ｉ ． ｕ ｃ芒 ∞ ｌ ８
在ｐ Ｈ＝１ ，水 热时 间为 ３ ０ ｈ，水 热 温度分别 为 １ ０ ２ ℃、１ ０ ２ ０ ６ ℃、 ０ ℃及 ２ ０ ４ ℃的条 件下所 制得锰 锌铁 氧体 ＸＲＤ图
℃ ～２ ０ ，反 应 时 间在 ｌ １ ｈ 反 应 ４℃ ～ ６。
先将 分析 纯的 Ｆ （ ３‘ Ｈ 结 束后所制得锰锌 铁氧体先用去 离子水 ｅ ＮＯ３ ９ ２ ） Ｏ、
ｎ ＮＯ ） Ｈ Ｏ及质量分数 为 ５ ％的 洗 涤去除硝酸 根离子和钠 离子 ， ‘ ０ 物颗粒粒度分 布均匀 ；反 应温度低 ，适 Ｚ （ ６ 然后 再
ＯＨ溶 液滴加入 Ｆ — ｎ Ｍｎ混合 ｅｚ — 能 提 出 了更 高 的 要 求…ｆ 。 由 于 高 性 能 水 热 法 制 备 Ｍ ｎ Ｚ 。 ｅＯ 纳 米 粉 体 ， １ Ｎａ ２ Ｉ 。 ｎ Ｆ 的
．
调 Ｈ＝ｌ ，使金 ０ 锰锌铁 氧体 对组织结 构的特殊要 求 ，纳 并对其合成条件及机理进 行了初步研究。 硝 酸盐溶 液中 ， 节溶液 ｐ 米锰锌铁氧体粉 料的制备 与应 用将成为 研究 的新课题 。与传统制 陶法相 比，水 ２ 实 验 属离子完 全沉淀 ，制得前驱体静 置陈化
测试粉体 的晶体结 构和衍射谱 ；利用衍 射数据通过Ｓ ｈ ｒｅ 公式估 算粉体样 品 ｃ ｅｒ ｒ 平均晶粒 尺寸 Ｄ，Ｄ＝ｋ ／ （ ｂ ｃ ｓ 【Ｂ— ）ｏ ０ ，ｋ ．９ 】 ＝０ ８ ， ＝ ． ５ ，Ｂ是衍射峰 ０ １４
锰锌铁氧体的制备及掺杂研究
ＳｉＯ 添 加 量 进 一 步增 大 时 ，部 分 没 进 入 品格 的 ＳｉＯ 会 在 晶界
图 １ ａ、ｂ、ｃ三条 曲线 分 别是 采 用机 械合 金 化在 球 磨速 度 为 层 偏 析 ，同 时 一 些 气 孑Ｌ来 不 及 排 除 从 而保 留 在 品 粒 内部 导 致
４００ｒａｄ／ｍｉｎ球 磨 时 间 １０ｈ，２０ｈ，５０ｈ的 ＸＲＤ衍 射 曲 线 ，随球 磨 时 致 密 度 下 降 。
２ 结 果 与 分 析
从 ～ 九 ＝：
； 曼
∞
Ｃ
２
一
三
＾ 从 扎一 如 ：
ａ）Ｏ．２％ ｂ）０．５％ ｃ）０＿７％ 图 ２ 不 同 ＳｉＯ 添加量 铁 氧体烧 结样 品 的断 口 ＳＥＭ 组 织图 片
图 ２ 为不 同 ＳｉＯ 添 加 量 铁 氧体 烧 结 样 品 的断 口 ＳＥＭ 组 织 图 片 ，从 图 片 中可 只随 ＳｉＯ 添加 量 的增 加 。晶粒 明显 长 大 。ｓ 既能 存在 于晶界 ，又能进 入 尖 晶石 品格 内。加 入 少 量 ＳｉＯ 时 ， ｓ 占据 了 Ｍｎ 的 位置 ，Ｓｉ 离 子 半径 和 Ｍｎ 离 子半 径 相 似 ，晶 格常 数 的变 化不 大 ，但 随着 ＳｉＯ：添加 量 的增 加 ，ｓ 同 时 占据 了 Ｆｅ 的位置 （２Ｆｅ — ｓｉ～ Ｆｅ２＋），由 于 ｓｉ“离子 半 径 和 Ｆｅ 离 子半
锰锌铁氧体纳米粒子的制备和磁性能研究
６
Ｆ ２ ４的 Ｘ Ｄ 图谱 。 ｅＯ Ｒ
未 加 入有 机酸 添加 剂条 件 下 ， ＲＤ检 测 结果 显示 Ｘ 产物 中存 在较 多杂相 ， 从 图 １可 以看 出， 入 添加 剂 但 加
摘 要 ： 以 金 属 离子 的 硫 酸 盐 溶 液 和 氨 水 溶 液 为 原
了纳米 铁 氧体 的 制 备技 术 的发 展 ， 种 新 方法 以及新 各
料 ， 用水 热法制备 了粒 径 为 ６ １ ｎ 的锰锌 铁 氧 体 采 ～ ６ｍ
纳米粒 子 。采 用 Ｘ ＲＤ、 ＥＭ、 ＧＡ 和 ＶＳ 等 方 法对 Ｔ Ｔ Ｍ 产物 以及 产物 的磁 性 能 进 行 了表 征 。结 果 表 明 ， 锌 锰 铁氧 体（ １ｘ ｎ Ｆ 的居 里温 度 随 着锌 的相 对含 Ｍｎ－ Ｚ ｘ ｅＯ ） 量 ｚ的增加 而单调 的 降低 。锰锌 铁 氧体 的磁化 强度先
子性能的影响。实验结果表明， 水热反应的最佳温度
为 １０ ， ８ ℃ 水热 反应 的 时 间 为 ２ ， 热反应 溶液 的 ｐ ｈ水 Ｈ 值 为 ９ ５ 需 要加 入 有机 酸 添加 剂 。图 １为产 物 Ｍｎ． ．， ｏ
Ｚｎ ｏ
．
实 验 中称 量 采 用 Ｓ ｒｏ ｉｓＢ Ｉ ０ ａｔｒ Ｓ １ Ｓ型 电 子 天 平 ｕ （ ． ０ １ ） 采 用粉 末 Ｘ射 线衍 射 仪 （ ｒｋ ｒＤ Ｏ ００ ｇ ， Ｂ ｕ ｅ ８型 ， 德 国） 所 得产 物 进行 物 相 分 析 ， 用透 射 电子 显微 镜 （ 对 采
根据锰 锌铁 氧体 （ 。 ｎ Ｆ 各 组 份 的摩 尔 Ｍｎ一 Ｚ ｚ ｅＯ ） 比分 别 量取 锰 、 、 金 属 离 子 的 硫 酸 盐 溶 液 于 烧 杯 锌 铁
中， 再加入 去离 子 水 和 少 量有 机酸 。在 机 械 搅拌 的条
锰锌铁氧体的共沉淀法制备及性能研究
文 章 编号 ：Ｉ６ ２ ７ （｛）） １ （） — ４ １Ｉ — ８４ ２） Ｉ ＿）（ ０ ） ） （ ） （） ７ ５
锰 锌 铁 氧体 的 共沉淀 法制 备及 性 能研 究
陈燕华 丘 泰
（ 南京 工业 大学材 料科 学与 工程 学 院 ，１０９ ２０ ０ ）
关键 词 锰 锌铁 氧 体 ， 沉 淀 ，磁 性 能 ，温度 其
中图分 类 号 ：Ｑ１ ４７ 文献 标 识 码 ： Ｔ ７－ ５ Ａ
加热至 ５ ℃并不断搅拌 ， ５ 然后 按照一定的速度滴 入金属离子 料液 ， 控制 ｐ Ｈ值为 ７ 。滴定结束后 ， 保持温度再搅拌半小时 ， 使之充分反应。 最后将溶 液冷却至室温 ， 并用去离子水洗涤多 Ｍｎ ｎ铁氧体具有高起始磁 导率 、 Ｚ 高饱 和磁化 强度 、 电 高 阻率 、 低损耗 ， 高频性能等优点 ， 已广 泛用于计算机 、 彩电 、 录 像机及其它 电子设备的开关电源中 近 年来， 随着通 汛技术的 飞速猛进 ． 电子元器 件呈现小型化和高效化 的趋势”Ｉ 一 。这对 电 次， 放入烘箱干燥 ， 后即得到锰锌铁氧体前驱体。图 １ 干燥 为 前驱体 Ｘ Ｄ图 ， Ｒ 由图看出峰较宽 ， 可见前驱体晶粒较小 ， 活性
摘 要 以 Ｆ” ｚ 、 金属 离子溶液为原料 ， ｅ 、 ｎ Ｍｎ 采用共 沉淀法合成 了锰锌铁氧体。研 究了合成温度 对产 率的影响， ２＿ ｖ ｔ￣锌铁 ２ 氧体气孔率、 密度、 成温度对起 始磁 导率的影响。结果表明： ５￣ 烧 在 ５Ｃ合成温度 下得 到的产率最高； 气孔 率的存在会 降 低锰锌铁氧体的起始磁导率 ， 随着密度增大 ， 起始磁 导率也增大； 烧结温度对锰锌铁 氧体 的起始磁导率有重要影响。
MnZn铁氧体粉料的制备
粒。
砂磨机内料∶球∶水的比例为1∶5或6∶0.65。
钢球要求为：硬度＞60，Φ=5mm。
砂磨时为了改善料浆的造粒效果和产品磁性能还需要加入粘合剂、分散剂、消泡剂，微量添加剂。
为了提高粉料成型时的流动性、可塑性，增加颗粒间的结合力，提高坯件的机械强度，需加入一定量的粘合剂的要求如下：①粘性好，能吸附水分，在固体颗粒周围形成液体薄膜，而加强颗粒间的吸附力。
②对铁氧体原来成分无影响，在烧结过程中能挥发掉，不残留杂质。
③挥发温度不要太集中，否则在烧结时，在某一温度下，有大量气体挥发，易使产品开裂。
常用的粘合剂有水、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、石蜡等，其中以聚乙烯醇、石蜡较为常用。
聚乙烯醇及PVA，起结构式为：一般配制浓度5~10wt%，加入量为粉料的8~15wt%。
在使用熬胶机进行熬胶过程中必须注意：①在加干胶时，必须缓慢加入，防止干胶凝结成团；②加入干胶前，必须开启搅拌机；③所熬制的胶水必须透明、无白点。
在砂磨过程中为了改善铁氧体性能，我们往往还要根据需要加入不同的添加剂。
添加剂的种类及作用，依据所起作用的不同,加入铁氧体的添加剂可分为以下四种:a. 增加反应速度，助长和控制晶粒生长的矿化剂，如V2O5、WO3等。
b. 本身与金属氧化物形成低熔点化合物，高温下成为粘性流体，使固相反应在有液相存在的情况下进行，从而加速反应，降低烧结温度，提高密度的助熔剂，如CuO、P2O5、Bi2O3、PbO等。
c. 能改善电磁性能的，如SiO2、CaO等。
二次球磨使用设备有球磨机和砂磨机两种。
我公司使用砂磨机进行二次球磨。
其特点：无严重碰撞、混杂少、出料颗粒粒径小、流动性好、效率高、可连续生产。
其原理是在一立式圆筒内，用旋转圆盘或搅拌棒使小钢球（钢球直径2~6mm）产生紊乱高速运动，从而对机内粉料起研磨作用，通常料粉经预烧、黑振后，进料颗粒尺寸小于3μm，出料颗粒尺寸约为1~1.5μm。
喷雾造粒在操作过程中，由于原材料含量的差异以及生产过程中损耗，砂磨料的实际配比与我们要求的理论配比往往不不一致。
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第34卷第1期 人 工 晶 体 学 报 Vol.34 No.1 2005年2月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS February,2005 锰锌铁氧体材料的制备研究新进展席国喜1,2,路迈西1(1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;2.河南师范大学化学与环境科学学院,新乡453007)摘要:介绍了目前国内外制备锰锌铁氧体材料的主要方法及研究进展,包括传统的干法工艺(陶瓷工艺)和湿法工艺等,同时指出了各种制备方法的优缺点。
认为煅烧条件的控制及产品粒径的分布是影响材料磁性能的关键,湿法工艺中的溶胶2凝胶法和水热法是今后研究的主要方向。
关键词:锰锌铁氧体;制备;分类;应用中图分类号:T M27 文献标识码:A 文章编号:10002985X(2005)0120164205 New D evelop m en t of Syn thesis of M anganese2z i n c Ferr ite M a ter i a lsX I Guo2xi1,2,LU M a i2xi1(1.Depart m ent of Che m ical and Envir onmental Engineering,China University of M ining Technol ogy,Bejing100083,China;2.College of Che m istry and Envir onmental Science,Henan Nor mal University,Xinxiang453007,China)(Received21June2004)Abstract:This paper intr oduces the main methods f or p reparing manganese2zinc ferrite materials,including traditi onal dry method p r ocess(cera m ic p r ocess)and wet method p r ocess.The advantages anddisadvantages for vari ous p reparati on methods are als o p resented in this paper.It is concluded that thecalcining conditi ons and the distributi on of grain size are key effects on the magnetic p r operties of materials.Further more,s ol2gel method and hydr other mal method,which bel ong t o wet method p r ocess,are the main trend of research in the future.Key words:manganese2zinc ferrite;p reparati on;classificati on;app licati on1 引 言锰锌铁氧体又称磁性陶瓷,是具有尖晶石结构的软磁铁氧体材料,与同类型的金属磁性材料相比,它具有电阻率高,涡流损耗小等特点,因其具有高磁导率、低矫顽力和低功率损耗等物理化学性能,被广泛应用于电子工业,主要用来制造高频变压器、感应器、记录磁头和噪声滤波器等。
随着电子工业的飞速发展,对磁性材料性能的要求也越来越高。
适用于不同场合的高品质磁性材料的制备研究越来越受到人们的广泛关注。
为了推动该领域研究工作的进展,结合笔者近年来的研究工作实际,我们从不同角度出发,对国内外制备锰锌铁氧体磁性材料的研究进展情况作以述评。
2 锰锌铁氧体的性能特点及其改良途径2.1 锰锌铁氧体的性能特点作为一种软磁铁氧体材料,对锰锌铁氧体性能的基本要求是起始磁导率要高,磁导率的温度系数要小,以适应温度变化。
同时矫顽力要小,以便能在弱磁场下磁化,也容易退磁。
此外比损耗因素要小,电阻率收稿日期:2004206221作者简介:席国喜(19592),男,河南省人,教授,在读博士。
E2mail:hnsdxgx@t 要高,这样材料的损耗小,适用于高频应用[2]。
与磁性金属材料相比,尽管锰锌铁氧体具有电阻率高、涡流损耗小等优点,但同时它也存在着饱和磁感应强度低、磁导率不高、居里点低、磁导率的温度系数高等不足之处,改善锰锌铁氧体的磁性能的研究正日益受到人们的广泛关注。
2.2 改善锰锌铁氧体磁性能的主要途径欲提高锰锌铁氧体的磁性能应从两方面着手:一是对材料化学成份的比例调整,包括各种稀土元素的加入等;二是设法调整材料晶粒粒度及外观形貌。
有关研究表明:配方中Fe 3O 4的适量存在,使Fe 2O 3在配方中含量为53～63.5mol%时,有利于降低磁致伸缩系数,提高磁导率;另外,晶粒越大,晶界越整齐,材料的起始磁导率也越高;通过控制制备条件,在提高晶粒粒度的同时降低空隙率是人们追求的目标;平均粒径在10～20μm 材料的结构特点是晶粒粗大、晶界明显、密度高、孔隙率低、磁性能良好;晶粒大小还影响矫顽力的大小,晶粒愈大,矫顽力愈小,有利于材料的应用。
此外,铁氧体中的气孔,一方面阻碍畴壁的移动,另一方面也减少涡流损耗。
一般来说,孔隙率高的铁氧体损耗较小,但磁导率下降[2]。
3 锰锌铁氧体的制备方法锰锌铁氧体磁性材料的制备方法主要有传统的干法工艺和湿法工艺两大类。
3.1 干法工艺干法工艺又称陶瓷工艺,它是以氧化铁(Fe 2O 3)、氧化锌(ZnO )和氧化锰(MnO )或铁、锌、锰的金属盐为原料通过研磨、干燥、煅烧、实现初步铁氧体化,、干燥、造粒得到锰锌铁氧体颗粒,颗粒经成型、烧结处理后可得到满足各种需求的工业产品。
工艺原则流程如图1所示[3]。
图1 干法制备锰锌铁氧体原则流程Fig .1 Sche matic fl ow chart for the synthesis ofM n 2Zn ferrites by dry method 干法工艺的关键环节是煅烧、研磨和烧结,它们直接影响锰锌铁氧体材料的颗粒形状和粒径分布等微观结构,从而影响所得锰锌铁氧体的磁性能。
Yung 2Tsen Chien 等研究了煅烧程度对锰锌铁氧体(Mn 0.764Zn 0.187Fe 2.049O 4)磁性质的影响。
认为将材料1/3煅烧所得样品具有较高的磁导率和较低的损耗系数[4]。
还有人研究了烧结温度对锰锌铁氧体磁性质的影响,他们认为:锰锌铁氧体的磁化强度和磁导率随烧结体密度的增加而增加,而烧结体的密度取决于烧结温度和合成锰锌铁氧体所用的原料。
在烧结过程中,温度过高会使锌氧化物蒸发,从而导致锰锌铁氧体磁导率的下降;烧结温度过低,则固相反应不完全,性能达不到要求。
他们在烧结温度为1390℃采用部分密封的方法使锰锌铁氧体的磁导率提高了45%[526]。
兰中文等研究了粒度与球磨时间的关系,结果表明:球磨时间在12h 左右,粉体粒度平均尺寸小于1μm ,达到亚微米级,继续延长球磨时间,对粒度的减小作用并不大,而且会带入较多的有害杂质,不利于铁氧体材料性能的提高[1]。
日本专利[729]报道了通过向锰锌铁氧体中添加CaO 、Si O 2、Ta 2O 5等添加剂来制备高磁导率、低功耗锰锌铁氧体材料的方法。
其原料配比为:Fe 2O 353.5～55.0mol%,ZnO 14.0～18.0mol%,Mn O 28.0～32.0561 第1期 席国喜等:锰锌铁氧体材料的制备研究新进展mol%;按此原料配比所得的锰锌铁氧体起始磁导率大于3500,损耗系数小于1.45×10-6.干法工艺简单、配料容易调整,该法的缺点是:原料物性相差很大,难以混合均匀,所得产品性能不稳定;高温煅烧,能耗高,粉末飞扬严重,生产环境差;必须研磨处理,会引入杂质污染,对原料要求高,生产成本高等[10]。
3.2 湿法工艺由于干法工艺所制的锰锌铁氧体材料均匀性差,所以近20年来,人们越来越倾向于用新的化学方法,即湿法工艺合成高性能的锰锌铁氧体材料。
湿法工艺合成的锰锌铁氧体成份均匀,粉体烧结活性高,因而越来越受到人们的重视[11]。
主要的湿法工艺有共沉淀法、水热法、溶胶2凝胶法∕溶胶2沉淀法、喷烧法、超临界法、自蔓延高温合成法等。
3.2.1 共沉淀法共沉淀法是将铁、锰、锌制成溶液,然后通过加沉淀剂将铁、锰、锌沉淀出来。
因沉淀剂不同,派生出“中和共沉淀法”、“碳酸盐共沉淀法”和“草酸盐共沉淀法”等。
[10]共沉淀法的技术关键在于确保共沉淀完全和使沉淀物具有良好的过滤性能,前者是准确配方和粉料成份均匀的基础,后者是生产效率和质量的保证[12]。
因此,混合金属离子的总浓度、共沉淀的温度、pH值及沉淀剂的加入量等是共沉淀法制备锰锌铁氧体的关键环节。
李自强等利用这种工艺制成的铁氧体材料(Fe2O3:Mn O:Zn O=53.80:33.20:13.00mol%)性能达到了日本T DK公司H7C4(PC40)水平[13]。
笔者研究了用共沉淀法以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的情况,其方法为:把废锌锰电池溶解在含H2O2的酸性溶液中,加入铁粉除汞,然后加入由氨水和碳酸氢铵组成的沉淀剂,通过调整溶液的pH值,使铁、锰、锌完全沉淀下来,最后将所得共沉粉体煅烧得到平均粒径为22.4n m的锰锌铁氧体[14]。
3.2.2 水热法水热法合成锰锌铁氧体是Takada和Kiya ma首次提出的。
其方法是:将铁、锰、锌的硫酸盐按一定比例加水混合,用Na OH调整溶液的pH值在10以上,使铁、锰、锌金属离子沉淀下来,通空气搅拌同时将金属离子沉淀物氧化为锰锌铁氧体[3]。
选用适宜的条件可以把锰锌铁氧体的粒径控制在0.05～1.0μm。
还有人报道了用铁、锰、锌金属离子的氯化物、氧化物或者硝酸盐水热法合成锰锌铁氧体的方法[15217]。
水热法合成锰锌铁氧体的关键是控制悬浮液的碱度R和水热时间,其中R=[OH2]的摩尔量/([Zn2+]的摩尔量×2+[Mn2+]的摩尔量×2+[Fe3+]的摩尔量×3)。
W en2Hao L in等在水热合成锰锌铁氧体时研究发现:在R=1～2,水热温度为150℃,水热时间为2h时,所得锰锌铁氧体尖晶石比率为最高[18219]。
胡嗣强等用Na OH沉淀金属硫酸盐水热合成锰锌铁氧体磁性晶体粉末的条件为:温度200～220℃,介质pH值为7～12.5,水热时间与温度及介质的碱度有关,温度和介质碱度较高,时间相应稍短,一般2h能保证合成完全[20]。