一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料及制备方法与流程

本发明属于锰锌软磁铁氧体材料，具体涉及一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着技术的不断发展，市场对许多锰锌铁氧体材料性能都提出了宽温的要求。现代通信设备的户外设施，如中继器、增音机以及各类高精密的仪器设备等，不仅要求高温，还要求在低温情况下设备都能可靠稳定地工作，因而对材料在-40℃～70℃温度范围内的起始磁导率的稳定性提出了较高的要求。

2、由于饱和极化强度和能量参数都受温度的影响，因此起始磁导率也强烈地依赖于温度。常规的锰锌铁氧体，起始磁导率由低温下小的值开始，随着温度升高而一直增加或升高至二峰温度后下降再随温度的升高而一直增加，到居里温度时达到一个最大值，然后立刻陡峭地跌落，其原因是由于磁晶各向异性与饱和磁化强度随温度的变化。因此，要求所应用的锰锌铁氧体材料必须具有在-40℃～70℃的温度范围内起始磁导率的高稳定性，是亟需本领域科技人员解决的一个难题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明的主要目的是提供一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料。

2、本发明的另一目的是提供所述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料的制备方法。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、本发明提供一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，包括基本成分和副助成分，其中：

5、所述基本成分以基本成分的总量为100mol％计，由53.5～54.5mol％三氧化二铁、18.5～19.5mol％氧化锌和其余为氧化锰组成；

6、所述副成分以基本成分的100wt％计，由0.02～0.10wt％的碳酸钙、0.002～0.01wt％的纳米二氧化硅、0.01～0.05wt％的五氧化二铌、0.10～0.30wt％的二氧化钛和0.05～0.15wt％的四氧化三钴组成。

7、作为优选，所述基本成分的总量为100mol％计，由53.8～54.3mol％三氧化二铁、18.7～19.2mol％氧化锌和余量的氧化锰组成。

8、作为优选，所述副成分以基本成分的100wt％计，为0.03～0.08wt％碳酸钙、0.002～0.005wt％纳米二氧化硅、0.015～0.03wt％五氧化二铌、0.08～0.12wt％四氧化三钴和0.10～0.20wt％二氧化钛。

9、作为优选，所述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料在-40℃～70℃温度范围内起始磁导率最大值与最小值的差值与其温度范围内起始磁导率的平均值比小于20％。采用上述优选用量范围的基本成分和副成分，制得的材料磁导率的温度稳定性能更佳。

10、磁晶各向异性常数k1值是控制起始磁导率在较宽温度范围内保持稳定的因素之一。在所需温度范围内保持k1值的稳定，可确保起始磁导率较小的波动。k1值主要通过组成铁氧体的各个成分来决定，在本发明中具有正k1值的是fe2+和co2+，具有负k1值的是fe3+、ti4+、mn2+。co2+能够减小k1值的温度依赖性，可减小k1值的温度变化率。因此，如果加入co2+，则比不加co2+时具有更宽的温度范围内的稳定性。另外，由于ti4+在晶体内部呈梯度分布，必然导致k1值在晶体内部的不均匀。所以，在一定温度范围内，由于ti4+的进入及其梯度分布将使各区域的k1～t曲线的两个极大值位置在晶体内部各处不同，叠加起来就导致了起始磁导率温度稳定性提高。本发明主要通过控制材料各组成的配比范围，使得在所需温度范围内的磁晶各向异性常数k1值保持稳定。

11、由于材料晶粒尺寸增大，将会使ti4+梯度不明显，晶界也相对变薄，降低了这种不均匀分布，就会增强μi～t曲线两峰值的尖锐度，从而使材料的温度特性劣化。因而nb2o5的加入主要存在于材料的晶界处，可阻止晶粒的长大，从而保证材料具有均匀一致的显微结构有利于ti4+对k1值的影响。

12、本发明的其余副成分caco3、纳米sio2加入主要是提高锰锌铁氧体的电阻率，优化材料的起始磁导率频率性能、降低材料比损耗因子。

13、本发明还提供一种上述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

14、(1)称重：选取三氧化二铁、氧化锌和氧化锰作为原材料的主成分，并称重配料；

15、(2)混合：步骤(1)的主成分放入振动球磨机中混合；

16、(3)预烧：步骤(2)混合后的料粉置于马沸炉中进行预烧，保温1小时后立即取出置于空气条件下冷却；

17、(4)球磨：预烧后的预烧料进行球磨，直至粉末d50粒径小于3μm；

18、(5)砂磨：球磨后的料粉内加入副成分，并加入纯水进行二次研磨，研磨后的料浆d50粒度小于2.0μm；

19、(6)造粒：砂磨后的料浆烘干后加入pva进行造粒；

20、(7)成型：造粒后的料粉压制成环形生坯；

21、(8)烧结：成型的生坯在氮气保护下进行烧结，即得高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料。

22、作为优选，步骤(3)中，所述预烧保温温度为840℃～920℃。

23、作为优选，步骤(8)中，烧结温度为1300～1340℃，保温2～8h。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过确定基本成分中三氧化二铁与氧化锌的比例和添加的副成分进行反应，有效控制材料的磁晶各向异性常数k1值的温度特性，最终得到一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，材料的起始磁导率在-40℃～70℃温度范围内为2500±25％，材料的居里温度≥170℃，在-40℃～70℃温度范围内起始磁导率最大值与最小值的差值与其温度范围内起始磁导率的平均值比小于20％。

技术特征：

1.一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，其特征在于，包括基本成分和副助成分，其中：

2.根据权利要求1所述的高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，其特征在于，所述基本成分的总量为100mol％计，由53.8～54.3mol％三氧化二铁、18.7～19.2mol％氧化锌和其余为氧化锰组成。

3.根据权利要求1所述的高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，其特征在于，所述副成分以主成分的100wt％计，由0.03～0.08wt％碳酸钙、0.002～0.005wt％纳米二氧化硅、0.015～0.03wt％五氧化二铌、0.08～0.12wt％四氧化三钴和0.10～0.20wt％二氧化钛组成。

4.根据权利要求1所述的高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，其特征在于，材料的起始磁导率在-40℃～70℃温度范围内为2500±25％，材料的居里温度≥170℃。

5.根据权利要求1所述的高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料，其特征在于，在-40℃～70℃温度范围内起始磁导率最大值与最小值的差值与其温度范围内起始磁导率的平均值比小于20％。

6.权利要求1-5任一项所述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预烧保温温度为840℃～920℃。

8.根据权利要求6所述高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料的制备方法，其特征在于，步骤(8)中，烧结温度为1300～1340℃，保温2～8h。

技术总结本发明属于锰锌软磁铁氧体材料技术领域，具体公开了一种高磁导率温度稳定性锰锌铁氧体材料及制备方法，该材料在宽温度区域‑40℃～70℃内初始磁导率的波动维持在较小的范围内。其包括基本成分和副成分，基本成分由53.5～54.5mol％三氧化二铁、18.5～19.5mol％氧化锌和其余为氧化锰组成；副成分以主成分的100wt％计，由0.02～0.10wt％的碳酸钙、0.002～0.01wt％的纳米二氧化硅、0.01～0.05wt％的五氧化二铌、0.10～0.30wt％的二氧化钛和0.05～0.15wt％的四氧化三钴组成。通过包括称重、混合、预烧、球磨、砂磨、造粒、成型、烧结的步骤制得，通过控制基本成分比例和副成分，有提高材料起始磁导率的温度稳定性能。技术研发人员：李斌,顾燮峰,张政委受保护的技术使用者：上海宝钢磁业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17