CN102584198A

CN102584198A - 一种微波窑炉预烧软磁锰锌高导率粉料的方法和软磁锰锌高导率粉料的制备方法

Info

Publication number: CN102584198A
Application number: CN2012100443354A
Authority: CN
Inventors: 刘伏初; 李蔚霞; 陶立平
Original assignee: HUNAN YANGDONG MICROWAVE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN YANGDONG MICROWAVE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明提供一种锰锌铁氧体粉料的预烧和制备方法，及锰锌铁氧体材料的制备方法。上述预烧方法包括：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。预烧过程中，混合料在上述微波的作用下由内向外快速吸收微波能量，材料整体均一发热，受热均匀，不易发生过烧，产品质量稳定；微波加热速度快，由此也缩短了混合料升温至固相反应所需温度的时间，缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法进行锰锌铁氧体粉料的预烧具有产品质量稳定性高，能耗低的特点。

Description

一种微波窑炉预烧软磁锰锌高导率粉料的方法和软磁锰锌高导率粉料的制备方法

技术领域

本发明涉及电磁材料技术领域，特别涉及一种微波窑炉预烧软磁锰锌高导率粉料的方法和软磁锰锌高导率粉料的制备方法。

背景技术

软磁铁氧体材料具有高磁导率，高电阻率，低损耗的特点，并且耐磨性高，被广泛应用于计算机、通讯和电磁兼容等领域。近年来，高性能电子元件的需求量大幅度增长，对软磁铁氧体材料的性能也提出了更高的要求。

软磁铁氧体主要有锰锌和镍锌两大系列，其中锰锌系产量较大，用途较广，适用于低频1MHz以下，主要被应用于通讯、传感、电子计算机、电视机、开关电源和磁头工业。锰锌系软磁铁氧体材料的制备方法主要包括氧化物法，又称干法、共沉淀法、水热法和超临界法。干法工艺简单，配方准确，易于进行大规模工业生产，其应用也最为广泛。氧化物法软磁铁氧体材料的制备工艺包括：制粉-压制-烧结-加工成型。其中，制粉是非常重要的工序，制粉得到的锰锌铁粉料的物理和化学性能对产品最终性能有直接影响。

制粉工艺通常包括如下步骤：混料-预烧-砂磨-喷雾造粒。为了使产品获得最佳电磁特性和机械特性，通常在砂磨对混合料进行预热热处理的步骤，这一过程称为预烧。将物料进行预烧的目的在于：使部分氧化物和碳化物分解，容易挥发的杂质，如Cl、S等酸根元素蒸发，进而获得均匀的混合物料；使部分混合料进行初步的固相反应，转变成尖晶石结构，减少后续二次烧结时的收缩和变形，提高坯件密度和机械强度，从而减少了产品变形的可能性。

现有的预烧工艺主要是将锰锌铁氧体混合料送入回转窑炉或抽屉窑炉进行预烧。上述装置的热能分别为油气燃烧热和电能传导热，采用现有方法预烧混合料的缺陷在于：首先，需要消耗大量的石化资源或电能，耗能高；其次，物料受热不均匀，容易出现过烧的现象，产品质量不稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种锰锌铁氧体粉料的预烧方法、锰锌铁氧体粉料的制备方法和锰锌铁氧体粉料的制备方法，采用上述方法预烧混合料受热均匀，产品质量稳，且耗能较低。

有鉴于此，本发明提供一种锰锌铁氧体粉料的预烧方法，包括：

将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。

优选的，所述锰锌铁氧体混合料按照如下方法制备：

将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌球磨混合，得到混合初料，将所述混合初料加水搅拌后烘干，得到块状锰锌铁氧体混合料。

优选的，所述混合初料中三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的重量比为(70～72)∶(14～16)∶(15～16)。

优选的，所述烧结的时间为20min～60min。

本发明还提供一种锰锌铁氧体粉料的制备方法，包括：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃，得到预烧料；

将所述预烧料依次进行冷却、砂磨、喷雾造粒，得到锰锌铁氧体粉料。

本发明还提供一种锰锌铁氧体材料的制备方法，包括：将锰锌铁氧体混合料依次进行预烧、冷却、砂磨、喷雾造粒，得到锰锌铁氧体粉料；将所述锰锌铁氧体粉料依次进行干压成型、二次烧结，得到锰锌铁氧体材料；其特征在于，所述预烧具体为：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。

优选的，所述二次烧结具体为：将干压成型后的锰锌铁氧体坯体送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波功率为65KW～75KW，烧结温度为1360～1420℃，烧结时间为1～2小时。

优选的，所述锰锌铁氧体混合料按照如下方法制备：

优选的，所述预烧的时间为20min～60min。

本发明提供一种锰锌铁氧体粉料的预烧方法，该方法是将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，并且控制微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。预烧过程中，混合料在上述微波的作用下由内向外快速吸收微波能量，材料整体均一发热，由此提高了混合料受热的均匀性，使其不易发生过烧，由该方法制得的预烧料质量稳定，有利于提高产品的电磁性能；此外，微波加热速度快，由此也缩短了混合料升温至固相反应所需温度的时间，缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法进行锰锌铁氧体粉料的预烧具有产品质量稳定性高，能耗低的特点。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种用于锰锌铁氧体粉料的预烧方法，包括：

将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波的频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。

本发明为了提高混合料受热的均匀性，提高固相反应的均匀性，考虑以微波高温窑炉作为锰锌铁氧体混合料的预烧设备，采用微波加热的方式提供固相反应所需热能。本发明采用微波加热的原因在于：相对于现有的依靠石油燃烧或电能传递热能的方式，微波加热是利用特定波段的微波与材料的基体结构的耦合，使被加热物体由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，有利于混合料充分参与固化反应，有利于提高产品电磁性能；并且，微波加热速度快，可使原料在短时内达到固化反应所需温度，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。

上述方法使用的锰锌铁氧体混合料可以按照本领域熟知的方法制备，如借助球磨机、磨砂机、强混机、气流机或粉碎机等将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌混合。优选按照如下方法制备：

将三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌球磨混合，得到混合初料，将混合初料加水搅拌后烘干，得到块状锰锌铁氧体混合料。

上述混合初料中三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的重量比可以采用本领域技术人员熟知的范围，优选为(70～72)∶(14～16)∶(15～16)。

按照上述方法制备混合料，混合初料在水中发生团聚，烘干后形成块状的混合料，采用该方法制备混合料的优点在于以下三点：

可以去除物料中部分水溶性杂质，有助于提高最终产品的电磁性能；

水溶-烘干后形成的块状物料具有一定的空隙，由此提高了混合料的吸波性能，提高后续微波烧结的效率；

微波烧结速率较快，若物料颗粒过小，则不易控制烧结温度；按照上述方法形成的块状颗粒体积较大，便于对烧结温度进行控制。

得到锰锌铁氧体混合料后便进行预烧的步骤，此步骤是物料发生初步固相反应的工序。烧结过程中需要向混合料发射频率为2450MHz的微波，该频率的微波能够与混合料发生耦合，使混合料从内至外迅速加热至固相反应所需温度700℃～900℃，烧结的温度优选为750℃～850℃。由于上述方法加热速度快，因此本发明预烧烧结时间较短，优选控制为20min～60min。并且，混合料受热均匀，产品内不易形成黑核，不易发生过烧的现象，由该方法制得的预烧料质量稳定，有利于提高产品性能。

由上述内容可知，现对于现有的锰锌铁氧体粉料的预烧方法，本发明采用微波烧结的方式，并且向锰锌铁氧体混合料发射频率为2450MHz的微波，混合料由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了混合料受热的均匀性，不易发生过烧，由该方法制得的预烧料质量稳定，有利于提高产品性能；此外，由于微波加热速度快，由此缩短了物料升温至发生固相反应所需温度的时间，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法进行锰锌铁氧体粉料的预烧具有产品质量稳定性高，能耗低的特点。

本发明还提供一种锰锌铁氧体粉料的制备方法，该方法包括：

将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃，得到预烧料；

将预烧料依次进行冷却、砂磨、喷雾造粒，得到锰锌铁氧体粉料。

本发明提供的锰锌铁氧体粉料的制备方法是按照上述方式对锰锌铁氧体混合料进行预烧，然后再依次进行冷却、砂磨、喷雾造粒即得。预烧工序中关于锰锌铁氧体混合料制备方法、烧结温度以及烧结时间的优选方案与以上内容一致。

预烧后得到黑色的预烧料，然后将预烧料进行砂磨。砂磨即二次球磨，其是将预烧料置于砂磨机中，加水细磨，使料粉转变成料浆的状态，以利于后续的喷雾造粒。为了提高粉料后续成型时的流动性、可塑性，增加颗粒间的结合力，砂磨过程中还优选加入粘合剂，如羧甲基纤维素、聚乙烯醇、石蜡等。

砂磨后是喷雾造粒的步骤，喷雾造粒的目的在于将粉料制成具有良好流动性、有一定强度和粘度的颗粒，以便于后续的成型。砂磨可以按照本领域技术人员熟知的方式进行，本发明对比并无特别限制。

本发明提供的上述锰锌铁氧体粉料的制备方法的预烧工艺采用微波烧结，预烧过程中向锰锌铁氧体混合料发射频率为2450MHz的微波，混合料由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了混合料受热的均匀性，不易发生过烧，由该方法制得的预烧料质量稳定，有利于提高锰锌铁氧体产品性能；此外，由于微波加热速度快，由此缩短了物料升温至固相反应所需温度的时间，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法制备锰锌铁氧体粉料具有产品质量稳定性高，能耗低的特点。

进一步的，本发明还提供一种锰锌铁氧体材料的制备方法，包括：

将锰锌铁氧体混合料依次进行预烧、冷却、砂磨、喷雾造粒，得到锰锌铁氧体粉料；将锰锌铁氧体粉料依次进行干压成型、二次烧结，得到锰锌铁氧体材料；其中，预烧具体为：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。

本发明提供的锰锌铁氧体材料的制备方法是按照上述制备出锰锌铁氧体粉料，然后再依次进行干压成型和二次烧结的工序。锰锌铁氧体粉料制备工艺中关于锰锌铁氧体混合料制备方法、预烧温度以及预烧时间的优选方案与以上内容一致。

后续的二次烧结工艺也优选采用微波烧结的方式，具体优选按照如下方式进行：

将干压成型后的锰锌铁氧体坯体送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波功率为65KW～75KW，烧结温度为1360～1420℃，烧结时间为1～2小时。

按照上方式进行二次烧结，可使物料在较短的时间达到反应温度，缩短生产周期的同时降低了能耗。

同理，按照上述方法制备锰锌铁氧体粉料材料，具有产品质量稳定性高，能耗低的特点。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的锰锌铁氧体粉料的预烧方法、锰锌铁氧体粉料的制备和锰锌铁氧体材料的制备方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

1、将三氧化二铁70.2wt％、四氧化三锰14.3wt％和氧化锌15.5wt％按配比混合，采用球磨机混合得到红色固体混合初料。将红色固体混合初料加水搅拌后烘干，得到块状红色固体混合料。

2、将步骤1得到的块状红色固体混合料随辊道进入微波高温窑炉高温区进行微波烧结，微波频率为2450MHz，总功率为75KW，控制高温区的温度为750℃，物料板每板10Kg，以10板/小时的速度进入高温区保温30分钟充分固化反应。然后将预烧后的物料送入冷却区冷却，出窑，得到预烧料。

3、将步骤2得到预烧料送入砂磨机，砂磨加入占预烧料重量0.18wt％的WO₃、0.02wt％的Bi₂O₃和0.1wt％的MoO₃，及40wt％的水，搅拌成浆，进行喷雾造粒，得到表面干燥中间湿润具有良好的流动性和分散性的锰锌铁氧体粉料。

4、向锰锌铁氧体粉料中加入0.5wt％的聚乙烯醇粘合剂，干压成外径19.1mm×内径11.3mm×高度9.52mm的环状体。

5、将步骤4得到的环状体送入回转窑炉内进行二次烧结，在250℃时进行排胶处理，1400℃高温空气烧结，保温2小时，以300℃/h采用氮气保护冷却产品，降到室温，锰锌高磁导率材料。

实施例2

2、将步骤1得到的块状红色固体混合料随辊道进入微波高温窑炉高温区进行微波烧结，微波频率为2450MHz，总功率为75KW，控制高温区的温度为800℃，物料板每板10Kg，以10板/小时的速度进入高温区保温60分钟充分固化反应。然后将预烧后的物料送入冷却区冷却，出窑，得到预烧料。

5、将步骤4得到的环状体摆放在匣钵里，放入工业微波辊道窑炉中进行微波烧结，微波功率控制为75KW，以2米/h的速度推进；在250℃时进行排胶处理，1410℃高温空气烧结，在高温下保温烧结1.5小时连续烧结锰锌高磁导率材料，以300℃/h采用氮气保护冷却产品，降到室温，得到锰锌高磁导率材料。

实施例3

2、将步骤1得到的块状红色固体混合料随辊道进入微波高温窑炉高温区进行微波烧结，微波频率为2450MHz，总功率为75KW，控制高温区的温度为850℃，物料板每板10Kg，以10板/小时的速度进入高温区保温20分钟充分固化反应。然后将预烧后的物料送入冷却区冷却，出窑，得到预烧料。

5、将步骤4得到的环状体摆放在匣钵里，放入工业微波辊道窑炉中进行微波烧结，微波功率控制为65KW，以2米/h的速度推进；在200℃时进行排胶处理，1360℃高温空气烧结，在高温下保温烧结2小时连续烧结锰锌高磁导率材料，以300℃/h采用氮气保护冷却产品，降到室温，得到锰锌高磁导率材料。

比较例1

1、将三氧化二铁70.2wt％、四氧化三锰14.3wt％和氧化锌15.5wt％按配比混合，采用球磨机混合得到红色固体混料。

2、将步骤1得到的红色固体混合料送入回转窑炉高温区进行预结，烧结温度为750℃，保温4小时，然后将预烧后的物料送入冷却区冷却，出窑，得到预烧料。

观察实施例1～3和比较1制备的预烧料状态及测试实施例1～3和比较例1制备的锰锌高磁导率材料的磁导率，测试结果列于表1：

表1预烧料状态和产品磁导率测试结果

由上述结果可知：采用本发明提供的方法进行锰锌铁氧体粉料的预烧，不易发生过烧现象，粉料质量稳定。采用本发明提供的方法制备锰锌铁氧体材料，产品的磁导率高，超过11000。并且，生产周期较短，耗能较低。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种锰锌铁氧体粉料的预烧方法，包括：

2.根据权利要求1所述的预烧方法，其特征在于，所述锰锌铁氧体混合料按照如下方法制备：

3.根据权利要求2所述的预烧方法，其特征在于，所述混合初料中三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的重量比为(70～72)∶(14～16)∶(15～16)。

4.根据权利要求1所述的预烧方法，其特征在于，所述烧结的时间为20min～60min。

5.一种锰锌铁氧体粉料的制备方法，包括：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃，得到预烧料；

6.一种锰锌铁氧体材料的制备方法，包括：将锰锌铁氧体混合料依次进行预烧、冷却、砂磨、喷雾造粒，得到锰锌铁氧体粉料；将所述锰锌铁氧体粉料依次进行干压成型、二次烧结，得到锰锌铁氧体材料；其特征在于，所述预烧具体为：将锰锌铁氧体混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的微波频率为2450MHz，烧结温度为700℃～900℃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二次烧结具体为：将干压成型后的锰锌铁氧体坯体送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波功率为65KW～75KW，烧结温度为1360～1420℃，烧结时间为1～2小时。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锰锌铁氧体混合料按照如下方法制备：

9.根据权利要求6所述的预烧方法，其特征在于，所述混合初料中三氧化二铁、四氧化三锰和氧化锌的重量比为(70～72)∶(14～16)∶(15～16)。

10.根据权利要求6所述的预烧方法，其特征在于，所述预烧的时间为20min～60min。