CN102976726B

CN102976726B - 一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法

Info

Publication number: CN102976726B
Application number: CN201210277219.7A
Authority: CN
Inventors: 郝斌; 於扬栋; 徐琛; 潘磊明; 金江剑
Original assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: CN102976726A

Abstract

本发明公开了一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法，其目的在于解决现有技术在铁氧体片材在烧制过程中易于变形，平整度差，甚至出现断裂的问题。本发明采用微波烧结的方法制备超薄型铁氧体片材，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂，平整度好，而且可以在一定程度上降低了铁氧体片材的烧结温度及烧结时间，所需的生产周期9~12小时，相对于马沸炉加热，生产周期缩短了30~60%，显著提高了产品的生产效率。

Description

一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法

技术领域

本发明涉及磁性材料制造技术领域，特别涉及一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法。

背景技术

RFID（无线射频识别），作为现实生活中物体的“身份证”，是实现物联网的基础核心环节。随着物联网的发展，使吸波磁片的应用领域大大拓展。与此同时，随着科学技术的快速发展，数字化电子设备显著进步，尤其是以移动电话、数码相机和笔记本为代表的移动电子设备，越来越多的电子设备要求工作信号的高频化、小型化和轻量化，使电子设备中产生噪声的部件和其它部件间的距离越来越近，噪声污染越来越严重，从而推动了片式铁氧体的快速发展。超薄型片式铁氧体是通过铁氧体粉末加入树脂（粘合剂）再通过流延或者压延的方法烧制而成。在烧制过程中，铁氧体生片进行有机物分解排放和铁氧体粒子生长，由于烧结温度较高（通常在1000℃以上），铁氧体片材在烧制过程中易于变形，平整度差，甚至出现断裂。

日本特开平2-305416号公报公开了一种“涉及在烧制铁氧体成形体时使用的铁氧体芯变形防止用铁氧体片材”的技术，在技术中记载：“铁氧体在烧制时收缩，为了防止该收缩时的变形，在装定器上使用氧化铝粉末作为涂敷粉末”。采用该方法涂敷粉末容易产生凝聚等情况，在烧制时产生挂碰，在铁氧体成形片材较薄的情况下，铁氧体片材易于变形，平整度差，甚至出现断裂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术在铁氧体片材在烧制过程中易于变形，平整度差，甚至出现断裂的问题，提供一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法，不仅使铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂，平整度好，而且可以在一定程度上降低了铁氧体片材的烧结温度及烧结时间，显著提高产品的生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法，所述的方法步骤如下：

（1）铁氧体生片制作：按重量份计，将铁氧体磁粉100份、粘合剂5-25份和增塑剂1-10份混合均匀形成料浆，将料浆涂敷于基板表面上，干燥后形成厚度50-500μm的铁氧体生片。基板为塑料膜或钢带。

（2）微波烧结：将铁氧体生片置于承烧板上，接着进行微波烧结，自然冷却后得成品；所述微波烧结的微波频率为2.45GHZ，微波烧结具体操作如下：用微波功率200-300W的低火将铁氧体生片加热至400-450℃，接着用微波功率150-250W的低火保温4-5小时；再用微波功率1100-1300W的高火将铁氧体生片加热至900-1000℃，接着用微波功率500-700W的中火保温1-3小时。

用微波功率200-300W的低火将生片加热至400-450℃，接着用微波功率150-250W的低火保温4-5小时，这样使得铁氧体生片中的有机物高分子充分分解、挥发完全。

首先，采用低火将铁氧体生片从室温加热缓慢升至400-450℃，并维持一段时间，目的是为了除去铁氧体生片中得水分以及粘合剂和增塑剂等有机高分子。如果功率太高，升温速度过快，铁氧体生片会产生裂纹、变形，铁氧体生片表面会凹凸不平。

其次，采用高火使温度快速升到900-1000℃，使铁氧体磁粉逐渐开始硬化，并发生收缩，一系列的物理化学反应开始进行。

最后，采用中火保温一段时间，在升温阶段的物理-化学反应仍将继续进行。在此烧结温度下，随着保温时间的增长，固相反应继续进行，铁氧体颗粒逐渐增大。在相应的温度和气氛下，反应得到所期望的铁氧体。

微波烧结的原理与传统烧结工艺原理有着本质的区别。通常，人们认为微波加热的原理为：由于微波的电场和磁场具有时变性，并且物质具有离子、电子或偶极子（包括电偶极子和磁偶极子），则随着外界电磁场的方向的改变，在时变的电场或磁场的作用下，它们也随之运动，从而产生类似于摩擦作用而使物质加热升温，达到微波加热的目的。

由于铁氧体生片可内外均匀地整体吸收微波能并被加热，使得处于微波场中的被烧结物内部的热梯度和热流方向与传统烧结时完全不同。微波可以实现被烧结物铁氧体生片快速均匀加热，而且内部不会形成热应力，一方面有利于粘合剂和增塑剂等高分子的分解和挥发，另一方面有利于减小铁氧体烧结中得变形和裂纹。微波烧结的升温速度很快，可使材料铁氧体内部形成均匀的晶体结构和较高的致密性，从而改善铁氧体材料力学、机械以及磁性能。

作为优选，步骤（1）中所述干燥的条件为：在50~120℃下干燥60~240分钟。

作为优选，步骤（2）中所述承烧板的厚度为0.1~1mm，承烧板为氧化铝板或氧化锆板。

作为优选，氧化铝板的气孔率为26-30%，密度为2.8~3.2g/cm³，氧化铝板中氧化铝的含量在99%以上。这样设置，烧结效果好，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂。

作为优选，氧化锆板的气孔率为26-30%，密度为2.8~3.2g/cm³，氧化锆板中氧化锆的含量在90%以上。这样设置，烧结效果好，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂。

作为优选，所述铁氧体磁粉的粉末粒度分布50%体积粒径为0.5~3μm，99%体积粒径为1~30μm。这样设置，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂。

作为优选，所述铁氧体磁粉为粉末粒度分布50%体积粒径为0.5~1.5μm，99%体积粒径为1~15μm的镍铜锌铁氧体粉。这样设置，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂。

作为优选，所述粘合剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯纤维素、松香酸树脂中的一种或几种。优选的粘合剂为聚乙烯或聚乙烯醇缩丁醛。

作为优选，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、酞酸二丁酯、硬脂酸丁酯、邻苯二甲酸苄基正丁酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸酯、乙酸甲酯、羧甲基纤维素钠中的一种或几种。优选的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二甲酯。

作为优选，步骤（1）铁氧体生片制作时，按重量份计，将铁氧体磁粉100份、粘合剂5-15份和增塑剂1-5份混合均匀形成料浆。

本发明的有益效果是：采用微波烧结的方法，铁氧体片材在烧制过程中不会出现变形或者开裂，平整度好，而且可以在一定程度上降低了铁氧体片材的烧结温度及烧结时间，所需的生产周期9~12小时，相对于马沸炉加热，生产周期缩短了30~60%，显著提高了产品的生产效率。

附图说明

图1是实施例1的产品的SEM图；

图2是实施例2的产品的SEM图；

图3是实施例3的产品的SEM图；

图4是本发明的产品的外观示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明中的铁氧体磁粉没有特别限定，可以是镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钡铁氧体、锶铁氧体等铁氧体。下面的实施例铁氧体磁粉采用的是Ni-Cu-Zn系尖晶石型铁氧体（Ni_0.6Cu_0.9Zn Fe_1.5O₃），市售，其粉末粒度分布50%体积粒径为0.5~1.5μm，99%体积粒径为1~15μm。

实施例1：

（1）铁氧体生片制作：将铁氧体磁粉100kg、粘合剂（聚乙烯）5kg和增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯+邻苯二甲酸二甲酯，1:1的重量比混合）10kg混合均匀形成料浆，将料浆涂敷于基板（钢带）表面上，50℃下干燥240分钟后形成厚度50μm的铁氧体生片；

（2）微波烧结：将铁氧体生片置于厚度为0.1mm氧化铝板上（氧化铝板的气孔率约为26%，密度约为3.2g/cm³，氧化铝板中氧化铝的含量在99%以上），接着进行微波烧结，使用的微波频率为2.45GHZ，用微波功率200W的低火将铁氧体生片加热至400℃，接着用微波功率150W的低火保温5小时；再用微波功率1100W的高火将铁氧体生片加热至900℃，接着用微波功率500W的中火保温3小时；自然冷却后得成品。

烧结后得到的产品平整度很好，如下图4所示。所得产品的经扫描电镜观察发现其粒径在8~20μm，如下图1所示。产品在13.56MHz时的磁导率实部μ_r'为80~85，μ_r"为1~1.5。

实施例2：

（1）铁氧体生片制作：将铁氧体磁粉100kg、粘合剂（聚乙烯+聚乙烯醇缩丁醛，1:1的重量比混合）25kg和增塑剂（邻苯二甲酸二甲酯）1kg混合均匀形成料浆，将料浆涂敷于基板（钢带）表面上， 120℃下干燥60分钟后形成厚度500μm的铁氧体生片；

（2）微波烧结：将铁氧体生片置于厚度为1mm氧化锆板上（氧化锆板的气孔率为30%，密度为2.8g/cm³，氧化铝板中氧化铝的含量在90%以上），接着进行微波烧结，使用的微波频率为2.45GHZ，用微波功率300W的低火将铁氧体生片加热至450℃，接着用微波功率250W的低火保温4小时；再用微波功率1300W的高火将铁氧体生片加热至1000℃，接着用微波功率700W的中火保温1小时；自然冷却后得成品。

烧结后得到的产品平整度很好，如下图4所示。所得产品的经扫描电镜观察发现其粒径在8~20μm，如下图2所示。产品在13.56MHz时的磁导率实部μ_r'为100~105，μ_r"为2~3。

实施例3：

（1）铁氧体生片制作：将铁氧体磁粉100kg、粘合剂（聚乙烯醇缩丁醛）15kg和增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯）5kg混合均匀形成料浆，将料浆涂敷于基板（钢带）表面上，80℃下干燥120分钟后形成厚度100μm的铁氧体生片；

（2）微波烧结：将铁氧体生片置于厚度为0.5mm氧化铝板上（氧化铝板的气孔率为27%，密度为3.0g/cm³，氧化铝板中氧化铝的含量在99%以上），接着进行微波烧结，使用的微波频率为2.45GHZ，用微波功率300W的低火将铁氧体生片加热至400℃，接着用微波功率200W的低火保温4小时；再用微波功率1200W的高火将铁氧体生片加热至950℃，接着用微波功率600W的中火保温1小时；自然冷却后得成品。

烧结后得到的产品平整度很好，如下图4所示。所得产品的经扫描电镜观察发现其粒径在8~20μm，如下图3所示。产品在13.56MHz时的磁导率实部μ_r'为90~95，μ_r"为2~3。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种微波烧结超薄型铁氧体片材的方法，其特征在于：所述的方法步骤如下：

（1）铁氧体生片制作：按重量份计，将铁氧体磁粉100份、粘合剂5-15份和增塑剂1-5份混合均匀形成料浆，将料浆涂敷于基板表面上，干燥后形成厚度50-500μm的铁氧体生片；所述粘合剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯纤维素、松香酸树脂中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、酞酸二丁酯、硬脂酸丁酯、邻苯二甲酸苄基正丁酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸酯、乙酸甲酯、羧甲基纤维素钠中的一种或几种；

（2）微波烧结：将铁氧体生片置于承烧板上，接着进行微波烧结，自然冷却后得成品；所述微波烧结的微波频率为2.45GHZ，微波烧结具体操作如下：用微波功率200-300W的低火将铁氧体生片加热至400-450℃，接着用微波功率150-250W的低火保温4-5小时；再用微波功率1100-1300W的高火将铁氧体生片加热至900-1000℃，接着用微波功率500-700W的中火保温1-3小时；

步骤（1）中所述干燥的条件为：在50~120℃下干燥60~240分钟；步骤（2）中所述承烧板的厚度为0.1~1mm，承烧板为氧化铝板或氧化锆板；氧化铝板的气孔率为26-30%，密度为2.8~3.2g/cm³，氧化铝板中氧化铝的含量在99%以上；氧化锆板的气孔率为26-30%，密度为2.8~3.2g/cm³，氧化锆板中氧化锆的含量在90%以上；所述铁氧体磁粉的粉末粒度分布50%体积粒径为0.5~3μm，99%体积粒径为1~30μm；所述铁氧体磁粉为粉末粒度分布50%体积粒径为0.5~1.5μm，99%体积粒径为1~15μm的镍铜锌铁氧体粉。