CN107352991A - 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法 - Google Patents

一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107352991A
CN107352991A CN201710537178.3A CN201710537178A CN107352991A CN 107352991 A CN107352991 A CN 107352991A CN 201710537178 A CN201710537178 A CN 201710537178A CN 107352991 A CN107352991 A CN 107352991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ferrite
reaction solution
solution
concentration
shell structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710537178.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107352991B (zh
Inventor
严密
姜银珠
白国华
霍骅鑫
王小雨
金佳莹
马天宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201710537178.3A priority Critical patent/CN107352991B/zh
Publication of CN107352991A publication Critical patent/CN107352991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107352991B publication Critical patent/CN107352991B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/265—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese or zinc and one or more ferrites of the group comprising nickel, copper or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63416—Polyvinylalcohols [PVA]; Polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/36—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3239—Vanadium oxides, vanadates or oxide forming salts thereof, e.g. magnesium vanadate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment

Abstract

本发明提供了一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法。该铁氧体晶粒具有核壳结构，包括锰锌铁氧体核及镍锌铁氧体壳。该核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体相对于锰锌铁氧体具有高电阻率，高截止频率，相对于镍锌铁氧体具有高磁导率，高饱和磁通等优点，在高频转换用功率铁氧体领域将有良好的发展前景。

Description

一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种核壳结构的锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法，属于磁性材料技术领域。
背景技术
软磁铁氧体作为一种重要的元器件材料，主要制成磁心用于各种电感器、变压器、滤波器和扼流圈的制造，广泛应用在现代电力及电子信息等领域，如电脑及其外部设备、办公自动化设备、数字通信和模拟通信设备、互联网、家用电器、电磁兼容设备、绿色照明装置、工业自动化和汽车、航空、航天及军事领域。相对于其他软磁材料，软磁铁氧体的优势在于电阻率相对较高，这抑制了涡流的产生，使铁氧体能应用于高频领域；采用陶瓷工艺易于制成各种不同的形状和尺寸；化学特性稳定、不生锈；较低的制造成本。
随着工业与科学技术的不断进步，保证优异磁性能的同时，电子元器件在更加趋于高频化，小型化，要求更低的工作损耗，更宽的使用温度范围。根据软磁铁氧体材料化学成分的不同，工业上常见的有如下几类：锰锌高磁导率铁氧体，主要应用于宽带变压器、脉冲变压器、共模扼流圈、电源延迟线；锰锌功率铁氧体，主要应用于高频变压器、高频功率电感器、高频扼流圈；镍锌铁氧体，主要应用于高频功率电感器、含线性线圈、扼流线圈、片式电感器、EMI滤波电感器、共模线圈；镁锌铁氧体：偏转线圈、扼流线圈、EMI滤波电感器、共模线圈。其中锰锌功率铁氧体是产量最大，应用最广泛的一类软磁铁氧体材料。但是由于MnZn铁氧体的特性不适合在MHz尤其是5MHz以上使用，一般在更高频率下一般选用更高电阻率的NiZn铁氧体材料。在原有的MnZn铁氧体配方的基础上，可以通过加入高电阻的NiZn铁氧体壳层，可以综合MnZn铁氧体和NiZn铁氧体的优势，提高原有MnZn铁氧体的截止频率，替代原材料价格较贵的的NiZn铁氧体，同时降低MnZn铁氧体材料在高频下的功率损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法，其特征在于该复合铁氧体晶粒为核壳结构，包括锰锌铁氧体核及镍锌铁氧体壳。
一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法具体步骤分为三部分，第一部分先制备锰锌铁氧体核，第二部分为利用已经制备好的铁氧体核来制备核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体粉末，第三部分是将制备好的锰锌/镍锌复合铁氧体粉末在低温下烧结，得到软磁铁氧体材料。
第一部分为通过化学共沉淀法制备锰锌铁氧体核的制备过程，主要步骤如下
1)以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按主成分为：MnaZnbFecO4，其中a＝0.6～0.8，b＝0.1～0.3，c＝3-a-b，按对应金属元素摩尔比配制金属盐溶液，配制浓度为0.25～2mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至25～55℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；
2)用NaOH溶液将上述混合溶液的pH值调节10～13；
作为优选，实践过程中一般采用滴加NaOH溶液至出现大量棕黄色沉淀，继续滴加没有明显沉淀析出，过量的NaOH溶液使得pH值为10～12；
3)将上述混合液进行离心，将沉淀用洗涤剂洗涤后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；
作为优选，洗涤剂选用酒精和去离子水，可以用不同的洗涤剂交换洗涤多次；
4)将铁氧体前驱体在100～350℃下预烧8～12h，再升温到750～1000℃下煅烧1～4h，得到锰锌铁氧体；
第二部分为利用已经制备好的铁氧体核来制备核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体粉末，主要步骤如下
1)将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.1～1kg/L的铁氧体反应液；
2)以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.02～0.08mol/L，NiCl2的浓度为0.01～0.04mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；
3)以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的1.6～2.4倍；
4)将铁氧体反应液在60～90℃下机械搅拌，转速为250～600转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:1～10，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在60～240min内加完；
5)将三者完全混合后继续搅拌2～8min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌铁氧体/镍锌核壳结构铁氧体纳米粉末。
第三部分是将制备好的锰锌/镍锌复合铁氧体粉末在低温下烧结，得到软磁铁氧体材料，具体步骤如下：
1)将核壳结构锰锌铁氧体/镍锌核壳结构铁氧体纳米粉末于烧结助剂混合均匀，所述烧结助剂为V2O5，Bi2O3，MoO2，Nb2O5其中的一种或几种，总烧结助剂含量为100-5000ppm。
作为优选，烧结助剂的添加量以铁氧体粉料的质量计为：V2O5：100～2000ppm，Bi2O3：500～2000ppm，MoO3：100～1000ppm，Nb2O5：200～1500ppm。
2)将混合了烧结助剂的纳米复合铁氧体粉末于浓度为10％的PVA水溶液进行混合，造粒，其中PVA溶液的质量百分数为8％。
3)将上述造粒粉置于模具中压制成型。
4)将成型后的铁氧体在600～1000℃下进行低温烧结，烧结保温时间1～6h，随炉冷却等到产品。
本发明的有益效果是：
通过制备一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体材料，一方面弥补了锰锌铁氧体在高频下功率损耗的不足，锰锌铁氧体晶粒外面的镍锌铁氧体高电阻壳层能够有效降低晶粒间的涡旋电流，从而起到降低功率损耗的作用；另一方面，由于镍锌铁氧体也是磁性相，相比于其他用非磁性相作为壳层来降低功率损耗的方法，本发明提供的方法对材料的磁性能损害作用较少；除此之外，制备的核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体材料能够在一定程度上替代MHz频段下的镍锌铁氧体，由于锰比镍价格要低很多，所以能够减少材料生产成本。
具体实施方式
下面通过具体的实施案例，对本发明所制备的锰锌/镍锌铁氧体材料及制备工艺进一步具体说明。
实施案例1：
以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按化学式Mn0.75Zn0.2Fe2.05O4配制金属盐溶液，配制浓度为0.25mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至35℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；用NaOH溶液将上述混合溶液的pH值调节12，继续滴加没有明显沉淀析出；将上述混合液进行离心，将沉淀用酒精和去离子水交换洗涤4次后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；将铁氧体前驱体在250℃下预烧12h，再升温到750℃下煅烧4h，得到锰锌铁氧体；
将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.3kg/L的铁氧体反应液；以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.02mol/L，NiCl2的浓度为0.01mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的1.6倍；将铁氧体反应液在60℃下机械搅拌，转速为250转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:3，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在60min内加完；将三者完全混合后继续搅拌2min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末。
在复合铁氧体粉末中加入200ppm的V2O5混合均匀，加入聚乙烯醇造粒，将造粒得到的粉料压制成型，放入气氛烧结炉中烧结，烧结温度为700℃，保温3h，烧结过程中通过添加氮气使平衡氧分压控制在4％以下，冷却出炉得到得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体。
实施案例1制备得到的锰锌/镍锌复合软磁铁氧体材料的初始磁导率为1400，其25℃时的饱和磁感应强度为510mT，100℃时的饱和磁感应强度为420mT，在50mT、100℃、1MHz的测试条件下，其功率损耗为260kW m-3，在30mT、100℃、5MHz的测试条件下，其功率损耗为650kW m^(-3)，在150℃下，磁导率未出现明显下降，截止频率约为6MHz。
实施案例2：
以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按化学式Mn0.75Zn0.17Fe2.08O4中各元素的比例配制金属盐溶液，配制浓度为0.5mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至30℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；用NaOH溶液将上述混合溶液的pH值调节12，继续滴加没有明显沉淀析出；将上述混合液进行离心，将沉淀用酒精和去离子水交换洗涤4次后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；将铁氧体前驱体在150℃下预烧8h，再升温到930℃下煅烧2h，得到锰锌铁氧体；
将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.5kg/L的铁氧体反应液；以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.04mol/L，NiCl2的浓度为0.02mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的2倍；将铁氧体反应液在90℃下机械搅拌，转速为300转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:5，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在120min内加完；将三者完全混合后继续搅拌4min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌铁氧体/镍锌铁氧体纳米粉末。
在复合铁氧体粉末中加入一定量500ppm的CuO混合均匀，加入聚乙烯醇造粒，将造粒得到的粉料压制成型，放入气氛烧结炉中烧结，烧结温度为800℃，保温3h，烧结过程中通过添加氮气使平衡氧分压控制在4％以下，冷却出炉得到得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体。
实施案例2制备得到的锰锌/镍锌复合软磁铁氧体材料的初始磁导率为1100，其25℃时的饱和磁感应强度为510mT，100℃时的饱和磁感应强度为420mT，在50mT、100℃、1MHz的测试条件下，其功率损耗为245kWm-3，在30mT、100℃、5MHz的测试条件下，其功率损耗为650kWm-3，在150℃下，磁导率未出现明显下降，截止频率约为6MHz。
实施案例3：
以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按化学式Mn0.75Zn0.15Fe2.10O4中各元素的比例配制金属盐溶液，配制浓度为1mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至30℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；用NaOH溶液将上述混合溶液的pH值调节11，继续滴加没有明显沉淀析出；将上述混合液进行离心，将沉淀用酒精和去离子水交换洗涤4次后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；将铁氧体前驱体在200℃下预烧8h，再升温到950℃下煅烧2h，得到锰锌铁氧体；
将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.5kg/L的铁氧体反应液；以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.04mol/L，NiCl2的浓度为0.02mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的2倍；将铁氧体反应液在90℃下机械搅拌，转速为300转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:5，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在120min内加完；将三者完全混合后继续搅拌4min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌铁氧体/镍锌铁氧体纳米粉末。
在复合铁氧体粉末中加入一定量500ppm的Bi2O3混合均匀，加入聚乙烯醇造粒，将造粒得到的粉料压制成型，放入气氛烧结炉中烧结，烧结温度为780℃，保温3h，烧结过程中通过添加氮气使平衡氧分压控制在4％以下，冷却出炉得到得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体。
实施案例3制备得到的锰锌/镍锌复合软磁铁氧体材料的初始磁导率为1500，其25℃时的饱和磁感应强度为490mT，100℃时的饱和磁感应强度为410mT，在50mT、100℃、1MHz的测试条件下，其功率损耗为170kWm-3，在30mT、100℃、5MHz的测试条件下，其功率损耗为530kWm-3，在150℃下，磁导率未出现明显下降,截止频率约为5MHz。
实施案例4：
以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按化学式Mn0.75Zn0.12Fe2.13O4中各元素的比例配制金属盐溶液，配制浓度为0.5mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至30℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；用NaOH溶液将上述混合溶液的pH值调节11，继续滴加没有明显沉淀析出；将上述混合液进行离心，将沉淀用酒精和去离子水交换洗涤4次后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；将铁氧体前驱体在150℃下预烧8h，再升温到950℃下煅烧2h，得到锰锌铁氧体；
将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.5kg/L的铁氧体反应液；以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.06mol/L，NiCl2的浓度为0.03mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的2倍；将铁氧体反应液在80℃下机械搅拌，转速为300转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:3，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在120min内加完；将三者完全混合后继续搅拌4min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌铁氧体/镍锌铁氧体纳米粉末。
在复合铁氧体粉末中加入一定量1000ppm的Bi2O3混合均匀，加入聚乙烯醇造粒，将造粒得到的粉料压制成型，放入气氛烧结炉中烧结，烧结温度为680℃，保温3h，烧结过程中通过添加氮气使平衡氧分压控制在4％以下，冷却出炉得到得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体。
实施案4制备得到的锰锌/镍锌复合软磁铁氧体材料的初始磁导率为1350，其25℃时的饱和磁感应强度为450mT，100℃时的饱和磁感应强度为380mT，在50mT、100℃、1MHz的测试条件下，其功率损耗为150kWm-3，在30mT、100℃、5MHz的测试条件下，其功率损耗为650kWm-3，在150℃下，磁导率未出现明显下降,截止频率约为8MHz。

Claims (5)

1.一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体，其特征在于该复合铁氧体晶粒为核壳结构，包括锰锌铁氧体核及镍锌铁氧体壳。
2.根据权利要求1一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体，其特征在于所述的锰锌铁氧体核的制备过程如下：
1)以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按主成分为：MnaZnbFecO4，其中a＝0.6～0.8，b＝0.1～0.3，c＝3-a-b，按对应金属元素摩尔比配制金属盐溶液，配制浓度为0.25～2mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至25～55℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；
2)将上述混合溶液的pH值调节10～13；
3)将上述混合液进行离心，将沉淀用洗涤剂洗涤后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；
4)将铁氧体前驱体在100～350℃下预烧8～12h，再升温到750～1000℃下煅烧1～4h，得到锰锌铁氧体。
3.根据权利要求1一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体，其特征在于所述的镍锌铁氧体壳的制备过程如下：
1)将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.1～1kg/L的铁氧体反应液；
2)以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.02～0.08mol/L，NiCl2的浓度为0.01～0.04mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；
3)以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的1.6～2.4倍；
4)将铁氧体反应液在60～90℃下机械搅拌，转速为250～600转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:1～10，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在60～240min内加完；
5)将三者完全混合后继续搅拌2～8min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末。
4.根据权利要求1一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体，其特征在于最终核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体制备过程如下：
1)将核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末与烧结助剂混合均匀，所述烧结助剂为V2O5，Bi2O3，MoO2，Nb2O5中的一种或几种，总烧结助剂含量相对于纳米粉末为100-5000ppm；
2)将混合了烧结助剂的纳米复合铁氧体粉末于浓度为10％的PVA水溶液进行混合，造粒，其中PVA溶液的质量百分数为8％；
3)将上述造粒粉置于模具中压制成型；
4)将成型后的铁氧体在600～1000℃下进行低温烧结，烧结保温时间1～6h，随炉冷却等到产品。
5.一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备锰锌铁氧体核；
2)制备核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末；
3)制备最终核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体；
所述的锰锌铁氧体核的过程具体为：
1.1)以硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁为原料，按主成分为：MnaZnbFecO4，其中a＝0.6～0.8，b＝0.1～0.3，c＝3-a-b，按对应金属元素摩尔比配制金属盐溶液，配制浓度为0.25～2mol/L的草酸铵溶液，将草酸铵溶液加热至25～55℃，然后按体积比为草酸铵溶液：金属盐溶液＝2:1，向草酸铵溶液中加入金属盐溶液，搅拌混合；
1.2)将上述混合溶液的pH值调节10～13；
1.3)将上述混合液进行离心，将沉淀用洗涤剂洗涤后，在真空条件下干燥，得到铁氧体前驱体；
1.4)将铁氧体前驱体在100～350℃下预烧8～12h，再升温到750～1000℃下煅烧1～4h，得到锰锌铁氧体；
所述的制备核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末的过程具体为：
2.1)将锰锌铁氧体分散在去离子水中，得到浓度为0.1～1kg/L的铁氧体反应液；
2.2)以FeCl2和NiCl2为原料配制第一反应液，其中FeCl2的浓度为0.02～0.08mol/L，NiCl2的浓度为0.01～0.04mol/L，且FeCl2浓度为NiCl2浓度的二倍，第一反应液用氮气保护放置；
2.3)以KOH为原料配制第二反应液，KOH的浓度为Fe2+和Ni2+二者总浓度的1.6～2.4倍；
2.4)将铁氧体反应液在60～90℃下机械搅拌，转速为250～600转/min，同时加入第一反应液和第二反应液，两者以固定的相同流速加入，三种反应液的比例为第一反应液：第二反应液：铁氧体反应液＝100:100:1～10，第一反应液加入过程中用氮气保护，第一反应液与第二反应液在60～240min内加完；
2.5)将三者完全混合后继续搅拌2～8min后停止搅拌，过滤，用去离子水将过滤产物洗涤至中性后烘干，得到核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末；
所述制备最终核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体的过程为：
3.1)将核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体纳米粉末与烧结助剂混合均匀，所述烧结助剂为V2O5，Bi2O3，MoO2，Nb2O5中的一种或几种，总烧结助剂含量相对于纳米粉末为100-5000ppm；
3.2)将混合了烧结助剂的纳米复合铁氧体粉末于浓度为10％的PVA水溶液进行混合，造粒，其中PVA溶液的质量百分数为8％；
3.3)将上述造粒粉置于模具中压制成型；
3.4)将成型后的铁氧体在600～1000℃下进行低温烧结，烧结保温时间1～6h，随炉冷却等到产品。
CN201710537178.3A 2017-07-04 2017-07-04 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法 Active CN107352991B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710537178.3A CN107352991B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710537178.3A CN107352991B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107352991A true CN107352991A (zh) 2017-11-17
CN107352991B CN107352991B (zh) 2018-05-22

Family

ID=60292667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710537178.3A Active CN107352991B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107352991B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793992A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 天通控股股份有限公司 一种多相复合尖晶石柔性材料制造方法
CN109037961A (zh) * 2018-07-11 2018-12-18 长江大学 一种镍锌铁氧体吸波材料及其制备方法
CN110204326A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 横店集团东磁股份有限公司 一种具有核壳结构的铁氧体永磁材料及其制备方法
US20210060537A1 (en) * 2018-11-19 2021-03-04 Lg Chem, Ltd. Catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and method for producing same
CN113936893A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 天通凯立科技有限公司 一种多层复合软磁铁氧体磁心制造方法
CN113942137A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 千石新材料(杭州)有限责任公司 一种一体注射成型电感的制备方法
CN114133233A (zh) * 2022-01-30 2022-03-04 天通控股股份有限公司 一种高频高Bs复合铁氧体材料及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10241969A (ja) * 1997-02-28 1998-09-11 Toko Inc インダクタンス装置
CN1308971C (zh) * 2004-10-22 2007-04-04 华南师范大学 由废旧锌锰电池制备铁氧体的方法
CN102306536A (zh) * 2011-05-20 2012-01-04 张家港市众力磁业有限公司 一种铁氧体磁心
CN102568733B (zh) * 2012-03-02 2015-02-25 杭州电子科技大学 一种薄膜复合宽频抗电磁干扰磁粉的制备方法
CN104649659A (zh) * 2013-11-21 2015-05-27 北京有色金属研究总院 一种高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793992A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 天通控股股份有限公司 一种多相复合尖晶石柔性材料制造方法
CN109037961A (zh) * 2018-07-11 2018-12-18 长江大学 一种镍锌铁氧体吸波材料及其制备方法
CN109037961B (zh) * 2018-07-11 2020-05-26 长江大学 一种镍锌铁氧体吸波材料及其制备方法
US20210060537A1 (en) * 2018-11-19 2021-03-04 Lg Chem, Ltd. Catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and method for producing same
US11618012B2 (en) * 2018-11-19 2023-04-04 Lg Chem, Ltd. Catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and method for producing same
CN110204326A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 横店集团东磁股份有限公司 一种具有核壳结构的铁氧体永磁材料及其制备方法
CN113936893A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 天通凯立科技有限公司 一种多层复合软磁铁氧体磁心制造方法
CN113942137A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 千石新材料(杭州)有限责任公司 一种一体注射成型电感的制备方法
CN114133233A (zh) * 2022-01-30 2022-03-04 天通控股股份有限公司 一种高频高Bs复合铁氧体材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107352991B (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107352991B (zh) 一种核壳结构锰锌/镍锌复合铁氧体及其制备方法
CN107129291B (zh) 具有高频低温度系数低损耗MnZn软磁铁氧体材料及其制备方法
CN103058643B (zh) 宽温高叠加低功耗Mn-Zn软磁铁氧体材料及制备方法
CN104891982A (zh) 一种稀土高磁导率软磁铁氧体及其制备方法
CN108424136B (zh) MHz级开关电源用MnZn功率铁氧体及其制备方法
CN107778001A (zh) 一种生成纳米晶界高电阻率膜降低镍锌铁氧体功率损耗的方法
CN103664154B (zh) 高频高电阻率Li-Ti-Zn软磁铁氧体材料配方及工艺
CN112479699B (zh) 一种低损耗纳米铁氧体磁性材料及其制备方法
CN110922179B (zh) 一种高磁导率低损耗铁氧体材料及其制备方法
CN104177075A (zh) 一种耐热冲击软磁铁氧体材料及其制备方法
CN103295766B (zh) 一种含有改性碳化铝的铁磁芯的制作方法
CN110981460B (zh) 一种高磁导率铁氧体磁性材料的制备方法
CN103956247B (zh) 高频低衰减磁性材料及其生产方法
CN103288432B (zh) 一种负载氧化钯的软磁铁磁芯的制作方法
CN102531560A (zh) 一种镁铜锌铁软磁铁氧体材料及其制备方法
CN104129980A (zh) 一种低烧结温度软磁铁氧体材料及其制备方法
CN103288434B (zh) 一种富铌铁磁芯的制作方法
CN109650868A (zh) 一种宽温低功耗磁芯及其制备方法
CN103295763B (zh) 一种负载氧化镍的铁磁芯的制作方法
CN115490507B (zh) 一种宽频高强度耐热冲击镍锌铁氧体磁芯及其制备方法
CN103295767B (zh) 一种负载氧化硼的铁磁芯的制作方法
CN104671760A (zh) 一种宽温铁氧体材料的制备方法
CN106278229A (zh) 一种高频高磁导率的多用途锰锌铁氧体材料
CN108017383B (zh) 高磁导率、高频高阻抗特性软磁材料及其制备方法
CN103295769B (zh) 一种含有改性纳米碳的铁磁芯的制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant