CN111825440A - 锰锌铁氧体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锰锌铁氧体及其制备方法和应用。其中，制备锰锌铁氧体的方法包括：(1)将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，以便得到掺杂物料；(2)将掺杂物料进行球磨处理，以便得到球磨粉料；(3)对球磨粉料干燥后与粘结剂混合造粒，以便得到预成型颗粒料；(4)对预成型颗粒料进行压制成型处理，以便得到成型产物；(5)对成型产物进行烧结处理，以便得到锰锌铁氧体，在步骤(1)中，稀土氧化物的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01‑0.20wt％。采用该方法制备得到的锰锌铁氧体兼具优异的软磁性能和较高的性价比，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。

Description

锰锌铁氧体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于家用设备领域，具体而言，涉及锰锌铁氧体及其制备方法和应用。
背景技术
电磁加热领域中磁条材料是影响产品性能的主要因素之一，而应用于电磁加热领域的锰锌铁氧体磁条材料一般要求其具有高的磁导率、低的矫顽力和磁损耗，以增大材料汇集磁力线的能力，同时降低产品的损耗。在制备电磁加热锰锌铁氧体磁条材料时，需要综合考虑性能和成本问题。目前，高性能的锰锌铁氧体的制备成本较高，其生产制造条件苛刻，因此，如何提高锰锌铁氧体的性价比有待进一步研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出锰锌铁氧体及其制备方法和应用。采用本发明制备锰锌铁氧体的方法不仅可以显著提高锰锌铁氧体的软磁性能和性价比，解决现有技术条件下制备得到的锰锌铁氧体性价比较低的问题，还可实现锰锌铁氧体二次料的高效循环再利用，节约资源，减少环境污染，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。
本申请的技术方案是发明人基于下列发现完成的：现有技术中，高性能的锰锌铁氧体的制备性价比较低，应用于电磁加热领域的锰锌铁氧体磁条材料更要求其具有高的磁导率、低的矫顽力和磁损耗，本申请的发明人通过对锰锌铁氧体的制备工艺进行积极探索，发现了稀土元素的4f电子壳层没有被填满，且4f电子壳层被5s和5p电子壳层保护，周围电子及原子核的晶体场对4f电子影响很小，使得稀土元素具有特殊的电学和磁学性能，因此在电磁材料的制备过程中掺入少量的稀土元素会对电磁材料的性价比提升有很大的帮助。
为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备锰锌铁氧体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，以便得到掺杂物料；
(2)将所述掺杂物料进行球磨处理，以便得到球磨粉料；
(3)将所述球磨粉料干燥后与粘结剂混合造粒，以便得到预成型颗粒料；
(4)将所述预成型颗粒料进行压制成型处理，以便得到成型产物；
(5)将所述成型产物进行烧结处理，以便得到锰锌铁氧体，
其中，在步骤(1)中，所述稀土氧化物的加入量为所述锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％。
根据本发明上述实施例所述的制备锰锌铁氧体的方法，相对于单独以锰锌铁氧体预烧料制备锰锌铁氧体，本发明中通过在制备锰锌铁氧体的过程中掺杂稀土氧化物可以显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能，具体地，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成少量的第二相(ReFeO3)，阻碍晶粒的长大，减少晶内气孔，改善微观组织，从而降低矫顽力、增大磁导率；同时，在锰锌铁氧体晶界处形成的第二相是绝缘的(ReFeO3只含有Fe3+)，也就是说，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成一层很薄的绝缘层，进而能够显著提高锰锌铁氧体的电阻率，降低磁损耗。此外，发明人还发现，稀土氧化物的掺入量对锰锌铁氧体的电磁性能和性价比影响也较大，当稀土氧化物的掺入量过多时，不仅会提高锰锌铁氧体制备成本，还容易在晶界析出过多杂相而导致锰锌铁氧体软磁性能下降；本发明中通过采用上述稀土氧化物并控制稀土氧化物的掺入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％，可以使锰锌铁氧体兼具优异的软磁性能和较高的性价比。由此，通过采用本发明上述实施例的制备锰锌铁氧体的方法，不仅可以显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能，使其具有较低的矫顽力、磁损耗和较高的磁导率，还可以解决现有技术条件下制备得到的锰锌铁氧体性价比较低的问题，同时可实现锰锌铁氧体二次料的高效循环再利用，节约资源，减少环境污染，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。
另外，根据本发明上述实施例的制备锰锌铁氧体的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述稀土氧化物为选自Sm2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3和Dy2O3中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结处理得到的。
在本发明的一些实施例中，所述Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为(51.5-53.5)：(11-14)：(32.5-35.5)。由此，不仅可以进一步提高原料的利用率，还能进一步提高锰锌铁氧体预烧料中的锰锌铁氧体含量。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述球磨的时间为2-4h，所述干燥是在100-110℃下进行4-5小时。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述预烧结处理是在850-950℃下进行1-5小时。由此，不仅可以使干燥后的Fe2O3、ZnO和MnO2的球磨产物适当铁氧体化，还可以使得到的锰锌铁氧体预烧料具有较好的可塑性和活性。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述掺杂物料进行球磨过程中将所述掺杂物料与水、钢球按照质量比为1:1：(3-5)混合。由此，可以使稀土氧化物与锰锌铁氧体预烧料充分混合并得到分散均匀且粒径较细的球磨粉料。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述球磨处理是在转速为200-400转/分的条件下进行5-7小时。由此，可以使球磨粉料具有较好的混合均匀度并使最终得到的球磨粉料的粒径达到1.0-2.0微米。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述球磨粉料的粒径为1.0-2.0微米。由此，可以进一步有利于对球磨粉料进行造粒处理。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述干燥处理是在100-110℃下进行4-5小时。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为(8-12)：1。由此，不仅有利于造粒处理的顺利进行，并使后续制备得到的成型产物具有较好的强度，还能有效避免粘结剂对锰锌铁氧体的质量造成的负面影响，进而提高最终制备得到的锰锌铁氧体的产率和品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粘结剂为质量分数为8-12wt％的聚乙烯醇溶液。由此，不仅可以使球磨粉料粘结并得到预成型颗粒料，同时聚乙烯醇在烧结处理过程中还可以高温分解掉。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述预成型颗粒料的粒径为100-300微米。由此，不仅有利于后续成型处理的顺利进行，还可以进一步提高成型产物的密度以及密度的均匀度，进而能够显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述成型处理是在100-300MPa的压力条件下保压1-2分钟。由此，不仅可以使成型产物具有较好的强度，还能有效避免成型产物在烧结过程中开裂，进而能够显著提高锰锌铁氧体的产率和品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述烧结处理是在1200-1400℃下进行2-4小时，并且所述烧结处理的气氛为氮气或氧氮混合气体气氛。由此，可以进一步提高锰锌铁氧体的软磁性能。
在本发明的一些实施例中，所述氮氧混合气体中氧含量不高于4v％。
根据本发明的第二个方面，本发明还提出了一种锰锌铁氧体。根据本发明的实施例，该锰锌铁氧体是采用上述制备锰锌铁氧体的方法制备得到的。由此，通过采用本发明上述实施例的制备方法得到的锰锌铁氧体不仅具有优异的软磁性能，即具有较高的磁导率、较低的矫顽力和磁损耗，还具有较高的性价比，而且锰锌铁氧体二次料还可以高效循环再利用，能够有效节约资源，减少环境污染，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。
根据本发明的第三个方面，本发明还提出了一种磁线圈。根据本发明的实施例，所述磁线圈所用的磁条是采用本发明上述实施例的锰锌铁氧体或制备锰锌铁氧体的方法得到的锰锌铁氧体制备得到的。本发明上述实施例的磁线圈具有较好的软磁性能，在使用过程中磁导率和电磁转化效率较高，可以广泛应用于电磁加热领域。
根据本发明的第四个方面，本发明还提出了一种电磁炉。根据本发明的实施例，该电磁炉具有本发明上述实施例所述的磁线圈。本发明上述实施例的电磁炉不仅加热效率高，还具有更好的节能效果，能够给用户带来更好的烹饪体验。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的制备锰锌铁氧体的方法的流程图。
图2是根据本发明一个实施例的锰锌铁氧体的磁导率变化图。
图3是根据本发明一个实施例的锰锌铁氧体的磁损耗变化图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备锰锌铁氧体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，以便得到掺杂物料；(2)将掺杂物料进行球磨处理，以便得到球磨粉料；(3)将球磨粉料干燥后与粘结剂混合造粒，以便得到预成型颗粒料；(4)将预成型颗粒料进行压制成型处理，以便得到成型产物；(5)将成型产物进行烧结处理，以便得到锰锌铁氧体，其中，在步骤(1)中，稀土氧化物的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％。
下面参考图1-3对本发明上述实施例的制备锰锌铁氧体的方法进行详细描述。
S100：将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合
根据本发明的实施例，相对于单独以锰锌铁氧体预烧料制备锰锌铁氧体，本发明中通过将Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合制备锰锌铁氧体，可以显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能，具体地，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成少量的第二相(ReFeO3)，阻碍晶粒的长大，减少晶内气孔，改善微观组织；同时，在锰锌铁氧体晶界处形成的第二相是绝缘的(ReFeO3只含有Fe3+)，也就是说，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成一层很薄的绝缘层，进而能够显著提高锰锌铁氧体的电阻率。
此外，根据本发明的一个具体实施例，稀土氧化物可以为选自Sm2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3和Dy2O3中的至少一种。发明人发现，当采用Sm2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3和Dy2O3中的至少一种作为掺杂原料时，可以进一步提高锰锌铁氧体的软磁性能和性价比，提高软磁性能方面主要体现在提高磁导率、降低矫顽力和降低磁损耗；并且，稀土氧化物的掺入量对锰锌铁氧体的电磁性能和性价比影响也较大，当稀土氧化物的掺入量过多时，不仅会提高锰锌铁氧体制备成本，还容易在晶界析出过多杂相而导致锰锌铁氧体软磁性能下降；本发明中通过采用上述稀土氧化物并控制稀土氧化物的掺入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％，可以使锰锌铁氧体兼具优异的软磁性能和较高的性价比。
根据本发明的一个具体实施例，含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结处理得到的。其中，Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比可以为(51.5-53.5)：(11-14)：(32.5-35.5)，本发明中通过控制Fe2O3、ZnO和MnO2为上述摩尔比，不仅可以进一步提高原料的利用率，还能进一步提高锰锌铁氧体预烧料中的锰锌铁氧体含量。
根据本发明的再一个具体实施例，对Fe2O3、ZnO和MnO2的混合料进行球磨的时间为可以2-4h。发明人发现，若球磨时间过短，Fe2O3、ZnO和MnO2不能充分混合，而且也很难达到预期的粉料粒度，而球磨时间过长，又容易使较细的球磨产物发生团聚。本发明中通过首先对Fe2O3、ZnO和MnO2进行湿磨并控制球磨时间为2-4h，不仅可以使Fe2O3、ZnO和MnO2充分混合并达到预期的粉料粒度，还能有效避免球磨产物发生团聚，然后通过将球磨产物在100-110℃下进行干燥4-5小时，可以充分去除球磨产物中的水分。
根据本发明的又一个具体实施例，对干燥后的Fe2O3、ZnO和MnO2球磨产物的预烧结处理可以在850-950℃下进行1-5小时。发明人发现，若预烧结温度过高，样品在烧结时易出现晶粒异常长大的现象；若预烧结温度过低，样品烧结后晶粒较为粗大，组织均匀性较差，气孔率高，这些都不利于提高样品磁性能，本发明中通过控制预烧结温度为850-950℃，不仅可以使干燥后的Fe2O3、ZnO和MnO2的球磨产物适当铁氧体化，还可以使得到的锰锌铁氧体预烧料具有较好的可塑性和活性。
S200：将掺杂物料进行球磨处理
根据本发明的一个具体实施例，对掺杂物料进行球磨过程中可以将掺杂物料与水、钢球按照质量比为1:1：(3-5)混合。发明人发现，通过将掺杂物料进行湿混，不仅可以进一步提高球磨效果和球磨产物的均匀度，还可以有效避免球磨产物团聚或结块；进一步地，通过控制掺杂物料与水、钢球为上述质量比，可以得到分散均匀且粒径较细的球磨粉料，进而有利于后续充分烧结、改善致密度及提升组织均匀性。
根据本发明的再一个具体实施例，对掺杂物料进行球磨处理可以在转速为200-400转/分的条件下进行5-7小时。发明人发现，若球磨时间过短，稀土氧化物与锰锌铁氧体预烧料不能充分混合，而且也很难使球磨粉料达到预期的粒度，而若球磨时间过长，又容易使球磨产物发生团聚或结块。本发明中通过将掺杂物料在200-400转/分的转速下球磨5-7小时，不仅可以有效避免球磨过程中出现团聚或结块现象，还可以使球磨粉料具有较好的混合均匀度并使最终得到的球磨粉料的粒径达到1.0-2.0微米，由此，不仅可以进一步有利于对球磨粉料进行造粒处理，还可以进一步提高后续成型产物以及最终制备得到的锰锌铁氧体的密度，进而能够显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能。
S300：对球磨粉料干燥后与粘结剂混合造粒
根据本发明的一个具体实施例，可以进一步将球磨产物在100-110℃下进行干燥4-5小时进而得到球磨粉料，由此，可以充分去除球磨粉料中的水分。此外，可以进一步对干燥后的球磨产物进行筛分处理，进而进一步确保最终得到的球磨粉料的粒径为1.0-2.0微米。由此，可以进一步有利于球磨粉料与粘结剂充分混合。
根据本发明的再一个具体实施例，干燥后球磨粉料与粘结剂的质量比可以为(8-12)：1。发明人发现，若干燥后球磨粉料与粘结剂的质量比过大，相当于粘结剂加入量不足，不能起到较好的粘结作用，不利于对球磨粉料进行造粒处理，而若干燥后球磨粉料与粘结剂的质量比过小，则粘结剂的加入量过多，虽然有利于造粒并提高后续成型产物的强度，但又会影响最终制备得到的锰锌铁氧体的产率和品质。本发明中通过控制干燥后球磨粉料与粘结剂的质量比为(8-12)：1，不仅有利于造粒处理的顺利进行，并使后续制备得到的成型产物具有较好的强度，还能有效避免粘结剂对锰锌铁氧体的质量造成的负面影响，进而提高最终制备得到的锰锌铁氧体的产率和品质。
根据本发明的又一个具体实施例，粘结剂可以为质量分数为8-12wt％的聚乙烯醇溶液。发明人发现，具有上述浓度的聚乙烯醇溶液粘度适宜，与球磨粉料混合时不仅可以使球磨粉料有效粘结并得到预成型颗粒料，而且聚乙烯醇在烧结处理过程中还可以高温分解析出，不会影响最终制备得到的锰锌铁氧体的品质。
根据本发明的又一个具体实施例，预成型颗粒料的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，根据本发明的一个具体示例，预成型颗粒料的粒径可以为100-300微米，本发明中通过控制预成型颗粒料为上述粒径，不仅有利于后续成型处理的顺利进行，还可以进一步提高成型产物的密度以及密度的均匀度，进而能够显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能。根据本发明的再一个具体示例，可以进一步对预成型颗粒料进行筛分处理，以便确保最终得到的预成型颗粒料的粒径为100-300微米，由此，可以进一步有利于后续成型处理的顺利进行。
S400：对预成型颗粒料进行压制成型处理
根据本发明的一个具体实施例，成型处理可以在100-300MPa的压力条件下保压1-2分钟。发明人发现，若成型处理的压力过小或时间过短，得到的成型产物强度较低，在烧结过程中容易发生粉化，而若成型处理的压力过大或时间过程，又容易造成成型产物的内应力过大，在烧结过程中容易发生开裂。本发明中通过控制上述成型处理的条件，不仅可以使成型产物具有较好的强度，还能有效避免成型产物在烧结过程中开裂，进而能够显著提高锰锌铁氧体的产率和品质。
根据本发明的又一个具体实施例，成型处理过程中可以采用油压机对预成型颗粒料进行压制。由此，可以进一步有利于控制成型处理的压力，并得到预期形状的成型产物。根据本发明的一个具体示例，成型产物可以为环形，由此，通过进一步对成型产物进行烧结处理，可以最终得到环形的锰锌铁氧体产品。
S500：对成型产物进行烧结处理
根据本发明的一个具体实施例，烧结处理可以在1200-1400℃下进行2-4小时。发明人发现，若烧结处理的温度过低或烧结时间过短，样品反应不完全而导致杂相多、孔隙率高、密度低；若烧结处理的温度过高或烧结时间过长，样品易出现晶粒异常长大的现象，晶粒粗大使磁损耗增大。本发明中通过控制上述烧结条件，可以使稀土氧化物在锰锌铁氧体的晶界处形成一层很薄的绝缘层，改善锰锌铁氧体的微观组织，提高烧结密度，从而提高锰锌铁氧体的软磁性能。此外，发明人还发现，本发明中稀土掺杂的成型产物在空气中烧结时会发生一定程度的氧化，通过将烧结气氛调整为氮气或氧氮混合气体可以有效避免锰锌铁氧体在烧结过程中被氧化，减少杂相的析出，进而进一步提高软磁性能；进一步的，氮氧混合气体中氧含量不高于4v％。由此，可以确保锰锌铁氧体在烧结过程中不会被氧化。
根据本发明的再一个具体实施例，烧结过程中，从室温升至1100℃的升温阶段可以为空气气氛，从1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体，由此，可以使最终制备得到的锰锌铁氧体具有优异的软磁性能。
根据本发明上述实施例所述的制备锰锌铁氧体的方法，相对于单独以锰锌铁氧体预烧料制备锰锌铁氧体，本发明中通过在制备锰锌铁氧体的过程中掺杂稀土氧化物可以显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能，具体地，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成少量的第二相(ReFeO3)，阻碍晶粒的长大，减少晶内气孔，改善微观组织，从而降低矫顽力、增大磁导率；同时，在锰锌铁氧体晶界处形成的第二相是绝缘的(ReFeO3只含有Fe3+)，也就是说，掺杂的稀土氧化物可以在锰锌铁氧体的晶界处形成一层很薄的绝缘层，进而能够显著提高锰锌铁氧体的电阻率，降低磁损耗。此外，发明人还发现，稀土氧化物的掺入量对锰锌铁氧体的电磁性能和性价比影响也较大，当稀土氧化物的掺入量过多时，不仅会提高锰锌铁氧体制备成本，还容易在晶界析出过多杂相而导致锰锌铁氧体软磁性能下降；本发明中通过采用上述稀土氧化物并控制稀土氧化物的掺入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％，可以使锰锌铁氧体兼具优异的软磁性能和较高的性价比。由此，通过采用本发明上述实施例的制备锰锌铁氧体的方法，不仅可以显著提高最终制备得到的锰锌铁氧体的软磁性能，使其具有较低的矫顽力、磁损耗和较高的磁导率，还可以解决现有技术条件下制备得到的锰锌铁氧体性价比较低的问题，同时可实现锰锌铁氧体二次料的高效循环再利用，节约资源，减少环境污染，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。
根据本发明的第二个方面，本发明还提出了一种锰锌铁氧体。根据本发明的实施例，该锰锌铁氧体是采用上述制备锰锌铁氧体的方法制备得到的。通过采用本发明上述实施例的制备方法得到的锰锌铁氧体不仅具有优异的软磁性能，即具有较高的磁导率、较低的矫顽力和磁损耗，还具有较高的性价比，而且锰锌铁氧体二次料还可以高效循环再利用，能够有效节约资源，减少环境污染，在电磁加热领域具有广阔的应用前景。需要说明的是，上述针对制备锰锌铁氧体的方法所描述的特征和优点同样适用于该锰锌铁氧体，此处不再赘述。
根据本发明的第三个方面，本发明还提出了一种磁线圈。根据本发明的实施例，该磁线圈所用的磁条是采用本发明上述实施例的锰锌铁氧体或制备锰锌铁氧体的方法得到的锰锌铁氧体制备得到的。本发明上述实施例的磁线圈具有较好的软磁性能，在使用过程中磁导率和电磁转化效率较高，可以广泛应用于电磁加热领域。需要说明的是，上述针对锰锌铁氧体和制备锰锌铁氧体的方法所描述的特征和优点同样适用于该磁线圈，此处不再赘述。
根据本发明的第四个方面，本发明还提出了一种电磁炉。根据本发明的实施例，该电磁炉具有本发明上述实施例的磁线圈。本发明上述实施例的电磁炉不仅加热效率高，还具有更好的节能效果，能够给用户带来更好的烹饪体验。需要说明的是，上述针对磁线圈所描述的特征和优点同样适用于该电磁炉，此处不再赘述。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:12:35.5，球磨的时间为2h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为920℃，时间为2小时，稀土氧化物为Yb2O3，Yb2O3的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.05wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1:1：4添加钢球和去离子水，进行6h的球磨，球磨转速为300转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为10wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为9:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为100MPa，保压时间为1min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为3h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为1号样。
实施例2
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:12:35.5，球磨的时间为2h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为920℃，时间为2小时，稀土氧化物为Sm2O3，Sm2O3的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.03wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1:1：4添加钢球和去离子水，进行6h的球磨，球磨转速为300转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为10wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为9:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为100MPa，保压时间为1min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为3h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为2号样。
实施例3
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:12:35.5，球磨的时间为2h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为920℃，时间为2小时，稀土氧化物为Gd2O3，Gd2O3的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.01wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：5添加钢球和去离子水，进行5h的球磨，球磨转速为400转/分，将球磨后获得的料浆在100℃下干燥5h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为8wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为9:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为300MPa，保压时间为1min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为4h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为3号样。
实施例4
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:12:35.5，球磨的时间为2.5h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为900摄氏度，时间为3小时，稀土氧化物为Pr2O3，Pr2O3的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.2wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：3添加钢球和去离子水，进行7h的球磨，球磨转速为200转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为12wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为10:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为100MPa，保压时间为2min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，保温时间为2h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为4号样。
实施例5
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52:12.5:35.5，球磨的时间为3h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为850℃，时间为4小时，稀土氧化物为Dy2O3，Dy2O3的加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.1wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：4添加钢球和去离子水，进行6h的球磨，球磨转速为300转/分，将球磨后获得的料浆在105℃下干燥4.5h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为10wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为10:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为200MPa，保压时间为1.5min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1300℃，保温时间为3h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为5号样。
实施例6
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:13:34.5，球磨的时间为4h，干燥温度为110℃时间为4小时，预烧结温度为950℃，时间为1.5小时，稀土氧化物为Sm2O3和Gd2O3，Sm2O3和Gd2O3的总加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.06wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：3添加钢球和去离子水，进行6h的球磨，球磨转速为350转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4.5h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为9wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为8:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为250MPa，保压时间为1.5min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为3.5h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为6号样。
实施例7
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为53.5:12:34.5，球磨的时间为2h，干燥温度为100℃时间为5小时，预烧结温度为900℃，时间为2小时，稀土氧化物为Yb2O3和Dy2O3，Yb2O3和Dy2O3的总加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.15wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：5添加钢球和去离子水，进行7h的球磨，球磨转速为250转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥5h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为11wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为11:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为180MPa，保压时间为1.5min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为4h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为7号样。
实施例8
将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，得到掺杂物料，其中，锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结得到的(Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为52.5:12.5:35，球磨的时间为3h，干燥温度为100℃时间为5小时，预烧结温度为900℃，时间为2.5小时，稀土氧化物为Sm2O3、Yb2O3和Pr2O3，Sm2O3、Yb2O3和Pr2O3的总加入量为锰锌铁氧体预烧料的0.09wt％；取31g掺杂物料放入球磨罐，按照掺杂物料与水、钢球的质量比为1：1：4添加钢球和去离子水，进行6h的球磨，球磨转速为320转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为10wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为9:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为150MPa，保压时间为2min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为4h，从室温升至1100℃的升温阶段为空气气氛，1100℃开始通入氧分压为4％的氧氮混合气体，并一直通入该氧氮混合气体至保温阶段结束，随后的降温阶段样品在流动的氮气中进行冷却，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为8号样。
对比例1
取31g含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料放入球磨罐，按照锰锌铁氧体预烧料与水、钢球的质量比为1:1：4添加钢球和去离子水，进行4h的球磨，球磨转速为300转/分，将球磨后获得的料浆在110℃下干燥4h，得到粒径为1-2微米的球磨粉料，将干燥后的球磨粉料放入研钵中，添加质量分数为10wt％的聚乙烯醇溶液进行造粒，干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为9:1，造好粒的粉料分别过150目和60目筛网，获得粒度为100-300μm的预成型颗粒料；取2.3g预成型颗粒料放入模具中压制成20mm×12mm×4mm的环形成型产物，压制压力为100MPa，保压时间为1min；将获得的成型产物放入高温气氛管式炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为3h，烧结气氛为空气，最终得到锰锌铁氧体。此样品记为9号样。
对实施例1-8和对比例1中制备得到的锰锌铁氧体的磁导率和磁损耗进行检测，检测结果见图2-3。
从图2可以看出，在相同测试频率下，有稀土掺杂的1-8号样的振幅磁导率明显大于无稀土掺杂的对比例9号样，9号样的振幅磁导率最小。图3中看出，9号样的磁损耗最大，2号样的磁损耗最小，且2号样的磁损耗明显小于9号样及其他样品。这表明通过掺杂微量的稀土氧化物能有效地提高锰锌铁氧体的磁导率并降低其磁损耗，其中掺杂微量的Sm2O3的改善效果非常显著。综上所述，说明通过微量稀土掺杂能成功制备出应用于电磁加热领域的高性价比的锰锌铁氧体。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种制备锰锌铁氧体的方法，其特征在于，包括：
(1)将含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料与稀土氧化物混合，以便得到掺杂物料；
(2)将所述掺杂物料进行球磨处理，以便得到球磨粉料；
(3)将所述球磨粉料干燥后与粘结剂混合造粒，以便得到预成型颗粒料；
(4)将所述预成型颗粒料进行压制成型处理，以便得到成型产物；
(5)将所述成型产物进行烧结处理，以便得到锰锌铁氧体，
其中，在步骤(1)中，所述稀土氧化物的加入量为所述锰锌铁氧体预烧料的0.01-0.20wt％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述稀土氧化物为选自Sm2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3和Dy2O3中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含有Fe2O3、ZnO和MnO2的锰锌铁氧体预烧料是将Fe2O3、ZnO和MnO2经球磨、干燥和预烧结处理得到的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Fe2O3、ZnO和MnO2的摩尔比为(51.5-53.5)：(11-14)：(32.5-35.5)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述球磨的时间为2-4h，所述干燥是在100-110℃下进行4-5小时。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述预烧结处理是在850-950℃下进行1-5小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述掺杂物料进行球磨过程中将所述掺杂物料与水、钢球按照质量比为1:1：(3-5)混合。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述球磨处理是在转速为200-400转/分的条件下进行5-7小时。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述球磨粉料的粒径为1.0-2.0微米。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述干燥处理是在100-110℃下进行4-5小时。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述干燥后球磨粉料与所述粘结剂的质量比为(8-12):1。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述粘结剂为质量分数为8-12wt％的聚乙烯醇溶液。
13.根据权利要求1或12所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述预成型颗粒料的粒径为100-300微米。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述成型处理是在100-300MPa的压力条件下保压1-2分钟。
15.根据权利要求1或14所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述烧结处理是在1200-1400℃下进行2-4小时，并且所述烧结处理的气氛为氮气或氧氮混合气体气氛。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述氮氧混合气体中氧含量不高于4v％。
17.一种锰锌铁氧体，其特征在于，所述锰锌铁氧体是采用权利要求1-16中任一项所述的方法制备得到的。
18.一种磁线圈，所述磁线圈所用的磁条是采用权利要求1-16中任一项所述的方法制备得到的锰锌铁氧体或权利要求17所述的锰锌铁氧体制备得到的。
19.一种电磁炉，所述电磁炉具有权利要求18所述的磁线圈。
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