RU2817713C1 - Способ изготовления литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики - Google Patents
Способ изготовления литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817713C1 RU2817713C1 RU2023104207A RU2023104207A RU2817713C1 RU 2817713 C1 RU2817713 C1 RU 2817713C1 RU 2023104207 A RU2023104207 A RU 2023104207A RU 2023104207 A RU2023104207 A RU 2023104207A RU 2817713 C1 RU2817713 C1 RU 2817713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mol
- nitrate
- zinc
- lithium
- hours
- Prior art date
Links
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- PRPFRZNWBZVUPC-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Zn].[Li] Chemical compound [Mn].[Zn].[Li] PRPFRZNWBZVUPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 27
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229960002449 glycine Drugs 0.000 claims abstract description 14
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 235000013905 glycine and its sodium salt Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(III) nitrate Inorganic materials [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 4
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001308 Zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 3
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 3
- KUJOABUXCGVGIY-UHFFFAOYSA-N lithium zinc Chemical compound [Li].[Zn] KUJOABUXCGVGIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 2
- 229910001053 Nickel-zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016874 Fe(NO3) Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- PYRZPBDTPRQYKG-UHFFFAOYSA-N cyclopentene-1-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CCCC1 PYRZPBDTPRQYKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005216 hydrothermal crystallization Methods 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления литий-цинк-марганцевой ферритной керамики. Может использоваться для производства сверхвысокочастотных устройств, нерезонаторных контролируемых устройств низкой мощности, ферритовых переключателей и фазовращателей и других магнитомягких изделий. Раствор, содержащий 0,015 моль/л нитрата лития LiNO3, 0,05 моль/л нитрата железа Fe(NO3)3, 0,005 моль/л нитрата марганца Mn(NO3)2, 0,018 моль/л нитрата цинка Zn(NO3)2 и 0,025 моль/л аминоуксусной кислоты C2H5NO2, доводят до точки самовоспламенения и осуществляют синтез с получением порошка в виде гранул. Полученный порошок термообрабатывают при температуре 800°С в течение 2 ч. Затем проводят механохимическое измельчение в течение 4-8 ч с добавлением 5-10 мас. % полиэтиленгликоля и 0,5-2,0 мас. % оксида висмута, прессование при давлении 1,5 т/см2 и спекание в муфельной печи при температуре 950-1050°С в течение 8-16 ч. Обеспечивается однородное распределение зерен по размерам и улучшение магнитных и электромагнитных характеристик. 2 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к способам изготовления керамических изделий на базе литий-цинк-марганцевых ферритов, используемых для производства сверхвысокочастотных устройств, нерезонаторных контролируемых устройств низкой мощности, ферритовых переключателей и фазовращателей, и других магнитомягких изделий.
Известен способ получения порошка многокомпонентного литий-цинкового феррита (см. CN103979948, МПК С04В 35/26, С04В 35/632, опубл. 14.10.2015), включающий получение исходной суспензии с помощью добавления сульфата цинка ZnSO4 и ацетата лития CH3COOLi к раствору сульфата железа FeSO4, проведение реакции гидротермической кристаллизации в реакторе высокого давления с получением смешанного порошка, измельчение и перемешивание полученного литий-цинкового феррита.
Недостатком известного способа изготовления литий-цинкового феррита является время проведения синтеза и необходимость использовать дорогое и сложное оборудования.
Известен способ получения мелкодисперсного порошка никель-цинкового феррита (см. RU2023319, МПК H01F 1/34, B22F 9/24, опубл. 15.11.1994), включающий приготовление исходного раствора солей компонентов материала, его диспергирование, замораживание и сублимационную сушку, отличающийся тем, что в раствор вводят вспомогательный компонент с температурой разложения ниже температуры разложения соли любого из компонентов материала, разлагающийся при термолизе с образованием газообразных соединений, и после сублимационной сушки проводят термическое разложение вспомогательного материала.
Недостатком известного способа изготовления никель-цинкового феррита является невозможность получения порошка с удельной поверхностью больше 6,8 м2/г, необходимость использования сублимационной сушки и необходимость точного контроля температуры десублиматора (-60°С) и давления в аппарате (0,2 мм рт.ст.), что усложняет процесс изготовления порошка.
Известен способ изготовления наноструктурированного порошка литий-цинк-марганцевого феррита (см. RU2768724, МПК B22F 9/24, B82Y 30/00, C01G 49/00, В82В 3/00, опубл. 24.03.2022) смешивание исходных реагентов, содержащих железо Fe, марганец Mn, цинк Zn, литий Li с деионизованной водой с образованием раствора, получение из него наноструктурированного порошка и его нагревание при температуре (600-800)°С в течение (2-6) часов, и последующее измельчение, отличающийся тем, что при смешивании с деионизованной водой в качестве исходных реагентов используют нитрат железа Fe(NO3)3, нитрат марганца Mn(NO3)2, нитрат цинка Zn(NO3)2, нитрат лития LiNO3 и дополнительно глицин H2NCH2COOH с образованием раствора, содержащего (0,012-0,016) моль/л нитрата лития, (0,018-0,022) моль/л нитрата цинка, (0,004-0,005) моль/л нитрата марганца, (0,048-0,052) моль/л нитрата железа и (0,075-0,26) моль/л глицина, при этом наноструктурированный порошок получают выпариванием полученного раствора с образованием геля и нагреванием его при непрерывном перемешивании до температуры вспышки.
К недостаткам данного способа следует отнести невозможность его использования для получения фотоматериалов вследствие низкой фотокаталитической активности литий-цинк-марганцевых ферритов.
Известен способ получения нанопорошков феррита висмута (см. RU2556181, МПК B22F9/00, В82В 3/00, С04В 5/45, опубл. 10.07.2015), включающий получение рассчитанных количеств смесей нитрата висмута Bi(NO3)3 с глицином и нитрата железа Fe(NO3)3 с глицином, добавление в них воды и кислоты с получением растворов, смешивание полученных растворов, выпаривание, нагрев до температуры вспышки и синтез с получением порошка, отличающийся тем, что в качестве кислоты в смесь нитратов добавляют азотную кислоту, выпаривание проводят до плотности (1,14-1,16) г/см3, а нагрев до температуры вспышки осуществляют со скоростью (10-30) град/мин.
Недостатком известного способа является предназначенность его л ишь для получения феррита висмута.
Известен способ получения наноструктурированных порошков феррита (см. RU2653824, МПК C01G 49/00, В82В 3/00, B82Y 30/00, C01G 29/00, C01G 45/00, C01F 17/00, C01D 15/00, С01В 13/18, B22F 9/14, B01J 19/10, опубл. 14.05.2018), включающий получение исходной смеси соли азотной кислоты и по крайней мере одного оксидного соединения соответствующих металлов, необязательно в органической жидкости, ультразвуковую обработку с частотой 1,7 МГц при мощности излучения 20 Вт в течение 4 часов в токе воздуха, который подают со скоростью (0,014-0,15) м/с, термообработку в три стадии: при (300-350)°С на первой стадии; при (700-900)°С на второй стадии и при (120-150)°С на третьей стадии и фильтрацию с использованием электрофильтра, на коронирующий электрод которого подают напряжение (6-9) кВ. При этом получают смесь азотнокислого железа и по крайней мере одного оксида металла, выбранного из группы: марганец, висмут, литий, иттрий, или карбоната лития при мольном соотношении азотнокислое железо : оксиды металлов или карбонат лития равном (2-10):(1-5), или смесь азотнокислого железа Fe(NO3)3 и по крайней мере одного оксида металла, выбранного из группы: марганец, висмут, иттрий, или карбоната лития Li2CO3 в винной кислоте или этиленгликоле при мольном соотношении азотнокислое железо: оксиды металлов или карбонат лития : винная кислота или этиленгликоль равном (2-10):(1-5):(4-12).
Недостатками известного способа получения наноструктурированных порошков феррита являются необходимость проведения термообработки в несколько этапов, два из которых требуют использования сложных и дорогостоящих термохимических реакторов, а также низкие параметры намагниченности - (0,042-1,28) эме/г получаемого продукта.
Задачей представленного технического решения являлась разработка метода получения магнитомягкой сверхвысокочастотной керамики на основе литий-цинк-марганцевого феррита, который бы обеспечивал возможность производства керамики с зернами субмикронного размера и более однородными по размеру, с улучшенными магнитными и электромагнитными характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что метод получения литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики включает синтез исходного предкерамического порошка с помощью приготовления исходного реакционного водного раствора, включающего железо Fe, литий Li, марганец Mn, цинк Zn и аминоуксусную кислоту, его последующий нагрев на электрической плитке в термостойком стакане до полного выпаривания воды из раствора и начала реакции самовоспламенения с образованием твердого продукта, последующей термической обработки полученного порошка при температуре 800°С в течение 2 часов, его последующей механохимичсеской обработки в вибрационной мельнице с добавлением (5-10) вес. % полиэтиленгликоля в качестве связующего и (0,5-2,0) вес. % оксида висмута Bi2O3 в качестве добавки понижающей температуру спекания при диаметре шаров 8 мм в течении (4-8) часов, последующем изостатическом прессовании при давлении 1,5 т/см2, и его последующем спекании в муфельной печи при температуре (950-1050)°С в течение (8-16) часов.
Новым в способе является то, что предкерамический порошок, полученный методом растворного горения при содержании в исходном реакционном растворе 0,015 моль/л нитрата лития LiNO3, 0,018 моль/л нитрата цинка Zn(NO3)2, 0,005 моль/л нитрата марганца Mn(NO3)2, 0,05 моль/л нитрата железа Fe(NO3)3, 0,25 моль/л аминоуксусной кислоты C2H5NO2, термически обрабатывают и механохимически измельчают в вибрационной мельнице с последующим изостатическим прессованием, и спекают в муфельной печи с получением магнитомягкой литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики.
Измельчение предкерамического порошка литий-цинк-марганцевого феррита происходит в течение (4-8) часов с использованием керамических шаров диаметром 8 мм и с добавлением (5-10) вес. % полиэтиленгликоля в качестве связующего и (0,5-2,0) вес. % оксида висмута Bi2O3 в качестве добавки, понижающей температуру спекания. Спекание литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики происходит при температуре (950-1050)°С в течение (8-16) часов.
Синтез предкерамического литий-цинк-марганцевого феррита в условиях растворного горения и его последующая термическая обработка и измельчение в вибрационной мельнице, и спекание в муфельной печи позволяют контролировать морфологические и структурные особенности исходного порошка и магнитные и электромагнитные параметры конечной магнитомягкой керамики. В ходе первой стадии синтеза, которая включает в себя приготовление исходного раствора и его выпаривание до точки самовоспламенения, настоящий способ обеспечивает синтез мелкодисперсного нанопорошка литий-цинк-марганцевого феррита. В ходе второй стадии синтеза, которая включает термическую и механохимическую обработку, достигается удаление примесных органических непрореагировавших соединений, увеличение степени кристалличности и разбивку микронных агломератов, состоящих из наночастиц феррита, повышая тем самым реакционную способность порошка и его поверхностные характеристики. В ходе третьей стадии синтеза, заключающейся в спекании полученного порошка, обеспечивается получение магнитомягкой субмикронной керамики на основе литий-цинк-марганцевого феррита с улучшенными магнитными и электромагнитными параметрами за счет микроструктурных особенностей и, в первую очередь, малого размера зерен и их высокой однородности распределения по размерам.
Необходимость содержания в исходном реакционном растворе нитрата лития в количестве 0,015 моль/л, нитрата цинка в количестве 0,018 моль/л, нитрата марганца в количестве 0,005 моль/л, нитрата железа (III) в количестве 0,05 моль/л и аминоуксусной кислоты в количестве 0,25 моль/л объясняется тем, что при содержании нитрата лития более или менее 0,015 моль/л, нитрата цинка более или менее 0,018 моль/л, нитрата марганца более или менее 0,005 моль/л и нитрата железа более или менее 0,05 моль/л возможно появление примесных оксидных фаз, снижающих функциональные характеристики конечного продукта.
Интервалы концентраций глицина в реакционном растворе на первой стадии синтеза методом растворного горения обусловлены тем, что при концентрации глицина более или менее 0,025 моль/л не создаются условия для реализации температуры горения реакционной смеси, достаточной для достижения высоких значений степени кристалличности и образования достаточного количества кристаллической фазы литий-цинк-марганцевого феррита.
Интервалы массовых процентов полиэтиленгликоля и оксида висмута, добавляемых на стадии механохимической обработки обусловлены, тем, что при массовой доли полиэтиленгликоля менее 5 вес. % и более 10 вес. % запресованные заготовки подвержены существенному разрушению в ходе спекания, а при массовой доли оксида висмута менее 0.5 вес. % и более 2.0 вес. % и времени измельчения менее 4 часов и более 8 часов в конечных керамических изделиях наблюдается нарушение микроструктуры, что негативно влияет на магнитные и электромагнитные параметры.
Интервалы температур и времени спекания на стадии получения керамики обусловлены тем, что при температуре менее 950°С и времени выдержки 8 часов не создаются достаточные условия для формирования микроструктуры без большого количества полостей и с зернами субмикронного размера, и хорошей однородностью зерен по размерам, а при температуре спекания более 1050°С и времени выдержки более 16 часов полученная керамика имеет слишком большой размер зерен и плохую однородность распределения зерен по размерам, что существенно ухудшает конечные магнитные и электромагнитные свойства.
Настоящий способ изготовления магнитомягких литий-цинк-марганцевых ферритов осуществляют следующим образом.
Водный раствор 0,015 моль/л нитрата лития, 0,018 моль/л нитрата цинка, 0,005 моль/л нитрата марганца, 0,05 моль/л нитрата железа (III) и 0,025 моль/л аминоуксусной кислоты готовят из соответствующих исходных реагентов с чистотой не ниже 98% по основным веществам (квалификация не ниже химически чистой) при помощи деионизованной воды и при постоянном механическом перемешивании. Приготовленный таким образом исходный раствор нагревают до достижения точки самовоспламенения в термостойком сосуде, объем которого зависит от расчетного количества синтезируемого продукта. Затем полученный таким образом литий-цинк-марганцевый феррит термически обрабатывают при температуре 800°С в течение 2 часов и измельчают в вибрационной мельнице в течение (4-8) часов с использованием керамических мелющих шаров диаметром 8 мм с добавлением (5-10) вес. % полиэтиленгликоля в качестве связующего и (0,5-2,0) вес. % оксида висмута Bi2O3 в качестве добавки, понижающей температуру спекания. По завершении процесса измельчения методом изостатического прессования проводят прессование порошка при давлении давлении 1,5 т/см2 и его последующее спекание в муфельной печи при температуре (950-1050)°С в течение (8-16) часов.
Настоящий способ изготовления магнитомягких литий-цинк-марганцевых ферритов был экспериментально апробирован.
Пример 1. Исходный реакционный раствор готовили с содержанием 0,015 моль/л нитрата лития, 0,018 моль/л нитрата цинка, 0,005 моль/л нитрата марганца, 0,05 моль/л нитрата железа и 0,025 моль/л аминоуксусной кислоты на водной основе и нагревали до достижения точки самовоспламенения, в результате чего был получен мелкодисперсный, наноструктурированный порошок литий-цинк-марганцевого феррита бурого цвета. Затем полученный продукт горения термически обрабатывали при 800°С в течение 2 часов и после этого измельчали с использованием вибрационной мельницы в течение 4 часов с добавлением 5 вес. % полиэтиленгликоля в качестве связующего и 0,5 вес. % оксида висмута. Затем механохимически обработанный порошок был спрессован при давлении 1,5 т/см2 и спекался при температуре 950°С в течении 8 часов. В результате была получена керамика на основе литий-цинк-марганцевого феррита со средним размером зерна 0,6 мкм, плотностью 4,45 г/см3, пористостью 8,5%, коэрцитивной силой 455 А/м, остаточной индукцией 1515 Гс, индукцией насыщения 1847 Гс, диэлектрической константой 10,43 и тангенсом угла диэлектрических потерь 0,0023.
Пример 2. Исходный реакционный раствор готовили с содержанием 0,015 моль/л нитрата лития, 0,018 моль/л нитрата цинка, 0,005 моль/л нитрата марганца, 0,05 моль/л нитрата железа и 0,025 моль/л аминоуксусной кислоты на водной основе и нагревали до достижения точки самовоспламенения, в результате чего был получен мелкодисперсный, наноструктурированный порошок литий-цинк-марганцевого феррита бурого цвета. Затем полученный продукт горения термически обрабатывали при 800°С в течение 2 часов и после этого измельчали с использованием вибрационной мельницы в течение 8 часов с добавлением 10 вес. % полиэтиленгликоля в качестве связующего и 2 вес. % оксида висмута. Затем механохимически обработанный порошок был спрессован при давлении 1,5 т/см2 и спекался при температуре 1050°С в течение 16 часов. В результате была получена керамика на основе литий-цинк-марганцевого феррита со средним размером зерна 4,5 мкм, плотностью 4,84 г/см3, пористостью 3,2%, коэрцитивной силой 51 А/м, остаточной индукцией 2149 Гс, индукцией насыщения 3561 Гс, диэлектрической константой 11,84 и тангенсом угла диэлектрических потерь 0,0059.
Claims (1)
- Способ изготовления литий-цинк-марганцевой ферритной керамики, включающий приготовление раствора исходных реагентов, содержащих литий, железо, марганец и цинк, с деионизованной водой и синтез порошка, отличающийся тем, что готовят раствор, содержащий 0,015 моль/л нитрата лития LiNO3, 0,05 моль/л нитрата железа Fe(NO3)3, 0,005 моль/л нитрата марганца Mn(NO3)2, 0,018 моль/л нитрата цинка Zn(NO3)2 и 0,025 моль/л аминоуксусной кислоты C2H5NO2, а синтез осуществляют доведением раствора до точки самовоспламенения с получением порошка в виде гранул, полученный порошок термообрабатывают при температуре 800°С в течение 2 ч, после чего проводят механохимическое измельчение в течение 4-8 ч с добавлением 5-10 мас. % полиэтиленгликоля и 0,5-2,0 мас. % оксида висмута, прессование при давлении 1,5 т/см2 и спекание в муфельной печи при температуре 950-1050°С в течение 8-16 ч.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817713C1 true RU2817713C1 (ru) | 2024-04-18 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4277356A (en) * | 1976-12-14 | 1981-07-07 | Thomson-Csf | Soft lithium-titanium-zinc ferrite |
| JP2002256304A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合磁性材料およびその製造方法 |
| RU2291509C1 (ru) * | 2005-06-14 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Ферритовый материал |
| RU2543523C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-03-10 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро-1" | Ферритовый материал |
| CN104556999B (zh) * | 2015-01-15 | 2017-10-17 | 安徽龙磁科技股份有限公司 | 一种铁氧体磁芯材料 |
| RU2653824C1 (ru) * | 2017-03-30 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения наноструктурированных порошков ферритов и установка для его осуществления |
| RU2768724C1 (ru) * | 2021-05-25 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления наноструктурированного порошка литий-цинк-марганцевого феррита |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4277356A (en) * | 1976-12-14 | 1981-07-07 | Thomson-Csf | Soft lithium-titanium-zinc ferrite |
| JP2002256304A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合磁性材料およびその製造方法 |
| RU2291509C1 (ru) * | 2005-06-14 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Ферритовый материал |
| RU2543523C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-03-10 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро-1" | Ферритовый материал |
| CN104556999B (zh) * | 2015-01-15 | 2017-10-17 | 安徽龙磁科技股份有限公司 | 一种铁氧体磁芯材料 |
| RU2653824C1 (ru) * | 2017-03-30 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения наноструктурированных порошков ферритов и установка для его осуществления |
| RU2768724C1 (ru) * | 2021-05-25 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления наноструктурированного порошка литий-цинк-марганцевого феррита |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khan et al. | Influence of preparation method on structural, optical and magnetic properties of nickel ferrite nanoparticles | |
| CN101372417A (zh) | 高比饱和磁化强度和高矫顽力锶铁氧体磁粉及其制备方法 | |
| Lee et al. | Synthesis and characterization of nanocrystalline MgAl 2 O 4 spinel by polymerized complex method | |
| Prasadarao et al. | Sol-gel synthesis of Ln 2 (Ln= La, Nd) Ti 2 O 7 | |
| Deraz et al. | Synthesis and physicochemical properties of nanomagnetic zinc ferrite system | |
| RU2641203C2 (ru) | Способ получения нанопорошка феррита висмута | |
| Bermejo et al. | Mechanism of formation of nanocrystalline hematite prepared by freeze-drying | |
| CN101665362B (zh) | 一种锰锌铁氧体晶体的合成方法 | |
| CN104591721B (zh) | 单相多铁性m‑型铅铁氧体陶瓷材料及其制备方法 | |
| RU2817713C1 (ru) | Способ изготовления литий-цинк-марганцевой ферритовой керамики | |
| CN113744991A (zh) | 一种Co2Z型铁氧体材料及其制备方法和用途 | |
| RU2768724C1 (ru) | Способ изготовления наноструктурированного порошка литий-цинк-марганцевого феррита | |
| Kounsalye et al. | Symmetry transition via tetravalent impurity and investigations on magnetic properties of Li0. 5Fe2. 5O4 | |
| Kumar et al. | Structural and magnetic properties of zinc doped copper ferrite synthesized by sol-gel and hydrothermal route | |
| CN108640158B (zh) | 一种高纯度六角片状钡铁氧体的制备方法 | |
| Zhang et al. | Preparation and dielectric properties of (Ca 0.61, Nd 0.26) TiO 3 nanoparticles by a sol–gel method | |
| Mahmoudzadeh et al. | Influence of different fuel additives at different molar ratios on the crystallite phase formation process, structural characteristics and morphology of dispersed zinc ferrite powders by sol-gel auto combustion | |
| Ahamad et al. | Synthesis and characterization of nanostructure copper ferrites by microwave assisted sol-gel auto-combustion method | |
| Vahdati et al. | Synthesis of nano Mn-Zn ferrites by gel combustion method with three different fuels and investigation of their structure and properties | |
| ABEDINI et al. | The effect of molar ratio on structural and magnetic properties of BaFe12O19 nanoparticles prepared by sol-gel auto-combustion method | |
| RU2813525C1 (ru) | Способ изготовления нанопорошка никель-цинкового феррита | |
| RU2700062C1 (ru) | Способ получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната с оксидами редкоземельных элементов | |
| Rezlescu et al. | Microstructure characteristics of some polycrystalline oxide compounds prepared by sol-gel-selfcombustion way for gas sensor applications | |
| Costa et al. | Structural, morphologic and dielectric properties of sodium ferrites | |
| HON et al. | Effect of temperature and atmosphere on phase stability and morphology of LiMn2O4 powder synthesized by citric acid gel process |