[发明专利]一种高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料，具体涉及一种高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体及其制备方法。

背景技术

铁氧体磁芯在高压脉冲环境下的物理特性和磁性能的稳定性都很好，并且其本身具有良好的绝缘性和耐油性，因此铁氧体磁芯一直是感应脉冲加速器的磁芯。但随着应用的扩展，铁氧体磁芯也呈现出了一些问题，主要表现在其饱和磁通量密度Bs值较低，因此单位磁通面积所对应的磁芯伏秒值较低。目前已知的高饱和磁通量密度Bs铁氧体磁芯基本都采用了Mn-Zn配方，但Mn-Zn铁氧体在烧制上要求较高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种具有高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体及其制备工艺。通过该铁氧体的烧结工艺，可以提高铁氧体磁环的磁性能，使其具有较高的饱和磁通量密度和较宽的磁通跳变范围。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体的制备方法，包括管道式共沉淀、研磨、预烧、球磨、造粒、压制成型和烧结步骤，具体制备过程如下：

（1）管道式共沉淀：将FeSO₄、MnSO₄、ZnSO₄和(NH₄)₂C₂H₄溶液分别加热到65～75℃，加入到反应釜中并混合均匀，再通过调节NH₃·H₂O的含量控制反应釜中体系的pH值为10，保持恒温，进行铁氧体共沉淀合成反应，反应过程中保持搅拌，反应进行5～6小时；

（2）研磨：静置步骤（1）的产物，去除上层清液，将下层沉淀物用去离子水洗涤至洗涤液pH为中性，经过滤后将沉淀物快速烘干，放入研钵内进行分散处理，得到粒径0.15mm以下的粉末；

（3）预烧：将步骤（2）得到的粉末在氮气中800～900℃下预烧1.5小时；

（4）球磨：将步骤（3）预烧结的粉末放入球磨罐中并加入酒精，采用球磨机进行球磨，得到粒径0.15mm以下的铁氧体前驱体粉末；

（5）造粒：将步骤（4）得到的粉末与成型剂混合，研磨均匀，在造粒机内处理2～3小时；

（6）成型：将步骤（5）得到的造粒粉末通过压片机压制成环状的磁环毛坯；

（7）烧结：将步骤（6）成型后得到的磁环毛坯放入真空管式烧结炉中，在氮气气氛中1150～1180℃条件下烧结，即得到高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体。

其中：

步骤（1）FeSO₄、MnSO₄、ZnSO₄、(NH₄)₂C₂H₄、NH₃·H₂O溶液的浓度分别为0.25mol/L、0.125～0.15mol/L、0.1～0.125mol/L、0.45mol/L和18wt%；FeSO₄、MnSO₄、ZnSO₄和(NH₄)₂C₂H₄溶液按照2:1:1:1的体积比进行混合。

步骤（4）中球磨机为行星式球磨机，球磨时间为10小时，转速400r/min，球料比为3:1。

步骤（5）中成形剂为6～8wt%的聚乙烯醇水溶液，将铁氧体前驱体粉末与成型剂按5:1的比例进行混合。

步骤（7）中烧结是以150℃/h的加热速度升温到1150～1180℃，保温6～8小时，然后以150℃/h的速度降温至800℃，后随炉冷却。

步骤（7）中高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体的分子配比为Mn_xZn_1-xFe₂O₄，其中x=0.5～0.6。

一种上述制备方法制备的高饱和磁通量密度的锰锌铁氧体，该材料的材料体系为Mn-Zn尖晶石型铁氧体，该材料的分子配比可表示为：Mn_xZn_1-xFe₂O₄，其中Mn含量x的变化范围是0.5～0.6。