一種微波窯爐預燒軟磁錳鋅高導率粉料的方法和軟磁錳鋅高導率粉料的製備方法

2023-07-15 02:18:21

專利名稱：一種微波窯爐預燒軟磁錳鋅高導率粉料的方法和軟磁錳鋅高導率粉料的製備方法
技術領域：
本發明涉及電磁材料技術領域，特別涉及一種微波窯爐預燒軟磁錳鋅高導率粉料的方法和軟磁錳鋅高導率粉料的製備方法。
背景技術：
軟磁鐵氧體材料具有高磁導率，高電阻率，低損耗的特點，並且耐磨性高，被廣泛應用於計算機、通訊和電磁兼容等領域。近年來，高性能電子元件的需求量大幅度增長，對軟磁鐵氧體材料的性能也提出了更高的要求。軟磁鐵氧體主要有錳鋅和鎳鋅兩大系列，其中錳鋅系產量較大，用途較廣，適用於低頻IMHz以下，主要被應用於通訊、傳感、電子計算機、電視機、開關電源和磁頭工業。錳鋅系軟磁鐵氧體材料的製備方法主要包括氧化物法，又稱幹法、共沉澱法、水熱法和超臨界法。幹法工藝簡單，配方準確，易於進行大規模工業生產，其應用也最為廣泛。氧化物法軟磁鐵氧體材料的製備工藝包括制粉-壓制-燒結-加工成型。其中，制粉是非常重要的工序，制粉得到的錳鋅鐵粉料的物理和化學性能對產品最終性能有直接影響。制粉工藝通常包括如下步驟混料-預燒-砂磨-噴霧造粒。為了使產品獲得最佳電磁特性和機械特性，通常在砂磨對混合料進行預熱熱處理的步驟，這一過程稱為預燒。 將物料進行預燒的目的在於使部分氧化物和碳化物分解，容易揮發的雜質，如Cl、S等酸根元素蒸發，進而獲得均勻的混合物料；使部分混合料進行初步的固相反應，轉變成尖晶石結構，減少後續二次燒結時的收縮和變形，提高坯件密度和機械強度，從而減少了產品變形的可能性。現有的預燒工藝主要是將錳鋅鐵氧體混合料送入迴轉窯爐或抽屜窯爐進行預燒。 上述裝置的熱能分別為油氣燃燒熱和電能傳導熱，採用現有方法預燒混合料的缺陷在於 首先，需要消耗大量的石化資源或電能，耗能高；其次，物料受熱不均勻，容易出現過燒的現象，產品質量不穩定。

發明內容
本發明解決的技術問題在於提供一種錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法、錳鋅鐵氧體粉料的製備方法和錳鋅鐵氧體粉料的製備方法，採用上述方法預燒混合料受熱均勻，產品質量穩，且耗能較低。有鑑於此，本發明提供一種錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為700°C 900°C。優選的，所述錳鋅鐵氧體混合料按照如下方法製備將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅球磨混合，得到混合初料，將所述混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀錳鋅鐵氧體混合料。
優選的，所述混合初料中三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅的重量比為(70 72) (14 16) (15 16)。優選的，所述燒結的時間為20min 60min。本發明還提供一種錳鋅鐵氧體粉料的製備方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為700°C 900°C，得到預燒料；將所述預燒料依次進行冷卻、砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料。本發明還提供一種錳鋅鐵氧體材料的製備方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料依次進行預燒、冷卻、砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料；將所述錳鋅鐵氧體粉料依次進行幹壓成型、二次燒結，得到錳鋅鐵氧體材料；其特徵在於，所述預燒具體為將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為 700。。 900。。。優選的，所述二次燒結具體為將幹壓成型後的錳鋅鐵氧體坯體送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波功率為65KW 75KW，燒結溫度為1360 1420°C，燒結時間為I 2小時。優選的，所述錳鋅鐵氧體混合料按照如下方法製備將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅球磨混合，得到混合初料，將所述混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀錳鋅鐵氧體混合料。優選的，所述混合初料中三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅的重量比為(70 72) (14 16) (15 16)。優選的，所述預燒的時間為20min 60min。本發明提供一種錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法，該方法是將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，並且控制微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為 700°C 900°C。預燒過程中，混合料在上述微波的作用下由內向外快速吸收微波能量，材料整體均一發熱，由此提高了混合料受熱的均勻性，使其不易發生過燒，由該方法製得的預燒料質量穩定，有利於提高產品的電磁性能；此外，微波加熱速度快，由此也縮短了混合料升溫至固相反應所需溫度的時間，縮短生產周期的同時降低了能耗。因此，採用本發明提供的方法進行錳鋅鐵氧體粉料的預燒具有產品質量穩定性高，能耗低的特點。
具體實施例方式為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明實施例公開了一種用於錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波的頻率為2450MHz， 燒結溫度為700°C 900°C。本發明為了提高混合料受熱的均勻性，提高固相反應的均勻性，考慮以微波高溫窯爐作為錳鋅鐵氧體混合料的預燒設備，採用微波加熱的方式提供固相反應所需熱能。本發明採用微波加熱的原因在於相對於現有的依靠石油燃燒或電能傳遞熱能的方式，微波加熱是利用特定波段的微波與材料的基體結構的耦合，使被加熱物體由內向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發熱，有利於混合料充分參與固化反應，有利於提高產品電磁性能；並且，微波加熱速度快，可使原料在短時內達到固化反應所需溫度，進而縮短生產周期的同時降低了能耗。上述方法使用的錳鋅鐵氧體混合料可以按照本領域熟知的方法製備，如藉助球磨機、磨砂機、強混機、氣流機或粉碎機等將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅混合。優選按照如下方法製備將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅球磨混合，得到混合初料，將混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀錳鋅鐵氧體混合料。上述混合初料中三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅的重量比可以採用本領域技術人員熟知的範圍，優選為(70 72) (14 16) (15 16)。按照上述方法製備混合料，混合初料在水中發生團聚，烘乾後形成塊狀的混合料， 採用該方法製備混合料的優點在於以下三點可以去除物料中部分水溶性雜質，有助於提高最終產品的電磁性能；水溶-烘乾後形成的塊狀物料具有一定的空隙，由此提高了混合料的吸波性能， 提高後續微波燒結的效率；微波燒結速率較快，若物料顆粒過小，則不易控制燒結溫度；按照上述方法形成的塊狀顆粒體積較大，便於對燒結溫度進行控制。得到錳鋅鐵氧體混合料後便進行預燒的步驟，此步驟是物料發生初步固相反應的工序。燒結過程中需要向混合料發射頻率為2450MHz的微波，該頻率的微波能夠與混合料發生耦合，使混合料從內至外迅速加熱至固相反應所需溫度700°C 900°C，燒結的溫度優選為750V 850°C。由於上述方法加熱速度快，因此本發明預燒燒結時間較短，優選控制為20min 60min。並且，混合料受熱均勻，產品內不易形成黑核，不易發生過燒的現象，由該方法製得的預燒料質量穩定，有利於提高產品性能。由上述內容可知，現對於現有的錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法，本發明採用微波燒結的方式，並且向錳鋅鐵氧體混合料發射頻率為2450MHz的微波，混合料由內向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發熱，提高了混合料受熱的均勻性，不易發生過燒，由該方法製得的預燒料質量穩定，有利於提高產品性能；此外，由於微波加熱速度快，由此縮短了物料升溫至發生固相反應所需溫度的時間，進而縮短生產周期的同時降低了能耗。因此，採用本發明提供的方法進行錳鋅鐵氧體粉料的預燒具有產品質量穩定性高，能耗低的特點。本發明還提供一種錳鋅鐵氧體粉料的製備方法，該方法包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波燒結的微波頻率為 2450MHz，燒結溫度為700°C 900°C，得到預燒料；將預燒料依次進行冷卻、砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料。本發明提供的錳鋅鐵氧體粉料的製備方法是按照上述方式對錳鋅鐵氧體混合料進行預燒，然後再依次進行冷卻、砂磨、噴霧造粒即得。預燒工序中關於錳鋅鐵氧體混合料製備方法、燒結溫度以及燒結時間的優選方案與以上內容一致。預燒後得到黑色的預燒料，然後將預燒料進行砂磨。砂磨即二次球磨，其是將預燒料置於砂磨機中，加水細磨，使料粉轉變成料漿的狀態，以利於後續的噴霧造粒。為了提高粉料後續成型時的流動性、可塑性，增加顆粒間的結合力，砂磨過程中還優選加入粘合劑， 如羧甲基纖維素、聚乙烯醇、石蠟等。砂磨後是噴霧造粒的步驟，噴霧造粒的目的在於將粉料製成具有良好流動性、有一定強度和粘度的顆粒，以便於後續的成型。砂磨可以按照本領域技術人員熟知的方式進行，本發明對比並無特別限制。本發明提供的上述錳鋅鐵氧體粉料的製備方法的預燒工藝採用微波燒結，預燒過程中向錳鋅鐵氧體混合料發射頻率為2450MHz的微波，混合料由內向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發熱，提高了混合料受熱的均勻性，不易發生過燒，由該方法製得的預燒料質量穩定，有利於提高錳鋅鐵氧體產品性能；此外，由於微波加熱速度快，由此縮短了物料升溫至固相反應所需溫度的時間，進而縮短生產周期的同時降低了能耗。因此，採用本發明提供的方法製備錳鋅鐵氧體粉料具有產品質量穩定性高，能耗低的特點。進一步的，本發明還提供一種錳鋅鐵氧體材料的製備方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料依次進行預燒、冷卻、砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料; 將錳鋅鐵氧體粉料依次進行幹壓成型、二次燒結，得到錳鋅鐵氧體材料；其中，預燒具體為 將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波燒結的微波頻率為2450MHz， 燒結溫度為700°C 900°C。本發明提供的錳鋅鐵氧體材料的製備方法是按照上述製備出錳鋅鐵氧體粉料，然後再依次進行幹壓成型和二次燒結的工序。錳鋅鐵氧體粉料製備工藝中關於錳鋅鐵氧體混合料製備方法、預燒溫度以及預燒時間的優選方案與以上內容一致。後續的二次燒結工藝也優選採用微波燒結的方式，具體優選按照如下方式進行將幹壓成型後的錳鋅鐵氧體坯體送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波功率為 65KW 75KW，燒結溫度為1360 1420°C，燒結時間為I 2小時。按照上方式進行二次燒結，可使物料在較短的時間達到反應溫度，縮短生產周期的同時降低了能耗。同理，按照上述方法製備錳鋅鐵氧體粉料材料，具有產品質量穩定性高，能耗低的特點。為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法、錳鋅鐵氧體粉料的製備和錳鋅鐵氧體材料的製備方法進行描述，本發明的保護範圍不受以下實施例的限制。實施例II、將三氧化二鐵70. 2wt%、四氧化三猛14. 3wt%和氧化鋅15. 5wt%按配比混合， 採用球磨機混合得到紅色固體混合初料。將紅色固體混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀紅色固體混合料。2、將步驟I得到的塊狀紅色固體混合料隨輥道進入微波高溫窯爐高溫區進行微波燒結，微波頻率為2450MHz，總功率為75KW，控制高溫區的溫度為750°C，物料板每板 IOKg,以10板/小時的速度進入高溫區保溫30分鐘充分固化反應。然後將預燒後的物料送入冷卻區冷卻，出窯，得到預燒料。3、將步驟2得到預燒料送入砂磨機，砂磨加入佔預燒料重量O. 18￥丨％的冊3、 O. 02wt%的Bi2O3和O. lwt%的MoO3,及40wt%的水，攪拌成眾,進行噴霧造粒,得到表面乾燥中間溼潤具有良好的流動性和分散性的錳鋅鐵氧體粉料。4、向猛鋅鐵氧體粉料中加入O. 5wt%的聚乙烯醇粘合劑,幹壓成外徑19. ImmX內徑11. 3mmX高度9. 52mm的環狀體。5、將步驟4得到的環狀體送入迴轉窯爐內進行二次燒結，在250°C時進行排膠處理，1400°C高溫空氣燒結，保溫2小時，以300°C /h採用氮氣保護冷卻產品，降到室溫，錳鋅高磁導率材料。實施例2I、將三氧化二鐵70. 2wt%、四氧化三猛14. 3wt%和氧化鋅15. 5wt%按配比混合， 採用球磨機混合得到紅色固體混合初料。將紅色固體混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀紅色固體混合料。2、將步驟I得到的塊狀紅色固體混合料隨輥道進入微波高溫窯爐高溫區進行微波燒結，微波頻率為2450MHz，總功率為75KW，控制高溫區的溫度為800°C，物料板每板 IOKg,以10板/小時的速度進入高溫區保溫60分鐘充分固化反應。然後將預燒後的物料送入冷卻區冷卻，出窯，得到預燒料。3、將步驟2得到預燒料送入砂磨機，砂磨加入佔預燒料重量O. 18￥丨％的冊3、 O. 02wt%的Bi2O3和O. lwt%的MoO3,及40wt%的水，攪拌成眾,進行噴霧造粒,得到表面乾燥中間溼潤具有良好的流動性和分散性的錳鋅鐵氧體粉料。4、向猛鋅鐵氧體粉料中加入O. 5wt%的聚乙烯醇粘合劑,幹壓成外徑19. ImmX 內徑11. 3mmX高度9. 52mm的環狀體。5、將步驟4得到的環狀體擺放在匣缽裡，放入工業微波輥道窯爐中進行微波燒結，微波功率控制為75KW，以2米/h的速度推進；在250°C時進行排膠處理，1410°C高溫空氣燒結，在高溫下保溫燒結I. 5小時連續燒結錳鋅高磁導率材料，以300°C /h採用氮氣保護冷卻產品，降到室溫，得到錳鋅高磁導率材料。實施例3I、將三氧化二鐵70. 2wt%、四氧化三錳14. 3界七％和氧化鋅15. 5wt%按配比混合， 採用球磨機混合得到紅色固體混合初料。將紅色固體混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀紅色固體混合料。2、將步驟I得到的塊狀紅色固體混合料隨輥道進入微波高溫窯爐高溫區進行微波燒結，微波頻率為2450MHz，總功率為75KW，控制高溫區的溫度為850°C，物料板每板 IOKg,以10板/小時的速度進入高溫區保溫20分鐘充分固化反應。然後將預燒後的物料送入冷卻區冷卻，出窯，得到預燒料。3、將步驟2得到預燒料送入砂磨機，砂磨加入佔預燒料重量O. 18￥丨％的冊3、 O. 02wt%的Bi2O3和O. lwt%的MoO3,及40wt%的水，攪拌成眾,進行噴霧造粒,得到表面乾燥中間溼潤具有良好的流動性和分散性的錳鋅鐵氧體粉料。4、向猛鋅鐵氧體粉料中加入O. 5wt%的聚乙烯醇粘合劑,幹壓成外徑19. ImmX內徑11. 3mmX高度9. 52mm的環狀體。5、將步驟4得到的環狀體擺放在匣缽裡，放入工業微波輥道窯爐中進行微波燒結，微波功率控制為65KW，以2米/h的速度推進；在200°C時進行排膠處理，1360°C高溫空氣燒結，在高溫下保溫燒結2小時連續燒結錳鋅高磁導率材料，以300°C/h採用氮氣保護冷卻產品，降到室溫，得到錳鋅高磁導率材料。比較例II、將三氧化二鐵70. 2wt%、四氧化三猛14. 3wt%和氧化鋅15. 5wt%按配比混合， 採用球磨機混合得到紅色固體混料。2、將步驟I得到的紅色固體混合料送入迴轉窯爐高溫區進行預結，燒結溫度為 750°C，保溫4小時，然後將預燒後的物料送入冷卻區冷卻，出窯，得到預燒料。3、將步驟2得到預燒料送入砂磨機，砂磨加入佔預燒料重量O. 18wt %的W03、 O. 02wt%的Bi2O3和O. lwt%的MoO3,及40wt%的水，攪拌成眾,進行噴霧造粒,得到表面乾燥中間溼潤具有良好的流動性和分散性的錳鋅鐵氧體粉料。4、向猛鋅鐵氧體粉料中加入O. 5wt%的聚乙烯醇粘合劑,幹壓成外徑19. ImmX內徑11. 3mmX高度9. 52mm的環狀體。5、將步驟4得到的環狀體送入迴轉窯爐內進行二次燒結，在250°C時進行排膠處理，1400°C高溫空氣燒結，保溫2小時，以300°C /h採用氮氣保護冷卻產品，降到室溫，錳鋅高磁導率材料。觀察實施例I 3和比較I製備的預燒料狀態及測試實施例I 3和比較例I製備的錳鋅高磁導率材料的磁導率,測試結果列於表I :表I預燒料狀態和產品磁導率測試結果
測試項目預燒料狀態磁導率實施例I料內無黑核，未發生過燒11000實施例2料內無黑核，未發生過燒12000實施例3料內無黑核，未發生過燒12300比較例I部分料有無黑核，部分料發生過燒9600由上述結果可知採用本發明提供的方法進行錳鋅鐵氧體粉料的預燒，不易發生過燒現象，粉料質量穩定。採用本發明提供的方法製備錳鋅鐵氧體材料，產品的磁導率高， 超過11000。並且，生產周期較短，耗能較低。以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種錳鋅鐵氧體粉料的預燒方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為 2450MHz，燒結溫度為 700°C 900°C。
2.根據權利要求I所述的預燒方法，其特徵在於，所述錳鋅鐵氧體混合料按照如下方法製備將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅球磨混合，得到混合初料，將所述混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀錳鋅鐵氧體混合料。
3.根據權利要求2所述的預燒方法，其特徵在於，所述混合初料中三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅的重量比為(70 72) (14 16) (15 16)。
4.根據權利要求I所述的預燒方法，其特徵在於，所述燒結的時間為20min 60min。
5.一種錳鋅鐵氧體粉料的製備方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為700°C 900°C，得到預燒料；將所述預燒料依次進行冷卻、砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料。
6.一種錳鋅鐵氧體材料的製備方法，包括將錳鋅鐵氧體混合料依次進行預燒、冷卻、 砂磨、噴霧造粒，得到錳鋅鐵氧體粉料；將所述錳鋅鐵氧體粉料依次進行幹壓成型、二次燒結，得到錳鋅鐵氧體材料；其特徵在於，所述預燒具體為將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，所述微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為700°C 900°C。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述二次燒結具體為將幹壓成型後的錳鋅鐵氧體坯體送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波功率為65KW 75KW，燒結溫度為1360 1420°C，燒結時間為I 2小時。
8.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述錳鋅鐵氧體混合料按照如下方法製備將三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅球磨混合，得到混合初料，將所述混合初料加水攪拌後烘乾，得到塊狀錳鋅鐵氧體混合料。
9.根據權利要求6所述的預燒方法，其特徵在於，所述混合初料中三氧化二鐵、四氧化三錳和氧化鋅的重量比為(70 72) (14 16) (15 16)。
10.根據權利要求6所述的預燒方法,其特徵在於,所述預燒的時間為20min 60min。
全文摘要
本發明提供一種錳鋅鐵氧體粉料的預燒和製備方法，及錳鋅鐵氧體材料的製備方法。上述預燒方法包括將錳鋅鐵氧體混合料送入微波高溫窯爐內進行微波燒結，微波燒結的微波頻率為2450MHz，燒結溫度為700℃～900℃。預燒過程中，混合料在上述微波的作用下由內向外快速吸收微波能量，材料整體均一發熱，受熱均勻，不易發生過燒，產品質量穩定；微波加熱速度快，由此也縮短了混合料升溫至固相反應所需溫度的時間，縮短生產周期的同時降低了能耗。因此，採用本發明提供的方法進行錳鋅鐵氧體粉料的預燒具有產品質量穩定性高，能耗低的特點。
文檔編號C04B35/64GK102584198SQ20121004433
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者劉伏初, 李蔚霞, 陶立平 申請人:湖南陽東微波科技有限公司