專利名稱：鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法及鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料的制備方法，尤其涉及一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法及利用該制備方法得到的鎂鋅軟磁鐵氧體材料。
背景技術(shù)：
軟磁鐵氧體屬于亞鐵磁性材料，目前被廣泛用于變壓、濾波、電磁兼容等電子設(shè)備。其中的鎳鋅鐵氧體由于具有良好的高頻特性以及較高的電阻率，需求量呈爆炸性增長。 但由于作為其主分之一的鎳是一種戰(zhàn)略物資，價(jià)格高昂，導(dǎo)致鎳鋅鐵氧體生產(chǎn)成本極高且仍呈繼續(xù)增長的趨勢。因此，與其性能比較接近，而成本低得多的鎂鋅軟磁鐵氧體材料越來越受到重視。近期的一些研究表明，采用合適的配方及制造工藝可以得到電磁特性接近或達(dá)到鎳鋅鐵氧體的鎂鋅鐵氧體材料。由于鎂鋅材料和鎳鋅材料相比具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢， 因此，鎂鋅軟磁鐵氧體已被越來越多的用于替代鎳鋅鐵氧體。然而，隨著鎂鋅鐵氧體的大量使用，作為其主成分的氧化鎂、氧化鋅、氧化鐵等原料的價(jià)格也隨之增長，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大增，已經(jīng)成為困擾各生產(chǎn)廠商的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，可在基本不影響電磁特性的情況下，大幅降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的思路是利用廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯作為鎂鋅軟磁鐵氧體生產(chǎn)的部分原料， 從而大幅降低原材料成本。隨著液晶顯示技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的CRT顯示器被大量的淘汰，廢舊CRT顯示器的回收處理，使得市場上出現(xiàn)了大量廉價(jià)的拆機(jī)廢偏轉(zhuǎn)磁芯，其主要的材質(zhì)就是鎂鋅材料 (μ i = 300 500)。如能以其作為鎂鋅軟磁鐵氧體材料的原材料，則生產(chǎn)成本會(huì)明顯降低。但傳統(tǒng)上認(rèn)為，廢舊磁芯的加入會(huì)嚴(yán)重影響材料的電磁特性，且隨著添加量的增加，這種不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重。因此，目前尚無大規(guī)模使用廢舊磁芯作為軟磁鐵氧體原材料的報(bào)道。實(shí)際上，通過采用合理的制造工藝，完全可以使用較大比例的廢舊鎂鋅軟磁鐵氧體磁芯作為原料，得到電磁性能與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品相當(dāng)?shù)逆V鋅軟磁鐵氧體材料。具體而言，本發(fā)明的鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟步驟A、對(duì)廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯進(jìn)行分選、清洗，然后進(jìn)行粉碎至250目以下，得到熟坯料；步驟B、將氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、氧化銅這四種主成分按照配比進(jìn)行混合、預(yù)燒， 得到預(yù)燒后的預(yù)燒料；步驟C、將熟坯料與預(yù)燒料按照小于或等于1 1的比例混合后進(jìn)行砂磨，在砂磨過程中進(jìn)行配方校正并加入副成分、黏合劑，然后進(jìn)行噴霧干燥，得到顆粒料； 步驟D、將顆粒料壓制為坯件，對(duì)坯件進(jìn)行燒結(jié)，得到鎂鋅軟磁鐵氧體材料。
優(yōu)選地，所述步驟C中采用循環(huán)砂磨工藝，具體為先投入熟坯料，砂磨3-5小時(shí)；然后投入預(yù)燒料，一起循環(huán)砂磨15小時(shí)；最后攪拌4小時(shí)。優(yōu)選地，步驟A中采用雷蒙粉碎機(jī)進(jìn)行廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯的粉碎。優(yōu)選地，所述預(yù)燒采用回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，其預(yù)燒溫度為1050-1080°C，回轉(zhuǎn)速度為 120-150Kg/ho優(yōu)選地，所述廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯為廢舊CRT顯示器中的偏轉(zhuǎn)磁芯，或者鎂鋅軟磁鐵氧體材料生產(chǎn)過程中的不良品。優(yōu)選地，所述廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯的清洗采用研磨振動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，所述黏合劑為PVA (Polyvinyl Alcohol，聚乙烯醇，簡稱PVA)水溶液，所述PVA水溶液的PVA濃度為IOwt %。一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料，采用上述任一技術(shù)方案所述制備方法制備得到。優(yōu)選地，所述主成分以各自標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的摩爾百分比含量為Te2O3為47mol% 52mol%, ZnO 為 21mol%~ 26mol%, MgO 為 18mol%~ 23mol%, CuO 為 4mol%~ 6mol% ； 所述副成分包括Bi203，以其標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的質(zhì)量百分比含量為0. Iwt % 0. 3wt%。更進(jìn)一步地，所述主成分以各自標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的摩爾百分比含量為=Fe2O3為 49. 5mol %，ZnO 為 22. 8mol %，MgO 為 22mol %，CuO 為 5. 7mol %。本發(fā)明通過合理優(yōu)化的工藝，在鎂鋅軟磁鐵氧體材料生產(chǎn)過程中，大比例(最高可達(dá)到50% )利用廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯作為原料，從而大幅降低了生產(chǎn)制造成本；且所獲得的鎂鋅軟磁鐵氧體材料的電磁特性并無明顯下降。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明本發(fā)明提供了一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料，包括主成分和副成分，主成分為氧化鐵、 氧化鎂、氧化鋅、氧化銅；副成分包括三氧化二鉍；所述主成分以各自標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的摩爾百分比含量為Fe2O3 % 47mol 52mol%, ZnO 為 21mol 26mol%, MgO 為 18mol 23mol%, CuO為4mol% 6mol% ；Bi2O3,以其標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的質(zhì)量百分比含量為0. Iwt % 0.3wt%。Bi2O3可以在比CuO更低的溫度下形成液相，作為助熔劑促進(jìn)熟坯料的能量傳遞， 促進(jìn)固相反應(yīng)，降低燒結(jié)溫度。上述鎂鋅軟磁鐵氧體材料，具體按照以下方法制備步驟A、對(duì)廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯進(jìn)行分選、清洗，然后進(jìn)行粉碎至250目以下，得到熟坯料所述廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯可以是廢舊CRT顯示器中的偏轉(zhuǎn)磁芯，或者鎂鋅軟磁鐵氧體材料生產(chǎn)過程中的不良品。由于廢舊磁芯，尤其是回收CRT顯示器中拆解下來的偏轉(zhuǎn)磁芯，均混雜或粘連有銅線、環(huán)氧膠、膠帶等雜物，因此必須進(jìn)行分選和清洗，以去除雜物。 清洗時(shí)，可以采用常規(guī)工藝中最常使用的超聲波清洗機(jī)，但為了提高清洗效果，本發(fā)明優(yōu)選研磨振動(dòng)機(jī)進(jìn)行清洗。使用研磨振動(dòng)機(jī)清洗時(shí)，磁芯會(huì)呈螺旋前進(jìn)并伴隨著小幅振動(dòng)，磁芯之間會(huì)產(chǎn)生較多摩擦，從而能夠更徹底地將粘連在磁芯表面的雜物去除。對(duì)磁芯進(jìn)行粉碎， 可以采用現(xiàn)有的各種粉碎設(shè)備，本發(fā)明優(yōu)選雷蒙粉碎機(jī)(Raymond mill)，其粉碎效率高、顆粒一致性好，且可通過風(fēng)門大小控制顆粒大小。將磁芯粉碎至250目以下，平均顆粒粒徑控制在5 7微米之間較佳。此時(shí)得到的粉碎顆粒，由于其是已經(jīng)過燒結(jié)的成品磁芯粉碎得到，因此稱為熟坯料。步驟B、將氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、氧化銅這四種主成分按照配比進(jìn)行混合、預(yù)燒， 得到預(yù)燒后的預(yù)燒料本步驟基本與傳統(tǒng)的鎂鋅鐵氧體制造工藝相同。其中混合和預(yù)燒都可以采用現(xiàn)有成熟工藝進(jìn)行。例如混合可采用強(qiáng)混機(jī)、振磨機(jī)等，預(yù)燒可采用立式空氣爐或隧道式空氣爐。本發(fā)明優(yōu)選使用振磨機(jī)進(jìn)行原料混合，原料混合更加均勻；采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行預(yù)燒，可使預(yù)燒料的鐵氧體化更加充分，且可通過調(diào)整回轉(zhuǎn)速度和窯體傾斜角度來方便地調(diào)整預(yù)燒程度。其中預(yù)燒溫度為1050-1080°C，回轉(zhuǎn)速度為120-150Kg/h。步驟C、將熟坯料與預(yù)燒料按照小于或等于1 1的比例混合后進(jìn)行砂磨，在砂磨過程中進(jìn)行配方校正并加入副成分、黏合劑，然后進(jìn)行噴霧干燥，得到顆粒料將熟坯料與預(yù)燒料按照小于或等于1 1的比例混合后進(jìn)行砂磨?？紤]到熟坯料與預(yù)燒料的顆粒之間存在較大差異，為了使預(yù)燒料和熟坯料的粒徑盡量一致且分布均勻，以提高后續(xù)燒結(jié)時(shí)的反應(yīng)活性，本發(fā)明采用循環(huán)砂磨工藝，具體為先投入熟坯料，砂磨 3-5小時(shí)；然后投入預(yù)燒料，一起循環(huán)砂磨15小時(shí)；最后攪拌4小時(shí)。砂磨時(shí)的固含保持在 55 60 %，通過采用上述砂磨工藝，砂磨完成后顆粒粒徑小且分布較好，顆粒的平均粒徑為1.0士0.1微米。在砂磨過程中，還需要進(jìn)行配方校正并加入副成分、黏合劑。所謂配方校正是鐵氧體制造工藝中常用方法，是指在生成最終的顆粒料之前，通過對(duì)砂磨料或球磨料進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，對(duì)實(shí)際成分進(jìn)行分析(例如利用化學(xué)分析方法或者X-Ray分析方法)，并通過少量添加部分原料來對(duì)實(shí)際成分與目標(biāo)配方之間的偏差進(jìn)行修正，以使最終顆粒料的成分與目標(biāo)配方盡可能吻合。本實(shí)施方式中副成分采用Bi2O3，以其標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)，其質(zhì)量百分比含量為0. Iwt % 0. 3wt %。添加少量Bi2O3的目的是作為助熔劑，配合CuO，可以促進(jìn)固相反應(yīng)時(shí)的原子擴(kuò)散，從而降低燒結(jié)溫度，保證燒結(jié)時(shí)物理化學(xué)反應(yīng)的充分完成。黏合劑采用常用的PVA水溶液，但適當(dāng)提高了 PVA濃度，PVA水溶液的PVA濃度為IOwt%。步驟D、將顆粒料壓制為坯件，對(duì)坯件進(jìn)行燒結(jié)，得到鎂鋅軟磁鐵氧體材料利用得到的顆粒料，即可根據(jù)實(shí)際需要將其壓制為不同形狀、尺寸的坯件。然后對(duì)坯件進(jìn)行燒結(jié)，以完成最終的鐵氧體化。本發(fā)明中的燒結(jié)工藝如下以100 150°C /h的速率升溫至1200士20°C，然后保溫3h，隨爐降溫。通過上述方法，可以得到與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品電磁特性基本相當(dāng)?shù)逆V鋅軟磁鐵氧體材料，而由于采用了最多可達(dá)到50%的廢舊磁芯作為原料，其生產(chǎn)成本相比傳統(tǒng)工藝可降低30%-40%。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，按照下表1的三種配方(配方1-配方3) 分別制備鎂鋅鐵氧體材料，每種配方分別采用兩種方法制備，一種方法為傳統(tǒng)制造工藝，另一種采用為本發(fā)明方法(按照1 1的比例使用廢舊偏轉(zhuǎn)磁芯作為原料)。表1試驗(yàn)配方
Fe2O3 (mol% )Zn0(mol% )MgO (mo 1% )Cu0(mol% )Bi2O3 (wt% )配方149. 522. 8225. 70. 1配方248. 52521. 550. 1權(quán)利要求
1.一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A、對(duì)廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯進(jìn)行分選、清洗，然后進(jìn)行粉碎至250目以下，得到熟坯料；步驟B、將氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、氧化銅這四種主成分按照配比進(jìn)行混合、預(yù)燒，得到預(yù)燒后的預(yù)燒料；步驟C、將熟坯料與預(yù)燒料按照小于或等于1 :1的比例混合后進(jìn)行砂磨，在砂磨過程中進(jìn)行配方校正并加入副成分、黏合劑，然后進(jìn)行噴霧干燥，得到顆粒料；步驟D、將顆粒料壓制為坯件，對(duì)坯件進(jìn)行燒結(jié)，得到鎂鋅軟磁鐵氧體材料。
2.如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述步驟C中采用循環(huán)砂磨工藝，具體為先投入熟坯料，砂磨3-5小時(shí)；然后投入預(yù)燒料，一起循環(huán)砂磨15小時(shí)；最后攪拌4小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，步驟A中采用雷蒙粉碎機(jī)進(jìn)行廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯的粉碎。
4.如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)燒采用回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，其預(yù)燒溫度為1050-1080°C，回轉(zhuǎn)速度為120-150Kg/h。
5.5、如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯為廢舊CRT顯示器中的偏轉(zhuǎn)磁芯，或者鎂鋅軟磁鐵氧體材料生產(chǎn)過程中的不良PΡΠ O
6.如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯的清洗采用研磨振動(dòng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，所述黏合劑為PVA水溶液，所述PVA水溶液的PVA濃度為10wt%。
8.一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述制備方法制備得到。
9.如權(quán)利要求8所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述主成分以各自標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的摩爾百分比含量為F%03為47 mol% 52mol%，ZnO為21 mol% ^mol%，MgO為18mol% 23mol%，CuO為4 mol% 6moW ；所述副成分包括Bi2O3，以其標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的質(zhì)量百分比含量為0. lwt% 0. 3wt%。
10.如權(quán)利要求9所述鎂鋅軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述主成分以各自標(biāo)準(zhǔn)物計(jì)的摩爾百分比含量為:Fe203 為 49. 5 mol%, ZnO 為 22. 8 mol%, MgO 為 22 mol%, CuO 為 5. 7mol%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂鋅軟磁鐵氧體材料的制備方法。本發(fā)明方法包括以下步驟對(duì)廢舊鎂鋅鐵氧體磁芯進(jìn)行分選、清洗，然后進(jìn)行粉碎至250目以下，得到熟坯料；將氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、氧化銅這四種主成分按照配比進(jìn)行混合、預(yù)燒，得到預(yù)燒后的預(yù)燒料；將熟坯料與預(yù)燒料按照小于或等于11的比例混合后進(jìn)行砂磨，在砂磨過程中進(jìn)行配方校正并加入副成分、黏合劑，然后進(jìn)行噴霧干燥，得到顆粒料；將顆粒料壓制為坯件，對(duì)坯件進(jìn)行燒結(jié)，得到鎂鋅軟磁鐵氧體材料。本發(fā)明還公開了一種采用本發(fā)明方法制備的鎂鋅軟磁鐵氧體材料。本發(fā)明打破了廢舊磁芯作為原料添加必將大幅影響產(chǎn)品電磁特性的定論，為大幅降低鎂鋅鐵氧體制造成本指出了一條全新的道路。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102557606SQ20121006963
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者于萬林, 杜海峰, 鐘東 申請(qǐng)人:南京深寧磁電有限公司