一種汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，具體地說(shuō)是以錳鋅鐵氧體磨屑廢料所得高純錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉為原料，經(jīng)摻雜、球磨、壓制成型、燒結(jié)等過(guò)程制備汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的方法。其工藝過(guò)程為錳鋅鐵氧體預(yù)燒料→摻雜→球磨→造?！鷫褐瞥尚汀鸁Y(jié)等過(guò)程，得到汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料。本發(fā)明的制備方法既能克服陶瓷法固相成分之間混合不均勻和燒結(jié)燒擴(kuò)散慢的不足，也充分實(shí)現(xiàn)了錳鋅鐵氧體行業(yè)內(nèi)部磨屑廢料的循環(huán)利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，具體地說(shuō)是以錳鋅鐵氧體磨屑廢料所得高純錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉為原料，經(jīng)摻雜、球磨、壓制成型、燒結(jié)等過(guò)程制備汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)能源日漸稀缺，產(chǎn)生的碳排放對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，尤其是今年北京等地大面積“霧霾”氣候現(xiàn)象，新能源及節(jié)能環(huán)保技術(shù)和產(chǎn)業(yè)被提到前所未有的高度。為解決汽車(chē)排放尾氣污染，電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)等新能源汽車(chē)成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，在汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體產(chǎn)品中有TDK的PC44、PC47和FDK的6H40、6H45等用于磁耦合磁芯，TDK的PC95和FDK的6H60等用于變壓器和扼流圈磁芯，TDK的PC95用于電能轉(zhuǎn)換DC-DC變換器，等。
[0003]目前，汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備全部采用陶瓷法，即以高純的氧化鐵、氧化鋅和四氧化三錳為原料，按特定比例混合球磨后850~930°C煅燒3~5h得到錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉，此粉料再經(jīng)摻雜球磨造粒壓制成型后1250~1350°C平衡氣氛中燒結(jié)20~36h獲得錳鋅鐵氧體磁芯。雖然傳統(tǒng)陶瓷法的工藝流程較短，但各物料的固相反應(yīng)擴(kuò)散難，組分混合不勻，綜合磁性能不理想及產(chǎn)品的合格率低。碳酸鹽共沉淀法可以克服陶瓷法的不足，但原材料成本較高，嚴(yán)重制約其市場(chǎng)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù) 的不足，本發(fā)明通過(guò)濕化學(xué)過(guò)程首先將錳鋅鐵氧體磨屑廢料轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒兌鹊腻i鋅鐵氧體復(fù)合預(yù)燒粉料，再經(jīng)摻雜、球磨、壓制成型、燒結(jié)等過(guò)程制備汽車(chē)用錳鋅鐵氧體材料。本發(fā)明既可克服陶瓷法固相成分之間混合不均勻和燒結(jié)擴(kuò)散慢的不足，又充分實(shí)現(xiàn)了錳鋅鐵氧體行業(yè)內(nèi)部磨屑廢料的循環(huán)利用。
[0005]本發(fā)明的提供一種利用錳鋅鐵氧體磨屑廢料合成所得錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉為原料制備汽車(chē)用錳鋅鐵氧體材料的新工藝。即:錳鋅鐵氧體預(yù)燒料一摻雜一球磨一造粒一壓制成型一燒結(jié)等過(guò)程，得到汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料。本發(fā)明具體的工藝過(guò)程如下:
[0006]I)將錳鋅鐵氧體磨屑廢料用過(guò)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20~40%的硫酸溶解，加入過(guò)量的鐵粉、鋅粉、錳粉的混合物作為還原劑，反應(yīng)至粉末不再溶解后，再經(jīng)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~20%的氨水中和，得到含硫酸亞鐵、硫酸鋅和硫酸錳的第一混合溶液，測(cè)定并計(jì)算出所述第一混合溶液中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比，再向所述第一混合溶液中加入分析純的硫酸亞鐵、硫酸鋅或硫酸錳中的一種或兩種得到第二混合溶液，使所述第二混合溶液中Mn、Zn,Fe的物質(zhì)的量之比為6~7:15~17:40~42，對(duì)所述第二混合溶液采用碳酸鹽沉淀法得到碳酸亞鐵、碳酸鋅和碳酸錳的復(fù)合沉淀物，經(jīng)750~1050°C煅燒得到錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料；
[0007]2)測(cè)定并計(jì)算出步驟I)得到的錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之t匕，再向所述錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料中加入氧化鐵、氧化鋅或四氧化三錳中的一種或兩種得到第一混合物，使所述第一混合物中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比為6~7:15~17:40~42，再向所述第一混合物中摻入碳酸鈣、氧化鈮、氧化錫中的一種或兩種或三種得到第二混合物，將所述第二混合物以20~50g/L的比例加入去離子水，球磨20~30h，烘干后加入粘結(jié)劑造粒壓制成型，放入氣氛燒結(jié)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至1300~140(TC恒溫?zé)Y(jié)8~25h，緩慢降溫至室溫制得錳鋅鐵氧體材料，其中: [0008]添加的所述碳酸鈣的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.02%~0.06% ；
[0009]添加的所述氧化鈮的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.008%~0.04% ；
[0010]添加的所述氧化錫的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.03%~0.07%。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟I)中硫酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35~40%。
[0012]優(yōu)選的，所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~15%。
[0013]優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑選自ΡΑΜ-1、ΡΑΜ-2。即聚丙烯酰胺膠體I型、聚丙烯酰胺膠體II型。
[0014]碳酸鹽沉淀法是通過(guò)向溶液中添加沉淀劑，使其與金屬離子生成碳酸鹽沉淀物的現(xiàn)有的常用方法。具體到本發(fā)明中，是通過(guò)Fe、Mn和Zn的硫酸鹽混合溶液中的金屬離子與碳酸根或碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸鹽的混合沉淀物。對(duì)于不同的處理對(duì)象，碳酸鹽法有三種不同的應(yīng)用方式:1)投加碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合溶液，使水中金屬離子生成難溶性碳酸鹽而沉淀析出；2)直接向Fe、Mn和Zn的硫酸鹽混合溶液中投加單一的碳酸氫鹽(如碳酸氫銨或碳酸氫鈉)固體，利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，使Fe、Mn和Zn的硫酸鹽混合溶液的金屬離子生成碳酸鹽而沉淀析出；3)直接向Fe、Mn和Zn的硫酸鹽混合溶液中投加單一的碳酸鹽固體，使Fe、Mn和Zn的硫酸鹽混合溶液的金屬粒子直接生成碳酸鹽沉淀析出。
[0015]優(yōu)選的，沉淀劑可選自NH4HCO3、(NH4) 2C03、NaHCO3、Na2CO3 等。
[0016]本發(fā)明所提供的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法制備得到的錳鋅鐵氧體材料，其中錳、鋅、鐵的物質(zhì)的量之比為6~7:15~17:40~42，可作為汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料來(lái)使用。
[0017]有益效果
[0018]I)錳鋅鐵氧體磨屑廢料用于汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體制備，有效降低了錳鋅鐵氧體廣品制備的原料成本。
[0019]2)濕化學(xué)法結(jié)合錳鋅鐵氧體磨屑廢料循環(huán)利用，確保了錳鋅鐵氧體產(chǎn)品三種主體成分的均勻混合，利于產(chǎn)品的燒結(jié)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0021]實(shí)施例1
[0022]準(zhǔn)確稱(chēng)取1000克錳鋅鐵氧體磨削廢料經(jīng)35%硫酸溶解、10%氨水中和凈化、碳酸氫銨和碳酸銨混合溶液沉淀和煅燒過(guò)程制備出1205克錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料，分析預(yù)燒粉料中鐵、錳和鋅的實(shí)際含量，經(jīng)對(duì)比理論配方，根據(jù)含量的差別，配入少量的氧化鋅和四氧化三錳，加入0.06%的碳酸鈣和0.03%的二氧化錫，配入1500毫升去離子水，球磨18小時(shí)，烘干、造粒、成型后，放入氣氛燒結(jié)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至1300°C燒結(jié)10h，緩慢冷卻至室溫，制得性能優(yōu)越的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體產(chǎn)品，磁性能指標(biāo):初始磁導(dǎo)率為1976，25。。和IOO0C的飽和磁通密度(Bs/mT)為485和372，功率損耗Pcv/kff.m_3為85 (測(cè)試條件 500kHz、50mT、100°C )和 478 (測(cè)試條件 IMHz、50mT、100。。)。
[0023]實(shí)施例2
[0024]準(zhǔn)確稱(chēng)取400克錳鋅鐵氧體磨削廢料經(jīng)40%硫酸溶解、15%氨水中和凈化、碳酸氫鈉固體沉淀和煅燒過(guò)程制備出457.6克錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料，分析預(yù)燒粉料中鐵、錳和鋅的實(shí)際含量，經(jīng)對(duì)比理論配方，根據(jù)含量的差別，配入少量的三氧化二鐵和四氧化三錳，加入0.03%的碳酸鈣、0.05%的二氧化錫和0.03%的五氧化二鈮，配入600毫升去離子水，球磨13小時(shí)，烘干、造粒、成型后，放入氣氛燒結(jié)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至1450°C燒結(jié)18h，緩慢冷卻至 室溫，制得性能優(yōu)越的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體產(chǎn)品，磁性能指標(biāo):初始磁導(dǎo)率為2019, 250C100°C的飽和磁通密度(Bs/mT)為490和395，功率損耗Pcv/kw.π 3為82 (測(cè)試條件 500kHz、50mT、100°C )和 498 (測(cè)試條件 IMHz、50mT、100。。)。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，包括以下步驟: 1)將錳鋅鐵氧體磨屑廢料用過(guò)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20~40%的硫酸溶解，加入過(guò)量的鐵粉、鋅粉、錳粉的混合物作為還原劑，反應(yīng)至粉末不再溶解后，再經(jīng)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~20 %的氨水中和，得到含硫酸亞鐵、硫酸鋅和硫酸錳的第一混合溶液，測(cè)定并計(jì)算出所述第一混合溶液中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比，再向所述第一混合溶液中加入分析純的硫酸亞鐵、硫酸鋅或硫酸錳中的一種或兩種得到第二混合溶液，使所述第二混合溶液中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比為6~7:15~17:40~42，對(duì)所述第二混合溶液采用碳酸鹽沉淀法得到碳酸亞鐵、碳酸鋅和碳酸錳的復(fù)合沉淀物，經(jīng)750~1050°C煅燒得到錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料； 2)測(cè)定并計(jì)算出步驟I)得到的錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比，再向所述錳鋅鐵氧體預(yù)燒粉料中加入氧化鐵、氧化鋅或四氧化三錳中的一種或兩種得到第一混合物，使所述第一混合物中Mn、Zn、Fe的物質(zhì)的量之比為6~7:15~17:40~42，再向所述第一混合物中摻入碳酸鈣、氧化鈮和/或氧化錫得到第二混合物，將所述第二混合物以20~50g/L的比例加入去離子水，球磨20~30h，烘干后加入粘結(jié)劑造粒壓制成型，放入氣氛燒結(jié)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至1300~1400°C恒溫?zé)Y(jié)8~25h，緩慢降溫至室溫制得錳鋅鐵氧體材料，其中: 添加的所述碳酸鈣的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.02%~0.06% ； 添加的所述氧化鈮的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.008%~0.04% ； 添加的所述氧化錫的質(zhì)量為所述第一混合物的質(zhì)量的0.03%~0.07%。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述粘結(jié)劑選自PAM-1、PAM-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中的碳酸鹽沉淀法所選用的沉淀劑選自NH4HC03、(NH4) 2C03、NaHCO3、Na2CO3中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中硫酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35~40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法，其特征在于:所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~15%。
6.一種如權(quán)利要求1至5任一所述的汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的制備方法制備得到的錳鋅鐵氧體材料，其特征在于:所述錳鋅鐵氧體材料中錳、鋅、鐵的物質(zhì)的量之比為6~7:15 ~17:40 ~42。
7.—種如權(quán)利要求6所述的錳鋅鐵氧體材料作為汽車(chē)電子用錳鋅鐵氧體材料的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103964827SQ201410178919
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】郭皓, 彭長(zhǎng)宏, 黃剛 申請(qǐng)人:湖北華磁電子科技有限公司