一種高頻高電阻率Li-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高頻高電阻率Li-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法。該方法首先通過在硫酸亞鐵溶液中加入硫酸鋅和醋酸鋰制得分散混合液，然后在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，制得混合粉末；最后將制得的混合粉末和硅溶膠進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，進(jìn)行焙燒燒結(jié)，制得Li-Zn鐵氧體軟磁材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）本發(fā)明添加硅烷偶聯(lián)劑能有效減少粒子團(tuán)聚，提高粉體的分散性和流動(dòng)性，提高Li-Zn鐵氧體的成型密度和均勻性。2）本發(fā)明的Li-Zn鐵氧體具有很好的高頻軟磁特性和較低的燒結(jié)溫度。3）本發(fā)明采用硅溶膠作為無機(jī)粘結(jié)劑，在高溫?zé)Y(jié)過程中，硅元素可起到摻雜作用，提高Li-Zn鐵氧體的磁性能，改善Li-Zn鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)。
【專利說明】—種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵氧體軟磁材料的制備方法，具體涉及一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電磁屏蔽和吸波材料的研究受到各國的高度重視，發(fā)展具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、高吸收、寬頻帶、低密度的新型電磁屏蔽和吸波材料不僅是隱身技術(shù)的需要，而且民用領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用。
[0003]L1-Zn鐵氧體是一類非常重要的尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁材料，具有高的電阻率、矩形比和居里溫度、飽和磁化強(qiáng)度可調(diào)范圍寬、剩磁對(duì)應(yīng)力敏感性低、溫度穩(wěn)定性好、磁致伸縮系數(shù)低和微波介電損耗小等特點(diǎn)而被廣泛用于制造微波器件，同時(shí)在電磁波吸收以及抗電磁干擾等發(fā)明也有著重要的應(yīng)用。
[0004]文獻(xiàn)(李金陽，張懷武，鐘慧，L1-Zn鐵氧體磁性能參數(shù)的測(cè)試與分析，磁性材料及器件，2004,05.)公開了一種L1-Zn鐵氧體的制備方法，其以去離子水和無水乙醇作為分散劑，用陶瓷燒結(jié)法制備了 Lia^5xZnxFe2M5xO4 (x=0.5,0.6)鐵氧體材料，但其應(yīng)用頻率范圍不是很高。
[0005]由于鐵氧體納米粉體具有較高的表面活性，在成型過程中會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚，導(dǎo)致出現(xiàn)密度分布不均勻現(xiàn)象，進(jìn)而造成燒結(jié)體微觀結(jié)構(gòu)不理想，性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)【背景技術(shù)】中的以納米粉體制備L1-Zn鐵氧體時(shí)存在成型密度低、分布不均勻，進(jìn)而造成燒結(jié)體微觀結(jié)構(gòu)不理想、性能較差的問題而提供一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其制備步驟如下:
1)將陽離子表面活性劑加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~45%的硫酸亞鐵溶液中，然后加入硫酸鋅和醋酸鋰攪拌0.5~2小時(shí)，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%的酸溶液調(diào)節(jié)體系pH值為4~
6；
2)繼續(xù)加入硅烷偶聯(lián)劑，將體系升溫至40°C~60°C，保溫?cái)嚢?.5~2小時(shí)，制得分散混合液；
3)將步驟2)所制得的分散混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，制得混合粉末；
4)將步驟3)制得的混合粉末和二氧化硅質(zhì)量濃度為20~40%的硅溶膠進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，最后進(jìn)行焙燒燒結(jié)，制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料Li2_a5xZnxFe2_a5x04。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的陽離子表面活性劑與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量比為0.01~
0.05:1，所述的硫酸亞鐵、硫酸鋅和醋酸鋰的物質(zhì)的量比為(2-0.5x):x:(1-0.25x)，x=l、2、3。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的陽離子表面活性劑為溴化十六烷基三甲胺或溴化四甲基銨。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量比為0.05~0.15:1，
所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基二氣硅烷或乙烯基二甲氧基硅烷。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的水熱晶化條件為溫度120°C~160°C，晶化時(shí)間12~36小時(shí)。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的混合粉末和硅溶膠的質(zhì)量比為1: (0.05~0.1)。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的焙燒條件為在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，以5°C /min的升溫速率升溫至280°C，再以相同速度升溫至800°C~1000°C，保溫I~3小時(shí)后自然冷卻。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1)本發(fā)明添加硅烷偶聯(lián)劑能有效減少粒子團(tuán)聚，提高粉體的分散性和流動(dòng)性，提高L1-Zn鐵氧體的成型密度和均勻性。2)本發(fā)明的L1-Zn鐵氧體具有很好的高頻軟磁特性和較低的燒結(jié)溫度。3)本發(fā)明采用硅溶膠作為無機(jī)粘結(jié)劑，在高溫?zé)Y(jié)過程中，硅元素 可起到摻雜作用，提高L1-Zn鐵氧體的磁性能，改善L1-Zn鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)例來進(jìn)一步描述本發(fā)明的特征，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)例。
[0016]實(shí)施例1
取x=l,制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料Lih5ZnFeh5O^
[0017]I)將I克溴化十六烷基三甲胺加入到100克質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的硫酸亞鐵溶液中，然后加入20.68克硫酸鋅和3.99克醋酸鋰攪拌0.5小時(shí)，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸溶液調(diào)節(jié)體系PH值為4 ;
2)繼續(xù)加入5克乙烯基三氯硅烷，將體系升溫至40°C，保溫?cái)嚢?.5小時(shí)，制得分散混合液；
3)將步驟2)所制得的分散混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，晶化溫度120°C，晶化時(shí)間36小時(shí)，然后過濾，洗滌，干燥，制得混合粉末；
4)將步驟3)制得的混合粉末和二氧化硅質(zhì)量濃度為20%的硅溶膠按質(zhì)量比1:0.05進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，最后進(jìn)行焙燒燒結(jié)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，以5°C /min的升溫速率升溫至280°C，再以相同速度升溫至800°C，保溫3小時(shí)后自然冷卻，制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料 Lih5ZnFeh5CV
[0018]實(shí)施例2
取x=2,制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料LiZn2FeO4。
[0019]I)將5克溴化十六烷基三甲胺加入到100克質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的硫酸亞鐵溶液中，然后加入93.07克硫酸鋅和5.98克醋酸鋰攪拌2小時(shí)，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的硫酸溶液調(diào)節(jié)體系PH值為6 ;
2)繼續(xù)加入15克乙烯基三甲氧基硅烷，將體系升溫至60°C，保溫?cái)嚢?小時(shí)，制得分散混合液；
3)將步驟2)所制得的分散混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，晶化溫度160°C，晶化時(shí)間12小時(shí)，然后過濾，洗滌，干燥，制得混合粉末；
4)將步驟3)制得的混合粉末和二氧化硅質(zhì)量濃度為30%的硅溶膠按質(zhì)量比1:0.1進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，最后進(jìn)行焙燒燒結(jié)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，以5°C /min的升溫速率升溫至280°C，再以相同速度升溫至1000°C，保溫2小時(shí)后自然冷卻，制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料 LiZn2FeO40
[0020]實(shí)施例3
取x=3,制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料LiQ.5Zn3Fea504。
[0021]I)將3克溴化十六烷基三甲胺加入到100克質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸亞鐵溶液中，然后加入120.22克硫酸鋅和2.65克醋酸鋰攪拌I小時(shí)，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)體系PH值為5 ;
2)繼續(xù)加入10克乙烯基三甲氧基硅烷，將體系升溫至50°C，保溫?cái)嚢鐸小時(shí)，制得分散混合液；
3)將步驟2)所制得的分散混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，晶化溫度150°C，晶化時(shí)間24小時(shí)，然后過濾，洗滌，干燥，制得混合粉末；
4 )將步驟3)制得的混合粉末和二氧化硅質(zhì)量濃度為40%的硅溶膠按質(zhì)量比1:0.1進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，最后進(jìn)行焙燒燒結(jié)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，以5°C /min的升溫速率升溫至280°C，再以相同速度升溫至900°C，保溫I小時(shí)后自然冷卻，制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料 Lia5Zn3Fe0.504。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于制備步驟如下: 將陽離子表面活性劑加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~45%的硫酸亞鐵溶液中，然后加入硫酸鋅和醋酸鋰攪拌0.5~2小時(shí)，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%的酸溶液調(diào)節(jié)體系pH值為4~6 ; 繼續(xù)加入硅烷偶聯(lián)劑，將體系升溫至40°C~60°C，保溫?cái)嚢?.5~2小時(shí)，制得分散混合液； 將步驟2)所制得的分散混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，制得混合粉末； 4)將步驟3)制得的混合粉末和二氧化硅質(zhì)量濃度為20~40%的硅溶膠進(jìn)行研磨攪拌、冷壓成型，最后進(jìn)行焙燒燒結(jié)，制得L1-Zn鐵氧體軟磁材料Li2_a5xZnxFe2_a5x04。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述的陽離子表面活性劑與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量比為0.01~0.05:1，所述的硫酸亞鐵、硫酸鋅和醋酸鋰的物質(zhì)的量比為(2-0.5x):x:(1-0.25x)，x=l、2、3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:所述的陽離子表面活性 劑為溴化十六烷基三甲胺或溴化四甲基銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述的硅烷偶聯(lián)劑與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量比為0.05~0.15:1，所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基二氣硅烷或乙烯基二甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:步驟3)中所述的水熱晶化條件為溫度120°C~160°C，晶化時(shí)間12~36小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中所述的混合粉末和硅溶膠的質(zhì)量比為1: (0.05~0.1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻高電阻率L1-Zn鐵氧體軟磁材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中所述的焙燒條件為在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，以5°C /min的升溫速率升溫至280°C，再以相同速度升溫至800°C~1000°C，保溫I~3小時(shí)后自然冷卻。
【文檔編號(hào)】C04B35/26GK103979948SQ201410242210
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】左士祥, 張宇 申請(qǐng)人:蘇州宇希新材料科技有限公司