[發明專利]一種高飽和磁感應強度和高電阻率的納米晶MnZn鐵氧體材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010137487.X
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101811861A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 魏瑞明;戴建中;陸靜軍;鄒仲鶴
• 申請（專利權）人: 蘇州天銘磁業有限公司
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種納米晶MnZn鐵氧體材料，尤其涉及一種具有高飽和磁感應強度和高電阻率的納米晶軟磁鐵氧體材料及其制備方法，屬于氧化物磁性材料技術領域。

背景技術

錳鋅鐵氧體是具有尖晶石結構的軟磁鐵氧體材料，由于其同時具有高飽和磁感應和高的電阻率，因此被廣泛應用于電力電子工業，用來制造高頻變壓器、感應器、扼流線圈、記錄磁頭、磁放大器、電磁干涉儀等等。

然而信息工業的發展對錳鋅鐵氧體提出了更高的要求，高品質的錳鋅鐵氧體應具有高的飽和磁感應強度和高的電阻率以滿足電力電子器件小型化、薄型化、集成化的發展趨勢。因此，學術研究領域和技術應用領域的科研人員圍繞錳鋅鐵氧體的電磁性能與其化學成分、制備方法之間的關系展開了深入的研究，希望能開發出高飽和磁感應和高電阻率的錳鋅鐵氧體材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高飽和磁感應強度和高電阻率的納米晶MnZn鐵氧體及其制備方法。

本發明的上述技術問題主要通過下述技術方案得以解決的：一種高飽和磁感應強度和高電阻率的納米晶MnZn鐵氧體材料，該納米晶MnZn鐵氧體材料的化學式可以表示為：Mn_xZn_1-xFe_2-y-zNi_yZr_zO₄，其中0.2≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤z≤0.3。

由于MnZn鐵氧體的導電機制可以基于八面體位置的Fe³⁺和Fe²⁺之間的電子跳躍來解釋，本發明中Ni²⁺和Zr⁴⁺取代Fe摻入MnZn鐵氧體后，Ni²⁺占據了尖晶石結構的八面體位置(即B位置)，Zr⁴⁺占據了尖晶石結構的四面體位置(即A位置)。Ni²⁺取代Fe減少了B位置的Fe離子的數量，降低了發生跳躍的電子數量，從而提高了MnZn鐵氧體的電阻率。同時，Zr⁴⁺為一個四價離子，在后續退火的過程中將形成穩定的Zr⁴⁺-Fe²⁺離子對，降低了Fe³⁺和Fe²⁺之間的電子跳躍，提高了鐵氧體的電阻率。而且Ni²⁺占據B位后使得部分Fe³⁺轉移到A位，從而提高了Fe³⁺-O-Fe³⁺之間的超交換作用，補償了部分由于磁性金屬元素Fe含量降低造成的鐵氧體的飽和磁感應強度的下降。在鐵氧體中，A位和B位上的離子磁矩取向是相反平行排列的，鐵氧體的凈磁矩來源于A、B位上的磁矩之差，非磁性的Zr⁴⁺取代了A為的Fe³⁺，使得A、B位的磁矩之差進一步加大，即提高了凈磁矩，提高了鐵氧體的飽和磁感應強度。綜述所述，Zr⁴⁺和Ni²⁺的摻入提高錳鋅鐵氧體的電阻率和飽和磁感應強度。

此外，本發明還涉及具有高飽和磁感應強度和高電阻率的納米晶MnZn鐵氧體材料制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(1)根據化學式Mn_xZn_1xFe_2-y-zNi_yZr_zO₄(其中0.2≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤z≤0.3)中Mn、Zn、Fe、Ni、Zr的摩爾比稱取MnCl₂·4H₂O，ZnCl₂·4H₂O，FeCl₃·6H₂O，NiCl₂·6H₂O，ZrOCl₂·8H₂O，加入到去離子水中，加熱至50～70℃并用磁力攪拌器攪拌均勻；

(2)向混合液中加入氨水，調節pH值至11～12進行共沉淀；

(3)分離出沉淀物并用去離子水和無水乙醇清洗數遍去除雜質；

(4)將清洗好的沉淀物放入烘箱中，在100℃溫度下進行脫水；

(5)成型：使用臺式電動壓片機將粉料壓制成特定形狀尺寸的坯件；

(6)燒結：將坯件放入電阻爐中進行燒結處理，燒結溫度700℃～900℃，保溫時間6～10h。