[發明專利]一種具有高電阻率和低損耗的納米晶錳鋅鐵氧體材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010563669.3
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102060518A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 魏瑞明;戴建中;鄒仲鶴;陸靜軍
• 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;C04B35/38;C04B35/36;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

本發明涉及一種錳鋅鐵氧體材料，尤其涉及一種具有高電阻率和低損耗的納米晶錳鋅鐵氧體材料，屬于氧化物磁性材料技術領域。本發明還涉及一種具有高電阻率和低損耗的納米晶錳鋅鐵氧體材料的制備方法。

背景技術

尖晶石結構的錳鋅鐵氧體由于其具有高電阻率、高磁導率、低損耗、低成本等優勢，因而廣泛應用于各種電力電子器件中，特別是一些高頻器件中。錳鋅鐵氧體的性能與其微觀結構密不可分，而微觀結構依賴于化學成分及其制備工藝。近年來，隨著納米技術的迅猛發展，納米材料因其具有特殊的表面效應、體積效應和量子隧道效應等等受到了人們的極大關注，一些納米晶MnZn鐵氧體相繼被開發出來。在納米晶MnZn鐵氧體的制備方法中，高能球磨法與共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法等方法相比具有工藝簡單、成分配比易于控制、產量大、成本低廉的優點因而被廣泛使用，并實現了產業化。然而，電力電子器件高頻化、小型化、輕薄化的發展趨勢給納米晶MnZn鐵氧體提出了更高的要求，希望其具有高電阻率和高頻低損耗特性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有高電阻率和低損耗的納米晶錳鋅鐵氧體材料及其制備方法。

為解決上述的技術問題，本發明的技術方案是：一種具有高電阻率和低損耗的納米晶錳鋅鐵氧體材料，該納米晶MnZn鐵氧體材料的化學式可以表示為：Mn_xZn_1-xLa_yFe_2-yO₄，其中0.2≤x≤0.8，0.1≤y≤0.4。

稀土離子對MnZn鐵氧體的電、磁性能有著重要的影響。稀土離子La³⁺有著較大的離子半徑，在MnZn鐵氧體中摻入La³⁺時，他們會進入八面體間隙位置(B)位取代Fe³⁺，因此減少了B位置的Fe³⁺的數量，降低了發生Fe³⁺和Fe²⁺之間的電子跳躍的數量，從而提高了MnZn鐵氧體的電阻率。此外，La³⁺的取代導致微觀應力的產生，阻礙電子的運動，同樣提高了MnZn鐵氧體的電阻率。當La³⁺含量較大時，它們會聚集在晶粒的晶界處，從而增加了對傳到電子的散射，提高了電阻率。MnZn鐵氧體在高頻使用時，其損耗主要為渦流損耗，電阻率的增加能有效降低渦流損耗。同時，本發明的特殊燒結過程能有效去除高能球磨過程中留下的內應力，降低了磁滯損耗。因而，采用本發明制備出的納米晶MnZn鐵氧體具有高電阻率和低損耗特性。

本發明的具有高電阻率和低損耗的納米晶MnZn鐵氧體材料制備方法包括如下步驟：

(1)配料：根據化學式Mn_xZn_1-xLa_yFe_2-yO₄中Mn、Zn、La、Fe的摩爾比稱取MnO、ZnO、La₂O₃、Fe₃O₄原料，其中0.2≤x≤0.8，0.1≤y≤0.4；

(2)混合、球磨：將各原料在球磨罐中混合均勻，用直徑為6～10mm的硬質鋼球，鋼球與原料質量之比為15～25∶1。在室溫下進行，球磨轉速為180～400r/min，連續球磨時間為100～120h；

(3)加粘合劑并造粒：加入一定的有機溶液并進行過篩處理，將粉料制成圓形細小顆粒；

(4)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；

(5)燒結：將坯件真空管式爐進行燒結，其中氬氣的平均壓力為200～280mbar。以5～8K/min的加熱速度升溫到350℃～450℃，保溫時間30～50min。隨后以10～15K/min的加熱速度升溫至550℃～970℃，保溫時間10～20min，保溫結束后隨爐冷卻至室溫。

發明的優點：

(1)本發明加入了稀土元素La，從而得到了具有高電阻率、低的高頻損耗的MnZn鐵氧體材料。

(2)本發明的制備方法工藝簡單、成本低廉，易于實現工業化批量生產。

具體實施方式

以下為本發明的具體實施方式，對本發明的技術特征做進一步的說明，但本發明不僅限于這些實施例。

實施例1