一種高性能LiZn鐵氧體材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鐵氧體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能LiZn鐵氧體材料。
【背景技術(shù)】
[0002] Li系鐵氧體具有居里溫度高的優(yōu)點(diǎn)，因此，其溫度穩(wěn)定性好，同時(shí)，其磁致伸縮系 數(shù)與磁晶各向異性常數(shù)之比也較低，磁滯回線呈矩形，剩磁對應(yīng)力敏感性低，相比于其他旋 磁材料，在微波移相器中有很好的優(yōu)勢?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于Li系鐵氧體的損耗較高且固相 反應(yīng)溫度較高，導(dǎo)致材料的利用率和加工性不理想，同時(shí)，影響微波移相器性能、幅相一致 性和成品率。因此，需要對Li系鐵氧體的成分和制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種高性能LiZn鐵 氧體材料，其綜合性能優(yōu)異。
[0004] 本發(fā)明提出了一種高性能LiZn鐵氧體材料，按以下配比稱取各原料：
[0005]Fe203、Zn0、Li2C03、Bi 203、Mn304、Nb20 5、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e203 :ZnO :Li2C03 的摩爾比 為（45 ~50) : (10 ~15) : (6 ~8)，以 Fe203、ZnO、Li2C03 三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi203、Mn304、 Nb 205 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分另 ij 為 1. 5%~2. 2%、1. 5%~2%、0. 15% ~0? 25%，以 Fe203、ZnO、 1^20)3、81 203^11304、他20 5六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%~17%;
[0006] 根據(jù)上述原料配比，按以下步驟制備所述高性能LiZn鐵氧體材料：
[0007] S1::將Fe203、ZnO、Li2C〇dj[入球磨機(jī)中進(jìn)行一次球磨后，進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒后，加入 Bi 203、Mn304、Nb20 5進(jìn)行二次球磨，待用；
[0008] S2:造粒成型：向S1中完成二次球磨的粉料中添加聚乙烯醇，并在58~63MPa壓 力下進(jìn)行冷壓成型；
[0009] S3:燒結(jié)：將S2中完成冷壓成型的壓坯放入高溫?zé)Y(jié)爐中，從室溫以8~10°C / min的平均升溫速率升溫至700~750°C后以170~180°C /h的平均升溫速率升溫至900~ 980°C下保溫100~130min，進(jìn)行通氧燒結(jié)，得到高性能LiZn鐵氧體材料。
[0010] 優(yōu)選地，以Fe203、ZnO、Li 2C03三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi203、Mn30 4、Nb205的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分 別為 1. 8%、1. 7%、0. 2%。
[0011] 優(yōu)選地，以Fe203、Zn0、Li 2C03、Bi203、Mn30 4、Nb205六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為15%。
[0012] 優(yōu)選地，在S4中，冷壓成型在61MPa壓力下進(jìn)行。
[0013] 優(yōu)選地，在S5中，從室溫以9°C /min的平均升溫速率升溫至720°C后以178°C /h 的平均升溫速率升溫至975°C下保溫120min。
[0014]優(yōu)選地，F(xiàn)e203 :ZnO :Li2C03 的摩爾比為 48 :13 :7。
[0015] 本發(fā)明中，通過采用合適的Fe203、ZnO、Li 2C03三者配比，一方面可以控制材料的氣 孔率，從而控制材料的致密性，另一方面，調(diào)控了材料中鐵元素含量，從而調(diào)控了 Fe2+和Fe3+ 的比例關(guān)系，防止了 Fe2+的含量過高，從而可以調(diào)控材料的電阻率，獲得較高的電阻率，從 而獲得低損耗的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，可以改善材料的微結(jié)構(gòu)，提高材料的飽和磁化強(qiáng)度及剩磁比， 降低矯頑力及介電損耗；添加的Bi20 3可以在燒結(jié)過程中與Fe203形成低共熔點(diǎn)化合物，高 溫下成為粘性液體，浸潤于固體物質(zhì)顆粒接觸面，增大反應(yīng)面積，并可通過液相傳質(zhì)生產(chǎn)鐵 氧體尖晶石相，提_反應(yīng)速度，促進(jìn)固相反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)，還可以細(xì)化晶粒，從而降低晶粒內(nèi) 部和晶界處的氣孔率，提高材料的致密度；添加的Mn 304 -方面具有助燒作用，可以促進(jìn)燒 結(jié)致密化和晶粒生產(chǎn)，另一方面Mn3+能有效抑制Fe2+的存在，提高材料的電阻率；添加的少 量Nb 205可以改善材料的微結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，減少氣孔，提高材料的燒結(jié)密度，并能提高材料 的電阻率，減低介電損耗；二次球磨之后，通過聚乙烯醇作為粘結(jié)劑進(jìn)行造粒，并對聚乙烯 醇的含量進(jìn)行了控制，以調(diào)控造粒結(jié)果，造粒之后進(jìn)行冷壓成型，通過對成型壓力的控制， 一方面可以獲得合適的坯體密度，一方面也可以防止壓力過大導(dǎo)致出現(xiàn)分層；燒結(jié)屬于鐵 氧體材料制備的關(guān)鍵工藝，通過對燒結(jié)溫度進(jìn)行控制，可以調(diào)整鐵氧體材料的密度，同時(shí)， 對燒結(jié)的升溫和保溫時(shí)間進(jìn)行控制，可以使得Bi 203、Mn304、Nb20 5三者摻雜物更好的發(fā)揮作 用，使得晶粒生長均勻，氣孔減小，有效的提高了材料的性能；因而，通過對鐵氧體制備各步 驟的控制及各步驟的配合，使得鐵氧體能獲得優(yōu)良的綜合性能。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明做出詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說明本發(fā)明， 而不是用于對本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 一種高性能LiZn鐵氧體材料，按以下配比稱取各原料：
[0019] Fe203、Zn0、Li 2C03、Bi203、Mn30 4、Nb205、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e203 :ZnO :Li2C03 的摩爾比 為48 :13 :7,以Fe203、Zn0、Li2C03三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi 203、Mn304、Nb20 5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 1.8%、1.7%、0.2%，以？6203、2110、1^ 2〇)3、81203、]\11130 4、恥205 六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ;
[0020] 根據(jù)上述原料配比，按以下步驟制備所述高性能LiZn鐵氧體材料：
[0021] S1 ::將？6203、211〇、1^20)3放入球磨機(jī)中進(jìn)行一次球磨后，進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒后，加入 Bi 203、Mn304、Nb20 5進(jìn)行二次球磨，待用；
[0022] S2 :造粒成型：向S1中完成二次球磨的粉料中添加聚乙烯醇，并在61MPa壓力下 進(jìn)行冷壓成型；
[0023] S3 :燒結(jié)：將S2中完成冷壓成型的壓坯放入高溫?zé)Y(jié)爐中，從室溫以9°C /min的 平均升溫速率升溫至720°C后以178°C /h的平均升溫速率升溫至975°C下保溫120min，進(jìn) 行通氧燒結(jié)，得到高性能LiZn鐵氧體材料。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] -種高性能LiZn鐵氧體材料，按以下配比稱取各原料：
[0026] Fe203、Zn0、Li 2C03、Bi203、Mn30 4、Nb205、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e203 :ZnO :Li2C03 的摩爾比 為45 :10 :8,以Fe203、Zn0、Li2C03三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi 203、Mn304、Nb20 5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 2. 2%、2%、0. 25%，以？6203、2110、1^2〇)3、81 203、]\111304、恥20 5 六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17% ;
[0027] 根據(jù)上述原料配比，按以下步驟制備所述高性能LiZn鐵氧體材料：
[0028] S1 ::將Fe203、Zn0、Li2C0 3放入球磨機(jī)中進(jìn)行一次球磨后，進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒后，加入 Bi203、Mn 304、Nb205進(jìn)行二次球磨，待用；
[0029] S2:造粒成型：向S1中完成二次球磨的粉料中添加聚乙烯醇，并在63MPa壓力下 進(jìn)行冷壓成型；
[0030] S3:燒結(jié)：將S2中完成冷壓成型的壓坯放入高溫?zé)Y(jié)爐中，從室溫以10°C /min的 平均升溫速率升溫至750°C后以180°C /h的平均升溫速率升溫至980°C下保溫lOOmin，進(jìn) 行通氧燒結(jié)，得到高性能LiZn鐵氧體材料。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] -種高性能LiZn鐵氧體材料，按以下配比稱取各原料：
[0033] Fe203、Zn0、Li2C03、Bi203、Mn304、Nb205、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e203 :ZnO :Li2C03的摩爾比 為50 :15 :6,以Fe203、Zn0、Li2C03三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi203、Mn304、Nb205的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 1. 5%、1. 5%、0.1 5%，以？6203、2110、1^2〇)3、81203、]\111304、恥205六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14% ;
[0034] 根據(jù)上述原料配比，按以下步驟制備所述高性能LiZn鐵氧體材料：
[0035] S1 ::將？6203、211〇、1^20)3放入球磨機(jī)中進(jìn)行一次球磨后，進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒后，加入 Bi203、Mn304、Nb205進(jìn)行二次球磨，待用；
[0036] S2:造粒成型：向S1中完成二次球磨的粉料中添加聚乙烯醇，并在58MPa壓力下 進(jìn)行冷壓成型；
[0037] S3:燒結(jié)：將S2中完成冷壓成型的壓坯放入高溫?zé)Y(jié)爐中，從室溫以8°C /min的 平均升溫速率升溫至700°C后以170°C /h的平均升溫速率升溫至900°C下保溫130min，進(jìn) 行通氧燒結(jié)，得到高性能LiZn鐵氧體材料。
[0038] 實(shí)施例1-3中，測試制得的高性能LiZn鐵氧體材料的各項(xiàng)性能，性能數(shù)據(jù)如表1 所示。
[0039]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，按以下配比稱取各原料： Fe203、ZnO、Li2C03、Bi 203、Mn304、Nb2O 5、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e2O3 :ZnO =Li2CO3 的摩爾比為 (45 ~50) : (10 ~15) : (6 ~8)，以 Fe203、Zn0、Li2C03 三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi203、Mn304、Nb 205 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 1. 5 % ~2. 2 %、L 5 % ~2 %、0? 15 % ~0? 25 %，以 Fe203、ZnO、Li2C03、 Bi 203、Mn304、Nb20 5六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%~17% ; 根據(jù)上述原料配比，按以下步驟制備所述高性能LiZn鐵氧體材料： 51 ::將Fe203、ZnO、Li2CO3放入球磨機(jī)中進(jìn)行一次球磨后，進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒后，加入 Bi203、Mn304、Nb2O5進(jìn)行二次球磨，待用； 52 :造粒成型：向Sl中完成二次球磨的粉料中添加聚乙烯醇，并在58~63MPa壓力下 進(jìn)行冷壓成型； 53 :燒結(jié)：將S2中完成冷壓成型的壓坯放入高溫?zé)Y(jié)爐中，從室溫以8~10°C/min的 平均升溫速率升溫至700~750°C后以170~180°C/h的平均升溫速率升溫至900~980°C 下保溫100~130min，進(jìn)行通氧燒結(jié)，得到高性能LiZn鐵氧體材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，以Fe203、ZnO、Li2CO3 三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi203、Mn304、Nb2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為I. 8%、I. 7%、0. 2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，以Fe203、Zn0、Li2C03、 Bi203、Mn304、Nb2O5六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，在S4中，冷壓成型在 6IMPa壓力下進(jìn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，在S5中，從室溫以 9°C/min的平均升溫速率升溫至720°C后以178°C/h的平均升溫速率升溫至975°C下保溫 120min〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能LiZn鐵氧體材料，其特征在于，F(xiàn)e2O3:ZnO:Li2C03的 摩爾比為48 :13 :7。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能LiZn鐵氧體材料，按以下配比稱取各原料：Fe2O3、ZnO、Li2CO3、Bi2O3、Mn3O4、Nb2O5、聚乙烯醇，其中，F(xiàn)e2O3：ZnO：Li2CO3的摩爾比為(45～50)：(10～15)：(6～8)，以Fe2O3、ZnO、Li2CO3三者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，Bi2O3、Mn3O4、Nb2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.5％～2.2％、1.5％～2％、0.15％～0.25％，以Fe2O3、ZnO、Li2CO3、Bi2O3、Mn3O4、Nb2O5六者質(zhì)量和為基準(zhǔn)，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％～17％；并按以下步驟進(jìn)行制備；一次球磨、預(yù)燒、二次球磨、造粒成型和燒結(jié)；得到高性能LiZn鐵氧體材料。
【IPC分類】C04B35-63, C04B35-622, C04B35-26
【公開號】CN104788090
【申請?zhí)枴緾N201410242279
【發(fā)明人】沈宏江
【申請人】安徽華林磁電科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年5月30日