锰锌铁氧体的制备及其表征

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现代电子工业中使用的电子设备向着小、轻、薄方向发展的趋势使得对磁性材料的要求日益苛刻。人们对软磁材料中产量最大、用途最广的锰锌铁氧体提出更高的要求。为满足信息材料快速发展的需求,国内外的科技工作者对锰锌铁氧体进行大量研究。本论文通过化学共沉淀法制备了性能优良的锰锌铁氧体前驱体微粉,利用制备的前驱体微粉对烧结制度、配方以及添加剂对锰锌铁氧体电磁性能的影响进行研究,尝试以钢铁厂酸洗生产线的工业废酸和铸造锌渣为原料,利用化学共沉淀法制备锰锌铁氧体并研究其性能。研究反应时间和加料方式对锰锌铁氧体的粒度分布特征、形貌和磁性能的影响。随着反应时间的延长,锰锌铁氧体前驱体微粉的粒度逐渐变大,但增大的速度越来越慢,在56h时基本达到稳定,D50约为4μ m;在反应的过程中前躯体微粉的形貌逐渐趋向球状,在前期生成的片状、棒状颗粒逐渐消失,最终颗粒的粒度约为几百个纳米。反应时间对磁滞回线矫顽力的影响不明显,但对比饱和磁化强度有较大影响。合理控制反应条件,正加、反加和并加三种加料方式均可以得到粒度细小且分布均匀的前驱体微粉。其中,并加的加料方式得到的前躯体微粉的比饱和磁化强度最大。将前驱体微粉预烧后得到铁氧体微粉,将前驱物微粉压制成片状和环状样品后研究烧结过程中的升温速率、保温时间和冷却过程中的氮气流速对样品的磁性能的影响。当950-1300℃之间升温速率为1℃/min,保温时间为3.5h,冷却过程中的氮气流速为2L/min时得到的样品的磁性能最好,其磁导率约为2640,0.1MHz时的比损耗因子为1.17×10-,截止频率大于4MHz。利用优化后的烧结和制备工艺,以工业酸洗废液和铸造锌渣的溶解液为原料,利用化学共沉淀法可以制备锰锌铁氧体。由于Ca2+、A13+等杂质离子的存在使得性能恶化,利用此法制备锰锌铁氧体之前需要对两种废液进行净化,去除其中主要的杂质离子Ca2+Al3+。使用氟化法和非离子型絮凝剂聚丙烯酰胺可以有效的去除废酸中的Ca2+。利用Zn2+可以和氨水中的[NH4]+形成[Zn(NH3)4]2+作用形成络合物的特性对Zn2+和Al3+进行分离。最后,研究锰锌铁氧体的配方和添加剂对性能的影响。在我们制备的样品中,Fe:Mn:Zn=69:24:7(mol)时0.3MHz比损耗因子最小。利用正交实验法研究不同的添加剂对锰锌铁氧体性能影响的大小,合理的掺杂可以明显的改善锰锌铁氧体的电磁性能。
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