對錳鋅軟磁鐵氧體生產工藝技術研究

徐仲達（浙江春暉復合材料有限公司，浙江 紹興 312300）

對錳鋅軟磁鐵氧體生產工藝技術研究

徐仲達
（浙江春暉復合材料有限公司，浙江 紹興 312300）

在對錳鋅軟磁鐵氧體生產工藝技術研究問題上，制備軟磁材料的新技術得益于比以往更加頻繁的學科交流，如雨后春筍般出現在人們面前，軟磁鐵氧體粉的制備也面臨著更多的機遇和挑戰。多年來，經過我國科研工作者堅持不懈的研究探索，克服了種種技術上、材料上的難題，在鐵氧體材料的研究領域取得了重大突破。本文結合大量國內外已有的研究資料和個人實驗，討論了軟磁鐵氧體，特別是錳鋅軟磁鐵氧體材料制粉工藝的制作方法，綜述了此項技術的研究現狀和應用前景。

錳鋅軟磁鐵氧體；生產工藝；研究

0　前言

在我國，錳鋅軟磁鐵氧體普遍應用于通訊、傳感、設備開關，音像制品等軟磁材料上，隨著經濟的快速發展，軟磁材料的應用范圍也越來越廣泛，對錳鋅軟磁鐵氧體的質量要求也就越來越高。而決定錳鋅軟磁鐵氧體的性能的重要工序在于制粉，這一工序的好壞直接影響著錳鋅軟磁鐵氧體的內稟特性。而鐵氧體原始顆粒作為制粉的原料，其物理和化學性能是控制錳鋅軟磁鐵氧體產品質量的決定性因素。因此，探求性價比高且環保的錳鋅軟磁鐵氧體粉料的制備方法是十分必要的。

1　氧化物法（干法）

氧化物法（干法）是我國錳鋅軟磁鐵氧體工業的主要生產方法。氧化物法（干法）的原料采用有較高純度的氧化鐵、碳酸錳（或氧化錳）、氧化鋅等，并將其按比例配合燒結成型制成。

粉料制作的一般工藝流程如圖1所示。

圖1　氧化物法制備錳鋅鐵氧體粉料的一般工藝流程

氧化物法具有易操作，原料易加工，適用于大規模生產的優勢，但是因市面上的高純度的氧化鐵、碳酸錳（或氧化錳）、氧化鋅的價格昂貴，大大增加了產品的成本。而且，在各組分氧化物的反應活性較低，就極易產生不同的各組分高溫擴散反應速度，即使混合生產，也不能做到微觀均勻。所以通常生產加工時，會使用高溫合成的工藝，將合成溫度增加到上千度，但是，成份中的微觀組織分布依舊不均勻。這些缺點只能相對減少，并不能有效規避。

而隨著我國自動化技術的迅猛發展，勢必會對鐵氧體材料的性能質量的要求越來越高。

很明顯，傳統的制作工藝已不能滿足技術發展對產品的要求，傳統的氧化物法已經不能適應較高的材料性能。這些年在廣大科技工作者的共同努力下，在制粉技術方面已經取得了明顯的進步。

2　共沉淀法

化學共沉淀法是將一種可溶解于水中的金屬鹽類按所需比例溶解于水，所制備材料制成劑量，使其能夠呈離子狀，均勻混合后使用配套的沉淀劑使金屬離子均勻的沉淀或結晶，然后將沉淀物進行脫水或熱分解而制得鐵氧體微粉。這種化學共沉淀法可以按照所使用的沉淀劑的類型不同，劑量不同，配制出不同的碳酸鹽、草酸鹽等不同鹽類或氫氧化物。化學共沉淀法制鐵氧體微粉與傳統的氧化物法相比，前者所制的鐵氧體微粉的顆粒更細小，更均勻，純度更高，化學活性更好，所以國內外在共沉淀法的研究與開發上投入了很大的精力。

3　水熱法

水熱法制備納米級超微晶是在一種壓力容器中，用水作為制備材料。近幾年較為流行。這種水熱反應的必要條件是有水或酸、堿或絡合劑等礦物劑參與制備。在水熱反應時，粉體由溶解再結晶，這種結晶方式就會使制得的納米晶發育的更加飽滿，并具有粒徑小，粒度分布窄、團聚程度輕的特點，這種方式也不用高溫煅燒的預處理，結晶也會因此避免晶粒變大，形成明顯缺陷等不足，所含雜質量也會大大降低，燒結活性也會較高。通常根據水熱反應法所制備的超微晶粒一般不超過幾十納米。不過最新研究數據表明，水熱反應所制得的產物的純度，磁性甚至顆粒的大小都會受到制備過程的溫度和時間的影響。

據記載，水熱法最初是應用在制造高性能氧化鐵磁的工藝中。但我國對水熱法制備鐵氧體粉的工藝早有研究。在中南大學化學化工的實驗室里，就有人通過使用添加劑制備出了錳鋅軟磁鐵氧體納米晶，這種錳鋅軟磁鐵氧體納米晶不僅磁性較好，更具有雜質量低，團聚程度低，結晶度高，粒度分布均勻且分布較窄的優勢，平均單相粒徑為10～20nm。

而且，在對產物進行熱穩定性研究時發現，這種錳鋅軟磁鐵氧體納米晶的燒結活性比一般的晶體更好，可以將燒結溫度控制在空氣中為870°C，在氫氣中為115°C。所以通過水熱反應法在不需要高溫灼燒的條件下，就可以直接得到結晶良好的粉體，利用球磨，可以規避粉體的團聚，雜質和結構缺陷等問題，同時粉體燒結活性也是很高的。此工藝不僅技術簡單，能耗較低，在低投入的條件下也能保證低污染。因此，該方法被認為具有良好應用前景。

4　結語

當前信息的廣泛交流，使鐵氧化材料的發展進入了快車道，而軟磁鐵氧體材料，特別是錳鋅軟磁鐵氧體作為電子產業的主要原料，產量比從前大大增加，這種材料也不僅僅局限在某一領域。如今，我國對化工產業轉變經濟發展方式提出了更高的要求，對環保節能技術的發展給予了大力支持。因此，對錳鋅軟磁鐵氧體等軟磁材料的研究成為科研工作的焦點。不過，當視野放向全世界時，我們會發現與一些發達國家相比，我國在制粉和其他諸多工藝的研究水平上還存在較大的差距。所以我國科技人員要加緊步伐，迎頭追趕，堅持科技是第一生產力的發展目標，將我國的科技水平提升到新的高度。

［1］李自強，李春.軟磁材料錳鋅軟磁鐵氧體共沉粉料的研制［J］.四川聯合大學學報:工程科學版，1997（05）:23-29.

［2］張保平，唐謨堂，楊聲海.共沉淀法制備錳鋅軟磁鐵氧體前軀體共沉過程中鈣、鎂深度脫除的熱力學分析［J］.濕法冶金，2003，22（04）:200-203.

［3］徐敏，孫建華，徐定中等.高性能錳鋅軟磁鐵氧體大生產控制技術探討［C］//中國磁性材料發展與行業形勢研討會，2009.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.029