一种高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料的制作方法
本发明涉及铁氧体材料技术领域，具体涉及一种高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料。
背景技术：
随着电子信息技术的飞速发展，金属磁粉芯在线路滤波器、输出电感、开关电源等领域得到广泛的应用。金属磁粉芯是将磁粉颗粒与非磁性绝缘介质均匀混合后压制而成的一类软磁材料，主要分为铁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅镍磁粉芯、铁镍钼磁粉芯和非晶纳米晶磁粉芯。将铁磁粉颗粒与绝缘介质混合压制而成的软磁复合材料称为金属磁粉芯。铁磁粉颗粒经绝缘涂覆后，其表面生成一层绝缘介质膜，可有效提高磁粉芯的电阻率，降低涡流损耗，因此金属磁粉芯适用于较高的频率。金属磁粉芯已成为软磁材料的重要组成部分。 由于磁粉芯具有饱和磁感应强度高、频率特性好、导磁率恒定等优点，在现代科技领域中，磁粉芯作为电感滤波器、扼流圈等广泛应用于电子通讯、雷达、电源开关等设备中。随着通讯技术的发展和电子产品的数字化，对软磁铁氧体及元器件提出了新的要求。现在电子通讯行业要求铁氧体磁芯具有低磁损、高磁导率的特点，以满足现在电器设备小型化、高效率的要求。现有的磁芯很难满足上述要求。目前随着电路的不断升级，电路中的电子元器件需要通过的电流越来越大，要求磁性元件具有高磁导率、高饱和磁通密度、加入电流偏置磁场后磁导率下降小等特点。金属磁体比铁氧体磁体具有更高的饱和磁通密度，金属材料作为磁体的主要材料成为新的使用对象。 但随着电子产品的小型化、薄型化，电子零件也要求小型化、薄型化，而随着磁铁的小型化，金属材料中的高磁导率材料往往会出现绝缘电阻低、机械强度低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了弥补现有技术的缺陷，提供一种高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料，由以下重量份的原料制成：硝酸铁42-44份、硝酸锰23-25份、硝酸锌35-37份、硝酸锂2-4份、硝酸钙3-5份、纳米白刚玉3-4份、氢氧化镁2.5-3份、丙二醇0.4-0.5份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.3-0.4份、海藻酸乙二醇酯0.5-0.6份、硅烷偶联剂0.5-3份、聚乙烯蜡2-3份、聚酰胺树脂3-4份、硅酸钠2.2-3份、硅溶胶1-2份、聚乙烯醇1-2份、磁性碳粉1.6-2.2份、纳米氧化镧，和适量的去离子水。
本发明提供的高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料，具体按照如下步骤制备而成：
(1)将硝酸铁、硝酸锌、硝酸锂、硝酸钙加入适量去离子水中制成混合溶液，将溶液喷雾干燥制成混合微粉，将硅烷偶联剂KH550用去离子水稀释成溶解度为4-6%的溶液，加入丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、海藻酸乙二醇酯混合均匀，加入磁性碳粉、纳米氧化镧，转速600-800转/分，搅拌分散6-10分钟，冷却，备用；
(2)将配制好的纳米混合液喷涂到细粉上，然后放入烤箱在110-120℃下烘烤30-45分钟，再在230-250℃下烘烤7-10分钟，然后冷却至室温；
(3)将聚酰胺树脂加热至熔融，加入纳米白刚玉、氢氧化镁、聚乙烯蜡搅拌均匀，与步骤(2)制备的产品混合搅拌均匀后加入造粒机中，配制成粒度比例为100-200目占30wt％，200-300目占40wt％，300-400目占20wt％，400目以上占10wt％，备用；
(4)用10倍量的去离子水稀释硅酸钠，然后加入硅溶胶和聚乙烯醇搅拌均匀，加入步骤(3)制备好的颗粒并抽真空至真空压力大于-0.9个大气压，保压3分钟，然后取出，干燥，放入模具中，磁场定向，在1.5-2GPa下压制成坯体，在氩气保护下于1040-1100℃烧结，保温2-2.5小时，在650-750℃回火1-1.5小时，得到坯体。
本发明的优点在于：本发明将金属磁粉混合研磨成细粉，使成分分散均匀，性能稳定；表面包覆具有耐腐蚀、耐高温氧化、热稳定性好的氧化镧和磁性碳粉，使磁芯材料的力学性能、抗冲击、高韧性、耐划伤性能大大提高；再用绝缘粘结材料包覆表面，增强颗粒间的结合强度，阻断颗粒间的涡流，降低磁芯材料的涡流损耗；采用不同的粒度配比，烧结时尺寸稳定性好，体积收缩小，尺寸精度高；最后再进行进一步的绝缘处理，在不改变磁导率的情况下提高绝缘性，降低磁芯损耗。本发明制备的铁氧体是一种综合性能好的磁芯材料，在磁场中工作时不产生涡流，饱和磁通量高，剩磁低，能满足使用要求，值得推广。
详细方法
一种高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料，由以下重量份(kg)的原料制成：硝酸铁42份、硝酸锰23份、硝酸锌35份、硝酸锂2份、硝酸钙3份、纳米白刚玉3份、氢氧化镁2.5份、丙二醇0.4份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.3份、海藻酸乙二醇酯0.5份、硅烷偶联剂0.5份、聚乙烯蜡2份、聚酰胺树脂3份、硅酸钠2.2份、硅溶胶1份、聚乙烯醇1份、磁性碳粉1.6份、纳米氧化镧2份、去离子水适量。
本发明提供的高性能纳米锂锌铁氧体磁芯材料，具体按照如下步骤制备而成：
(1)将硝酸铁、硝酸锌、硝酸锂、硝酸钙加入适量去离子水中制成混合溶液，将溶液喷雾干燥制成混合微粉，用去离子水将硅烷偶联剂KH550稀释为4%溶液，加入丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、海藻酸乙二醇酯混合均匀，加热至50℃，加入磁性碳粉、纳米氧化镧，600转/分搅拌分散6分钟，冷却，备用；
(2)将配制好的纳米混合液喷涂到细粉上，然后将细粉放入烤箱中在110℃下干燥30分钟，然后在230℃下干燥7分钟，然后冷却至室温；
(3)将聚酰胺树脂加热至熔融，加入纳米白刚玉、氢氧化镁、聚乙烯蜡搅拌均匀，与步骤(2)制备的产品混合搅拌均匀后加入造粒机中，配制成粒度比例为100目占30wt％，200目占40wt％，300目占20wt％，400目及以上占10wt％，备用；
(4)用10倍量的去离子水稀释硅酸钠，然后加入硅溶胶和聚乙烯醇搅拌均匀，加入步骤(3)制备的颗粒并抽真空至真空压力超过10000个大气压，保压3分钟，取出混合物，干燥，放入模具中，在磁场中定向，在1.5GPa下压制成坯体，在氩气保护下于1040℃烧结，保温2小时，在650℃下回火1小时，得到坯体。
对按照具体实施例制备的软磁铁氧体材料进行性能测试，结果如下：
抗拉强度为171N，磁化强度为282A·m2/kg，最大磁芯损耗（100Kc、200mT）：310KW/m3，饱和磁感应强度为1.2T，矫顽力为7.1Oe，居里温度>240℃。