一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，以重量百分比計(jì)，其主要包括35%-45%Fe2O3、10%-15%ZnO、5%-10%CuO、1%-3%NiO、0.01%-0.03%CaCO3、0.002%-0.012%Bi2O3和余量的Mn3O4。該熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過稱量混合、一次化漿、一次噴霧造粒、預(yù)燒、砂磨、二次噴霧造粒等步驟制成。采用上述組分及制備方法后，能使熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料的晶粒均勻，初始磁導(dǎo)率增加，磁心燒結(jié)密度增加，居里溫度的范圍變窄。能抑制氧化鋅的揮發(fā)，比溫度系數(shù)增加，磁導(dǎo)率溫度變化的最大斜率高，控溫精確度高。一次化漿，也即濕混能使各主成分混合得更加均勻，加膠也更加均勻。
【專利說明】一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鐵氧體材料，特別是一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱敏傳感器是一類用來檢測熱學(xué)量（主要是溫度）和實(shí)現(xiàn)與熱過程相關(guān)的過程 控制的傳感器。熱敏傳感器除了具有檢測溫度等熱學(xué)量的功能外，也被經(jīng)常用來幫助實(shí)現(xiàn) 與熱過程相關(guān)的自動控制。熱敏傳感器是溫度傳感器中的一種，雖然目前，溫度傳感器的 種類繁多，但現(xiàn)在還是普遍認(rèn)為，熱敏傳感器是最為有市場、最有潛能和最有發(fā)展前景的產(chǎn) 品。
[0003] 2012年2月22日公開的第201110174152.X號中國發(fā)明專利，其發(fā)明創(chuàng)造的名稱 為"一種軟磁鐵氧體熱敏磁芯及其制造方法"。該專利中，軟磁鐵氧體熱敏磁芯的成分組成（ 重量百分比）含有 ZnO 15%?20%、MgO 5%?8%、CuO 5%?10%、Bi2O3 0.001%? 0. 2%，其余為Fe2O3以及不可避免的雜質(zhì)，并采用下述方法制備：它是將含有Zn015%? 20%、MgO 5%?8%、CuO 5%?10%、其余為Fe203以及不可避免的雜質(zhì)經(jīng)配料混合； 軋片；預(yù)燒；一次砂磨，二次砂磨；噴霧造粒；壓制成形；燒結(jié)；研磨拋光成磁芯。
[0004] 上述專利申請中，由于添加了微量的添加劑Bi2O3成分，故使得軟磁鐵氧體熱敏磁 芯的燒結(jié)溫度降低，居里溫度的范圍變窄，故當(dāng)該軟磁鐵氧體熱敏磁芯作為熱敏傳感器使 用時，該熱敏傳感器的控溫范圍小，溫度調(diào)節(jié)較為精確。
[0005] 然而，上述專利申請，也仍然存在著如下不足： 1.當(dāng)Bi2O3含量大于0. 01%時，也將會使軟磁鐵氧體熱敏磁芯的初始磁導(dǎo)率下降，密度 下降，磁心變脆、易碎。
[0006] 2.居里溫度的波動范圍雖然變小，但在居里溫度點(diǎn)時，磁導(dǎo)率溫度變化的最大斜 率仍然偏小，如僅在100_200/°C，故控溫的精確度仍然偏低。
[0007] 3.燒結(jié)時，ZnO揮發(fā)嚴(yán)重，軟磁鐵氧體熱敏磁材料對頻率的適用范圍窄； 4.該申請中，軟磁鐵氧體熱敏磁粉在配料混合加入PVA后，直接進(jìn)行了軋片及預(yù)燒， PVA直接加入在原料干粉之中，容易使干粉團(tuán)聚，從而造成加膠不均勻，加膠少的粉料或未 加入膠水的干粉，在軋片機(jī)中將難以形成片料，成型壓力不僅不能降低，還使得干粉被輥壓 的更細(xì)，細(xì)粉量增加，一方面會使燒結(jié)窯爐粘壁嚴(yán)重；另一方面，也會使最終粉料成品的合 格率大大降低。
[0008] 2003年3月12日公開的申請?zhí)枮?2136872.4的中國發(fā)明專利，其發(fā)明創(chuàng)造的名 稱為"熱敏錳鋅鐵氧體系列材料的制備方法"。該熱敏錳鋅鐵氧體系列材料經(jīng)過了配料、力口 水混合、預(yù)燒、粉粹、成型和燒結(jié)等步驟，由上述步驟制得的熱敏錳鋅鐵氧體系列材料，磁導(dǎo) 率溫度變化的最大斜率能大于137/°C。由于此專利申請中采用了加水混合，也即濕混工藝， 能使粉料混合較為均勻，然而，混合后的粉料直接進(jìn)行了預(yù)燒，混合后的粉料仍然是粉狀， 預(yù)燒溫度高，預(yù)燒后的粉料的磁性能較低，如磁導(dǎo)率溫度變化的最大斜率僅在137/°C，密度 也僅在4. 5g/cm3左右，燒結(jié)后磁心仍然脆和易碎。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種熱敏傳感器用 鐵氧體磁性材料，該熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料磁導(dǎo)率溫度變化的最大斜率高，控溫精 確度高。
[0010] 另外，本申請還提供一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，該熱敏傳感器用鐵氧體 磁性材料能使燒結(jié)密度達(dá)到4. 7g/cm3左右，故燒結(jié)后磁心強(qiáng)度高，不易碎。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料主要包括 Fe203、ZnO、Mn304、CuO、NiO、CaCO 3和Bi2O3，其中，以重量百分比計(jì)，各組分含量分別如下： Fe2O3 35%-45°/〇 ； ZnO 10%-15% ； CuO 5%-10% ； NiO 1%-3°/〇 ； CaCO3 0. 01%-0, 03% ； Bi2O3 0. 002%-0, 012% ； Mn3O4 余量。
[0012] 所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過以下步驟制成： 第一步，稱量混合：將Fe203、Mn304、Zn0、Ni0和CuO粉末按照配比，稱取重量。稱量時， 先稱取1/3-1/2重量的Fe2O3放入稱量料斗內(nèi)，再依次稱取ZnCKMn3O 4、NiO和CuO以及剩余 的Fe2O3粉末至稱量料斗內(nèi)。
[0013] 第二步，一次化漿：將第一步稱量完成的粉料，加入攪拌機(jī)內(nèi)，并補(bǔ)充適量的去離 子水和重量為6-8%，濃度為10%的PVA溶液，然后攪拌均勻。
[0014] 第三步，一次噴霧造粒：將第二步攪拌均勻的混合料，加入噴霧塔內(nèi)，進(jìn)行噴霧造 粒。
[0015] 第四步，預(yù)燒：將第三步噴霧造粒完成的粉料，送入預(yù)燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在880-9KTC 時進(jìn)行預(yù)燒。
[0016] 第五步，砂磨：將第四步預(yù)燒完成的粉料和去離子水，加入砂磨機(jī)內(nèi)，然后按照比 例加入NiO、CaCO 3和Bi2O3粉末，并加入重量為6-8%，濃度為10%且溫度在30-40°C的PVA 溶液，砂磨，使料漿比重在1. 85-2. 05,以及用費(fèi)氏法測得平均砂磨粒徑在0. 9-1. 1之間。
[0017] 第六步，二次噴霧造粒，使粉料顆粒分布在80-160目之間。
[0018] 所述第三步中，噴霧造粒后，粉料松裝比在0. 8-1. Og/cm3。
[0019] 所述第三步中，噴霧造粒后，粉料的含水量< 0. 4%。
[0020] 所述第四步中預(yù)燒回轉(zhuǎn)窯的窯爐處理量在220_270Kg/h。
[0021] 所述第六步中，二次噴霧造粒的出口溫度不超過IKTC。
[0022] 本發(fā)明采用上述組分后，具有如下有益效果： I. NiO和Bi2O3的加入，能使熱敏傳感器用鐵氧體材料的晶粒細(xì)小均勻，初始磁導(dǎo)率增 力口，燒結(jié)溫度降低，磁心燒結(jié)密度增加，居里溫度的范圍變窄。
[0023] 2. CaCO3的加入，一方面能抑制因 NiO和Bi2O3加入所帶來的晶粒過分細(xì)化，使晶粒 尺寸能適當(dāng)增加，且使晶粒的均勻性大大改善，另一方面抑制氧化鋅的揮發(fā)，比溫度系數(shù)增 力口，磁導(dǎo)率溫度變化的最大斜率高，控溫精確度高。
[0024] 3.熱敏傳感器用鐵氧體材料制備時，稱量混合后，采用了一次化漿及一次噴霧造 粒的工藝，一次化漿，也即濕混能使各主成分混合得更加均勻，加膠也更加均勻。一次噴霧 造粒也能使得混合粉料形成顆粒狀粉料，球狀粉料預(yù)燒更為充分，熱敏傳感器用鐵氧體材 料的磁性能得以充分體現(xiàn)。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面就具體較佳實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026] 實(shí)施例1 一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料主要包括 Fe203、ZnO、Mn304、CuO、NiO、CaCO 3和Bi2O3，其中，以重量百分比計(jì)，各組分含量分別如下： Fe2O3 35% ； ZnO 10% ； CuO 5% ； NiO 1% ； CaCO3 0. 01% ； Bi2O3 0. 002% ； Mn3O4 余量。
[0027] 所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過以下步驟制成： 第一步，稱量混合：將Fe203、Mn304、Zn0、Ni0和CuO粉末按照配比，稱取重量。稱量時， 先稱取1/3-1/2重量的Fe2O3放入稱量料斗內(nèi)，再依次稱取ZnCKMn3O 4、NiO和CuO以及剩余 的Fe2O3粉末至稱量料斗內(nèi)。
[0028] 第二步，一次化漿：將第一步稱量完成的粉料，加入攪拌機(jī)內(nèi)，并補(bǔ)充適量的去離 子水和重量為6%，濃度為10%的PVA溶液，然后攪拌均勻。
[0029] 第三步，一次噴霧造粒：將第二步攪拌均勻的混合料，加入噴霧塔內(nèi)，進(jìn)行噴霧造 粒；噴霧造粒后，粉料松裝比在〇. 8-1. Og/cm3,粉料的含水量在0. 2-0. 4%。
[0030] 第四步，預(yù)燒：將第三步噴霧造粒完成的粉料，送入窯爐處理量在220Kg/h的預(yù)燒 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在880°C時進(jìn)行預(yù)燒。
[0031] 第五步，砂磨：將第四步預(yù)燒完成的粉料和去離子水，加入砂磨機(jī)內(nèi)，然后按照比 例加入NiO、CaCO 3和Bi2O3粉末，并加入重量為6%，濃度為10%且溫度在30°C的PVA溶液， 砂磨，使料漿比重在1. 85,以及用費(fèi)氏法測得平均砂磨粒徑在0. 9-1. 1之間。
[0032] 第六步，二次噴霧造粒，噴霧塔的出口溫度不超過IKTC ;二次噴霧造粒后，粉料顆 粒分布在80-160目之間。
[0033] 實(shí)施例2 一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料主要包括 Fe203、ZnO、Mn304、CuO、NiO、CaCO 3和Bi2O3，其中，以重量百分比計(jì)，各組分含量分別如下： Fe2O3 40% ； ZnO 12% ； CuO 8% ； NiO 2% ； CaCO3 0. 02% ； Bi2O3 0. 008% ； Mn3O4 余量。
[0034] 所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過以下步驟制成： 第一步，稱量混合：將Fe203、Mn304、Zn0、Ni0和CuO粉末按照配比，稱取重量。稱量時， 先稱取1/3-1/2重量的Fe2O3放入稱量料斗內(nèi)，再依次稱取ZnCKMn3O 4、NiO和CuO以及剩余 的Fe2O3粉末至稱量料斗內(nèi)。
[0035] 第二步，一次化漿：將第一步稱量完成的粉料，加入攪拌機(jī)內(nèi)，并補(bǔ)充適量的去離 子水和重量為7%，濃度為10%的PVA溶液，然后攪拌均勻。
[0036] 第三步，一次噴霧造粒：將第二步攪拌均勻的混合料，加入噴霧塔內(nèi)，進(jìn)行噴霧造 粒；噴霧造粒后，粉料松裝比在〇. 8-1. Og/cm3,粉料的含水量< 0. 3%。
[0037] 第四步，預(yù)燒：將第三步噴霧造粒完成的粉料，送入窯爐處理量在250Kg/h的預(yù)燒 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在900°C時進(jìn)行預(yù)燒。
[0038] 第五步，砂磨：將第四步預(yù)燒完成的粉料和去離子水，加入砂磨機(jī)內(nèi)，然后按照比 例加入NiO、CaCO 3和Bi2O3粉末，并加入重量為7%，濃度為10%且溫度在35°C的PVA溶液， 砂磨，使料漿比重在1. 95,以及用費(fèi)氏法測得平均砂磨粒徑在0. 9-1. 1之間。
[0039] 第六步，二次噴霧造粒，噴霧塔的出口溫度不超過IKTC ;二次噴霧造粒后，粉料顆 粒分布在80-160目之間。
[0040] 實(shí)施例3 一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料主要包括 Fe203、ZnO、Mn304、CuO、NiO、CaCO 3和Bi2O3，其中，以重量百分比計(jì)，各組分含量分別如下： Fe2O3 45% ； ZnO 15% ； CuO 10% ； NiO 3% ； CaCO3 0. 03% ； Bi2O3 0. 012% ； Mn3O4 余量。
[0041] 所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過以下步驟制成： 第一步，稱量混合：將Fe203、Mn304、Zn0、Ni0和CuO粉末按照配比，稱取重量。稱量時， 先稱取1/3-1/2重量的Fe2O3放入稱量料斗內(nèi)，再依次稱取ZnCKMn3O 4、NiO和CuO以及剩余 的Fe2O3粉末至稱量料斗內(nèi)。
[0042] 第二步，一次化漿：將第一步稱量完成的粉料，加入攪拌機(jī)內(nèi)，并補(bǔ)充適量的去離 子水和重量為8%，濃度為10%的PVA溶液，然后攪拌均勻。
[0043] 第三步，一次噴霧造粒：將第二步攪拌均勻的混合料，加入噴霧塔內(nèi)，進(jìn)行噴霧造 粒；噴霧造粒后，粉料松裝比在〇. 8-1. Og/cm3,粉料的含水量0. 3-0. 4%。
[0044] 第四步，預(yù)燒：將第三步噴霧造粒完成的粉料，送入窯爐處理量在270Kg/h的預(yù)燒 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在910°C時進(jìn)行預(yù)燒。
[0045] 第五步，砂磨：將第四步預(yù)燒完成的粉料和去離子水，加入砂磨機(jī)內(nèi)，然后按照比 例加入NiO、CaCO3和Bi2O3粉末，并加入重量為7%，濃度為10%且溫度在40°C的PVA溶液， 砂磨，使料漿比重在2. 05,以及用費(fèi)氏法測得平均砂磨粒徑在0. 9-1. 1之間。
[0046] 第六步，二次噴霧造粒，噴霧塔的出口溫度不超過IKTC ;二次噴霧造粒后，粉料顆 粒分布在80-160目之間。
[0047] 試驗(yàn)驗(yàn)證 將本申請的熱敏傳感器用鐵氧體材料使用同一臺LCR數(shù)字電感表和高溫烘箱進(jìn)行磁 導(dǎo)率溫度變化最大斜率及初始磁導(dǎo)率的測試，以及使用排水法對燒結(jié)密度進(jìn)行測試。
[0048] 同時,采用現(xiàn)有技術(shù),如【背景技術(shù)】中申請?zhí)枮?2136872. 4的軟磁鐵氧體熱敏材 料，作為對照例。
[0049] 試驗(yàn)結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，其特征在于：所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材 料主要包括Fe203、ZnO、Mn304、CuO、NiO、CaC0 3和Bi203，其中，以重量百分比計(jì)，各組分含量 分別如下： Fe203 35%-45°/〇 ； ZnO 10%-15% ； CuO 5%-10% ； NiO 1%-3°/〇 ； CaC03 0. 01%-0. 03% ； Bi203 0. 002%-0. 012% ； Mn304 余量； 所述熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料經(jīng)過以下步驟制成： 第一步，稱量混合：將Fe203、Mn304、ZnO、NiO和CuO粉末按照配比，稱取重量；稱量時， 先稱取1/3-1/2重量的Fe203放入稱量料斗內(nèi)，再依次稱取Zn0、Mn30 4、NiO和CuO以及剩余 的Fe203粉末至稱量料斗內(nèi)； 第二步，一次化漿：將第一步稱量完成的粉料，加入攪拌機(jī)內(nèi)，并補(bǔ)充適量的去離子水 和重量為6-8%，濃度為10%的PVA溶液，然后攪拌均勻； 第三步，一次噴霧造粒：將第二步攪拌均勻的混合料，加入噴霧塔內(nèi)，進(jìn)行噴霧造粒； 第四步，預(yù)燒：將第三步噴霧造粒完成的粉料，送入預(yù)燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在880-9KTC時進(jìn) 行預(yù)燒； 第五步，砂磨：將第四步預(yù)燒完成的粉料和去離子水，加入砂磨機(jī)內(nèi)，然后按照比例加 入Ni0、CaC03和Bi203粉末，并加入重量為6-8%，濃度為10%且溫度在30-40°C的PVA溶液， 砂磨，使料漿比重在1. 85-2. 05,以及用費(fèi)氏法測得平均砂磨粒徑在0. 9-1. 1之間； 第六步，二次噴霧造粒，使粉料顆粒分布在80-160目之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，其特征在于：所述第三步中， 噴霧造粒后，粉料松裝比在〇. 8-1. Og/cm3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，其特征在于：所述第三步中， 噴霧造粒后，粉料的含水量< 〇. 4%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，其特征在于：所述第四步中 預(yù)燒回轉(zhuǎn)窯的窯爐處理量在220-270Kg/h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱敏傳感器用鐵氧體磁性材料，其特征在于：所述第六步中， 二次噴霧造粒的出口溫度不超過ll〇°C。
【文檔編號】C04B35/622GK104446414SQ201410647031
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】禹勝林 申請人:無錫信大氣象傳感網(wǎng)科技有限公司