本發明涉及一種基于核殼結構晶粒制備低功率損耗錳鋅鐵氧體的方法，屬于磁性材料技術領域。
背景技術：
軟磁鐵氧體作為一種重要的元器件材料，主要制成磁心用于各種電感器、變壓器、濾波器和扼流圈的制造，廣泛應用在現代電力及電子信息等領域，如電腦及其外部設備、辦公自動化設備、數字通信和模擬通信設備、互聯網、家用電器、電磁兼容設備、綠色照明裝置、工業自動化和汽車、航空、航天及軍事領域。相對于其他軟磁材料，軟磁鐵氧體的優勢在于電阻率相對較高，這抑制了渦流的產生，使鐵氧體能應用于高頻領域；采用陶瓷工藝易于制成各種不同的形狀和尺寸；化學特性穩定、不生銹；較低的制造成本。
隨著工業與科學技術的不斷進步，保證優異磁性能的同時，電子元器件在更加趨于高頻化，小型化，要求更低的工作損耗，更寬的使用溫度范圍。傳統的錳鋅鐵氧體是通過氧化物陶瓷工藝制備得到的，通常會在制備過程中加入一定量的添加劑來優化錳鋅鐵氧體材料的磁性能。對于功率錳鋅鐵氧體而言，其磁芯功率損耗主要與一次配料中主配方的成分，二次配料中添加劑種類和組合，燒結粉體的活性和燒結工藝參數有關。除此之外，工作在mhz頻段的錳鋅鐵氧體材料其磁芯功率損耗組成也和khz頻段不同，且磁芯功率損耗中磁滯損耗，渦流損耗和剩余損耗的溫度穩定性也有所區別，合理的配方與工藝參數能夠針對性地降低功率損耗。為了降低錳鋅鐵氧體材料在高頻下的功率損耗，cao、sio2等高電阻化合物常被用來作為添加劑，從而降低材料在高頻下的功率損耗。但是此類添加劑由于不具有磁性，而且過量添加容易導致材料燒結密度降低，晶粒均勻性變差，降低錳鋅鐵氧體的磁導率，對磁性能具有較大的損害。所以，如何在保證材料磁性能的基礎上降低錳鋅鐵氧體的功率損耗依然是材料在高頻條件下使用的重要難題。
技術實現要素：
本發明提供了一種基于核殼結構晶粒制備低功率損耗錳鋅鐵氧體的方法，通過添加高電阻低熔點氧化物，從而形成核殼結構晶粒，從而降低錳鋅鐵氧體的功率損耗。
本發明基于核殼結構晶粒制備低功率損耗錳鋅鐵氧體的方法，其特征在于具體步驟如下：
(1)一次配料
主成分mnaznbfeco4，其中a＝0.6～0.8，b＝0.1～0.3，c＝3-a-b，按金屬元素對應比例配料；
(2)一次球磨
將主成分均勻混合，將所稱取的主成分放入球磨機，得到一次球磨粉料；
(3)預燒結
將一次球磨后得到的粉料，在700～1300℃的預燒溫度下保溫1～4小時，得到部分已經形成尖晶石結構的預燒粉料；
(4)二次配料
在預燒粉料中加入高電阻低熔點氧化物作為添加劑，所述的高電阻低熔點氧化物選自v2o5，bi2o3,b2o3,na2o,nb2o5,zro2,moo3,cao,sio2,in2o3,tio2,cuo中的一種或多種，所添加的高電阻低熔點氧化物的總含量按主成分的總量計為100～20000ppm，當添加劑過量會產生雜相，破壞材料的磁性能。
以上添加劑的主要作用機理如下：加入高電阻低熔點的添加劑作為助溶劑，在較低溫度下燒結，助溶劑先熔化，形成液相燒結機制，包圍在鐵氧體顆粒周圍，促進傳質過程，使晶粒更加均勻；同時適量的添加劑能夠抑制燒結過程中的異常長大，使得鐵氧體顆粒并沒有互相吞并長大，而是被液化的助溶劑粘接起來，從而實現具有單疇尺寸的錳鋅鐵氧體成品；當溫度下降時，此類添加劑能夠在鐵氧體晶粒外圍形成一次高電阻殼層，與內部的錳鋅鐵氧體主相形成一種核殼結構，從而可以減少在高頻使用下的渦流，降低功率損耗；
(5)二次球磨
將二次配料后得到的粉料均勻混合后放入球磨機，球磨至粉料粒徑0.8～2μm，得到二次球磨粉料；
(6)造粒
根據二次球磨后的粉料總重量，加入適量粘接劑，先預壓之后研磨過篩成顆粒；
作為優選，造粒過程中加入的粘接劑為聚乙烯醇水溶液，加入的聚乙烯醇含量為粉料總質量的3wt％～10wt％。
(7)壓制成型
造粒所得的顆粒料壓制成型為生坯產品，生坯密度要達到2.6～3.6g/cm3；
(8)燒結
燒結溫度為700～1400℃，保溫0.5～14h，燒結過程中通過添加氮氣使平衡氧分壓控制在4％以下，冷卻出爐得到mnzn軟磁鐵氧體材料。
優選的，當高電阻低熔點氧化物中的一種或多種組分被選擇添加時，各被選擇組分按主成分計的添加量分別各自遵循如下范圍：v2o5：100～1000ppm，bi2o3：500～2000ppm,b2o3：500～2000ppm,na2o：500～2000ppm,nb2o5：200～1500ppm,zro2：100～500ppm,moo3：100～1000ppm,cao：500～2000ppm,sio2：50～500ppm,in2o3：500～3000ppm,tio2：1500～3000ppm,cuo：500～2000ppm；且高電阻低熔點氧化物的總量按主成分計為100～20000ppm。
優選的，所述的一次球磨的時間為1～5h。
優選的，通過球磨控制鐵氧體粉體的直徑低于單疇尺寸，其中鐵氧體粉體尺寸在2～6微米。
本發明的有益效果是：
對于廣泛應用于各種元器件的高頻mnzn鐵氧體材料，通常希望其能在更寬的溫度范圍內具有很低的功率損耗，一般從磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗三個角度來降低mnzn鐵氧體在高頻工作下的功率損耗。本發明通過采用高預燒溫度，使得預燒后粉料中已經有大量尖晶石結構鐵氧體；球磨后的粉料在較低溫度下燒結，使得晶粒尺寸較小，具有單疇結構；添加高電阻低熔點氧化物，燒結時添加劑在鐵氧體顆粒表面熔化，形成具有高電阻率殼層的晶粒，從而同時大幅度降低錳鋅鐵氧體的磁滯損耗和渦流損耗。
具體實施方式
下面通過具體的實施案例，對本發明所制備的mnzn鐵氧體材料及制備工藝進一步具體說明。
實施案例1：
選用的主成分的含量以氧化物計為：fe2o3：71.2wt％、zno：5.82wt％、mno2：余量，將主成分進行一次球磨1h，在900℃預燒2h得到黑色粉末；將預燒得到的黑色粉末加入按主成分的總量計的副成分，副成分含量以氧化物計算為：sio2：100ppm，cao：1500ppm，v2o5：500ppm，nb2o5：1000ppm，tio2：1000ppm，并加入適量的去離子水，二次球磨4h，得到粒徑0.7～2μm的粉體顆粒，且粒徑分布服從正態分布；將二次球磨后的顆粒烘干后研磨分散，加入聚乙烯醇造粒，過篩得到錳鋅鐵氧體粉料；將造粒得到的粉料壓制成型，放入氣氛燒結爐中燒結，燒結溫度為1300℃，保溫3h，燒結過程中通過添加氮氣使平衡氧分壓控制在4％以下，冷卻出爐得到mnzn軟磁鐵氧體材料。
實施案例1制備得到的mnzn軟磁鐵氧體材料的初始磁導率為900，其25℃時的飽和磁感應強度為525mt，100℃時的飽和磁感應強度為430mt，在50mt、100℃、1mhz的測試條件下，其功率損耗為150kwm-3，在10mt、100℃、3mhz的測試條件下，其功率損耗為40kwm-3，在10mt、100℃、5mhz的測試條件下，其功率損耗為70kwm-3。
實施案例2：
選用的主成分的含量以氧化物計為：fe2o3：71.2wt％、zno：5.82wt％、mno2：余量，將主成分進行一次球磨1h，在900℃預燒2h得到黑色粉末；將預燒得到的黑色粉末加入按主成分的總量計的副成分，副成分含量以氧化物計算為：b2o3：500ppm,cao：1500ppm，v2o5：500ppm，nb2o5：600ppm，tio2：2000ppm，并加入適量的去離子水，二次球磨4h，得到粒徑0.7～2μm的粉體顆粒，且粒徑分布服從正態分布；將二次球磨后的顆粒烘干后研磨分散，加入聚乙烯醇造粒，過篩得到錳鋅鐵氧體粉料；將造粒得到的粉料壓制成型，放入氣氛燒結爐中燒結，燒結溫度為1300℃，保溫3h，燒結過程中通過添加氮氣使平衡氧分壓控制在4％以下，冷卻出爐得到mnzn軟磁鐵氧體材料。
實施案例2制備得到的mnzn軟磁鐵氧體材料的初始磁導率為950，其25℃時的飽和磁感應強度為530mt，100℃時的飽和磁感應強度為460mt，在50mt、100℃、1mhz的測試條件下，其功率損耗為155kwm-3，在10mt、100℃、3mhz的測試條件下，其功率損耗為45kwm-3，在10mt、100℃、5mhz的測試條件下，其功率損耗為75kwm-3。
實施案例3：
選用的主成分的含量以氧化物計為：fe2o3：71.64wt％、zno：5.46wt％、mno2：余量，將主成分進行一次球磨1h，在900℃預燒2h得到黑色粉末；將預燒得到的黑色粉末加入按主成分的總量計的副成分，副成分含量以氧化物計算為：bi2o3：500ppm,cao：1000ppm，moo3：600ppm，nb2o5：800ppm，tio2：1000ppm，并加入適量的去離子水，二次球磨4h，得到粒徑0.7～2μm的粉體顆粒，且粒徑分布服從正態分布；將二次球磨后的顆粒烘干后研磨分散，加入聚乙烯醇造粒，過篩得到錳鋅鐵氧體粉料；將造粒得到的粉料壓制成型，放入氣氛燒結爐中燒結，燒結溫度為1300℃，保溫3h，燒結過程中通過添加氮氣使平衡氧分壓控制在4％以下，冷卻出爐得到mnzn軟磁鐵氧體材料。
實施案例3制備得到的mnzn軟磁鐵氧體材料的初始磁導率為880，其25℃時的飽和磁感應強度為520mt，100℃時的飽和磁感應強度為430mt，在50mt、100℃、1mhz的測試條件下，其功率損耗為165kwm-3，在10mt、100℃、3mhz的測試條件下，其功率損耗為48kwm-3，在10mt、100℃、5mhz的測試條件下，其功率損耗為78kwm-3。
實施案例4：
選用的主成分的含量以氧化物計為：fe2o3：71.64wt％、zno：5.46wt％、mno2：余量，將主成分進行一次球磨1h，在900℃預燒2h得到黑色粉末；將預燒得到的黑色粉末加入按主成分的總量計的副成分，副成分含量以氧化物計算為：in2o3：2000ppm，cao：1000ppm，v2o5：1000ppm，cuo：500ppm，tio2：2000ppm，并加入適量的去離子水，二次球磨4h，得到粒徑0.7～2μm的粉體顆粒，且粒徑分布服從正態分布；將二次球磨后的顆粒烘干后研磨分散，加入聚乙烯醇造粒，過篩得到錳鋅鐵氧體粉料；將造粒得到的粉料壓制成型，放入氣氛燒結爐中燒結，燒結溫度為1300℃，保溫3h，燒結過程中通過添加氮氣使平衡氧分壓控制在4％以下，冷卻出爐得到mnzn軟磁鐵氧體材料。
實施案例4制備得到的mnzn軟磁鐵氧體材料的初始磁導率為890，其25℃時的飽和磁感應強度為522mt，100℃時的飽和磁感應強度為440mt，在50mt、100℃、1mhz的測試條件下，其功率損耗為170kwm-3，在10mt、100℃、3mhz的測試條件下，其功率損耗為47kwm-3，在10mt、100℃、5mhz的測試條件下，其功率損耗為80kwm-3。