高靈敏度熱敏鐵氧體材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其分子式為：CuxZnyTizFe1.97O4，其中，x，y，z表示各主要金屬元素的添加比例，x:y的取值范圍為2:3～1:1，且x+y=1；0.03≤z≤0.05；本發(fā)明專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料在居里溫度附近的變化速率高達(dá)1400/℃，因而其對(duì)溫度的靈敏度也相應(yīng)較高，從而為高精度熱敏器件的制備創(chuàng)造了基礎(chǔ)。同時(shí)還公開了一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料的制備方法，該方包括配料步驟、一次球磨步驟、預(yù)燒步驟、二次球磨步驟、成型步驟以及燒結(jié)步驟，其中，預(yù)燒溫度為800～1000℃，燒結(jié)溫度為1070～1090℃；本發(fā)明專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料的制備方法能在較低的燒結(jié)溫度下制備性能良好的熱敏鐵氧體材料。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及軟磁鐵氧體材料
，尤其涉及一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
軟磁材料在環(huán)境溫度超過居里溫度時(shí)磁導(dǎo)率或飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)迅速下降直到磁性消失，利用此項(xiàng)特性將軟磁材料作為熱敏材料已有很長(zhǎng)的歷史，目前應(yīng)用的有磁性溫敏傳感器，熱敏固體繼電器，過熱監(jiān)視器等。磁性溫敏傳感器的規(guī)模化應(yīng)用始于上世紀(jì)八十年代，各國(guó)對(duì)熱敏鐵氧體磁性材料進(jìn)行了大量的研究工作，其中尤以日本最為突出。日本Sony公司在1972年就在其申請(qǐng)的日本專利JP48099698中論述了熱敏鐵氧體材料的制備方法。該材料主要由氧化鐵、碳酸錳和氧化鋅組成，根據(jù)組分含量不同，其鐵氧體材料的居里溫度范圍為40～200℃。軟磁材料在上述產(chǎn)品中的應(yīng)用目前已經(jīng)形成系列化，例如，國(guó)外在-40～150℃的范圍內(nèi)已經(jīng)系列化，并且很多產(chǎn)品的精度普遍達(dá)到2℃以內(nèi)，有的特殊型號(hào)甚至達(dá)到1℃以內(nèi)；而國(guó)內(nèi)的很多廠商的產(chǎn)品的精度只能控制在5～10℃。并且，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，使用軟磁鐵氧體作為熱敏材料又有了很多新的應(yīng)用。比如在磁光驅(qū)動(dòng)元件中作為感光元件，在腫瘤熱療系統(tǒng)中作為介導(dǎo)材料，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱以及自動(dòng)控溫功能。這些新的應(yīng)用對(duì)于磁性材料的特性提出了更高的要求，尤其是對(duì)其靈敏度的要求更高。而靈敏度的高低與磁性材料在居里溫度附近磁導(dǎo)率的下降速率有很大的關(guān)系。目前磁性溫度傳感器采用的磁性材料一般為MnZn、NiZn鐵氧體，其中所采用的MnZn系列鐵氧體的磁導(dǎo)率為2000左右，在居里溫度附近磁導(dǎo)率的下降速率在200/℃左右，整個(gè)下降段跨度有10℃，給高精度器件的制作帶來了很大的難度。因此，有必要對(duì)高靈敏度熱敏鐵氧體材料進(jìn)行研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料及其制備方法，以提高熱敏鐵氧體材料的靈敏度。為解決上述問題，本專利技術(shù)提出一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料，該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的分子式為：CuxZnyTizFe1.97O4，其中，x，y，z表示各主要金屬元素的添加比例，x:y的取值范圍為2:3～1:1，且x+y=1；0.03≤z≤0.05。較佳地，x，y的取值范圍為：0.4<x<0.5，0.5<y<0.6，且x+y=1。較佳地，該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的居里溫度的大小在20～100℃范圍內(nèi)變化。較佳地，該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的磁導(dǎo)率在居里溫度附近的變化速率高達(dá)1400/℃。較佳地，該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的原料為：純度大于99%的Fe2O3，純度大于99%的CuO，純度大于99%的ZnO以及純度大于99%的TiO2；且各成分的重量比為：Fe2O3：62～66%，CuO：13.3～16.7%，ZnO：16.7～20.5%，TiO2：1.0～1.7%。較佳地，通過調(diào)節(jié)TiO2的含量來調(diào)節(jié)該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的居里溫度的大小。同時(shí)，為解決上述問題，本專利技術(shù)還提出一種上述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料的制備方法，包括如下步驟：配料：將純度大于99%的Fe2O3、CuO、ZnO以及TiO2按分子式CuxZnyTizFe1.97O4的組成要求配制主料粉末，并混合攪拌成料粉；一次球磨：將料粉放入球磨機(jī)中，加入等質(zhì)量的去離子水進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為1～4小時(shí)，使其混合均勻；預(yù)燒：將混合好的料過篩、沉淀、烘干后放入爐內(nèi)預(yù)燒，預(yù)燒溫度為：800～1000℃，保溫時(shí)間為1～4小時(shí)；二次球磨：將預(yù)燒料放入球磨機(jī)中，加入等重量的去離子水進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為1～4小時(shí)，過篩、沉淀后烘干；成型：在烘干的粉料中加入濃度為5%的聚乙烯醇溶液，溶液重量為烘干的粉料的重量的10～12%，攪拌后壓制成型；燒結(jié)：將壓制成型后的樣品放入爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為：1070～1090℃，保溫時(shí)間為1.5～2.5小時(shí)。較佳地，F(xiàn)e2O3、CuO、ZnO以及TiO2的重量比為：Fe2O3：62～66%，CuO：13.3～16.7%，ZnO：16.7～20.5%，TiO2：1.0～1.7%。較佳地，通過調(diào)節(jié)TiO2的含量來調(diào)節(jié)該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的居里溫度的大小。較佳地，x，y的取值范圍為：0.4<x<0.5，0.5<y<0.6，且x+y=1。本專利技術(shù)由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：1）本專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料使用Fe2O3、CuO、ZnO以及TiO2作為原料，其使用的原料比傳統(tǒng)的NiZn鐵氧體便宜；2）本專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料在空氣中就能燒結(jié)，其工藝比傳統(tǒng)的MnZn鐵氧體簡(jiǎn)單；3）本專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料的磁導(dǎo)率在居里溫度附近的變化速率高達(dá)1400/℃，因此其對(duì)溫度的靈敏度比傳統(tǒng)的NiZn鐵氧體和MnZn鐵氧體高；4）本專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其居里溫度的大小可通過調(diào)節(jié)TiO2的含量來調(diào)節(jié)，因而簡(jiǎn)單方便，能符合各種居里溫度要求，為高精度器件的設(shè)計(jì)帶了很大的方便。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料的制備方法的流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)提出的高靈敏度熱敏鐵氧體材料及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本專利技術(shù)實(shí)施例的目的。本專利技術(shù)提出的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其分子式為：CuxZnyTizFe1.97O4，其中，x，y，z表示各主要金屬元素的添加比例，x:y的取值范圍為2:3～1:1，且x+y=1；0.03≤z≤0.05。作為優(yōu)選的，x，y的取值范圍為：0.4<x<0.5，0.5<y<0.6，且x+y=1。制備該高靈敏度熱敏鐵氧體材料所使用的原料為：純度大于99%的Fe2O3，純度大于99%的CuO，純度大于99%的ZnO以及純度大于99%的TiO2；且各成分的重量比為：Fe2O3：62～66%，CuO：13.3～16.7%，ZnO：16.7～20.5%，TiO2：1.0～1.7%。本專利技術(shù)提供的高靈敏度熱敏鐵氧體材料所使用的原料比傳統(tǒng)的NiZn鐵氧體便宜，不需使用Ni，因而大大節(jié)約了成本。在上述組成范圍，如果Fe2O3不足62%，則會(huì)發(fā)生初始磁導(dǎo)率偏低的不適宜情況，而如果Fe2O3超過66%，則會(huì)發(fā)生品質(zhì)因素降低，難以燒熟的不適宜情況。如果C本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的分子式為：CuxZnyTizFe1.97O4，其中，x，y，z表示各主要金屬元素的添加比例，x:y的取值范圍為2:3～1:1，且x+y=1；0.03≤z≤0.05。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，該高靈敏度熱敏鐵氧體材
料的分子式為：CuxZnyTizFe1.97O4，其中，x，y，z表示各主要金屬元素的添加
比例，x:y的取值范圍為2:3～1:1，且x+y=1；0.03≤z≤0.05。
2.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，x，y的取
值范圍為：0.4<x<0.5，0.5<y<0.6，且x+y=1。
3.如權(quán)利要求2所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，該高靈敏
度熱敏鐵氧體材料的居里溫度的大小在20～100℃范圍內(nèi)變化。
4.如權(quán)利要求3所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，該高靈敏
度熱敏鐵氧體材料的磁導(dǎo)率在居里溫度附近的變化速率高達(dá)1400/℃。
5.如權(quán)利要求4所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，該高靈敏
度熱敏鐵氧體材料的原料為：純度大于99%的Fe2O3，純度大于99%的CuO，純
度大于99%的ZnO以及純度大于99%的TiO2；且各成分的重量比為：
Fe2O3：62～66%，CuO：13.3～16.7%，ZnO：16.7～20.5%，TiO2：1.0～1.7%。
6.如權(quán)利要求5所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料，其特征在于，通過調(diào)節(jié)
TiO2的含量來調(diào)節(jié)該高靈敏度熱敏鐵氧體材料的居里溫度的大小。
7.一種如權(quán)利要求1所述的高靈敏度熱敏鐵氧體材料的制備方法，其特征
在于，包括如下步驟：
配料：將純度大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪南東，顏鑠清，吳雨峰，李啟凡，馮則坤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江粉磁材武漢技術(shù)研發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42