本發明涉及納米軟磁鐵氧體技術領域，尤其涉及一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體及其制備方法。
背景技術：
綠色照明是指通過提高照明電器和系統的效率來節約能源，通過減少發電排放的大氣污染物和溫室氣體來保護環境，從而達到改善生活質量、提高工作效率、營造現代光文化的目的。綠色照明不只是簡單的節能和節約電費的經濟效益問題，而是將認識提高到節約能源、保護環境的高度，更加著眼于資源的利用和環境保護。當前市場上最優質的光源當數高頻無極燈和發光二極管(led)，兩者都離不開高性能的鐵氧體磁芯，由于電阻率高、渦流損耗小、的特性，鎳鋅鐵氧體材料成為綠照明領域常用的功能材料之一。雖然鎳鋅鐵氧體具有高頻，電阻率高的優點，但是其在低溫無法保證較高的磁導率，且損耗較大，因此，對鎳鋅軟磁鐵氧體的性能改進是目前急需解決的問題。
近年來隨著研究的不斷深入，制備工藝的不斷改進，鐵氧體粉體特別是納米粉體制備工藝取得快速發展，涌現出如高能球磨法、溶膠-凝膠-自蔓延燃燒法、濕法如水熱法、化學共沉淀法等多種工藝路線。但是目前工藝制得綠色照明用軟磁鐵氧體的性能不是特別理想，損耗率及適用溫度范圍等無法很好的滿足綠色照明領域對鐵氧體材料的要求，工藝大多復雜，成本高。本發明基于微乳液法，對鎳鋅鐵氧體制備工藝進行改進，旨在尋求一種簡單、高效且制品滿足實際使用要求的軟磁鐵氧體的制備工藝。
技術實現要素：
本發明提出了一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體及其制備方法，拓寬了鐵氧體材料適用溫域范圍，提高了低溫條件下的電磁性能，降低了磁芯損耗，滿足了綠色照明的使用要求。
本發明提出的一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體的制備方法，包括如下步驟：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：40-50份硝酸鐵、10-25份硝酸鋅、5-15份硝酸鎳、3-8份硝酸銅；
s3、另取混合液依次加入0.5-1mol/l氫氧化鈉和濃度為20-30wt％氨水，攪拌得到乳液2；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12-16h，離心洗滌，干燥得到物料1；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為100-300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體。
優選地，s1中，混合液中溶劑和助劑的體積比為10：1-3，溶劑與表面活性劑的體積重量比ml：g為100：1-3。
優選地，s1中，溶劑為甲苯或/或環己烷，助劑為正己醇，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、異辛基苯基聚氧乙烯醚中的一種或兩種以上混合物。
優選地，s2中，主料與混合液摩爾體積比mol：ml為10-15：1，混合液與蒸餾水的體積比為2-4：1。
優選地，s3中，氫氧化鈉、氨水、混合液的體積比為4-5：8-12：100。
優選地，s4中，乳液1與乳液2的體積比為1：1-1.3。
本發明中乳液1需緩慢滴加，控制滴加速度為3-5ml/min，滴加后進行強烈攪拌使乳液1和乳液2均勻混合并反應完全，反應完成后，將反應液用無水乙醇進行離心洗滌，以除去殘留在產物表面活性劑和有機溶劑。
本發明中球磨可采用干法球磨或濕法球磨。
優選地，s5中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為3-5：1-3：0.5-1：0.3-0.5：0.3-0.5；優選地，碳酸鈣和二氧化硅的重量比為1：1。
優選地，s5中，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.05-0.1。
優選地，燒結溫度為850-930℃，燒結時間為6-8h。
優選地，在850-900℃下保溫燒結4-6h，然后升溫900-930℃保溫燒結2-3h。
本發明提出的一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由綠色照明用納米軟磁鐵氧體的制備方法制得。
本發明以微乳液法為基礎，在鎳鋅鐵氧體中添加了銅離子，同時采用多組分參雜，并控制各部工藝參數對鎳鋅鐵氧體性能晶型改進；其中，銅離子的加入替換了部分鐵離子，使得燒結溫度降低、密度增大，磁矩增加，但是cuo添加量過大時，由于過燒使密度下降、氣孔增多，導致磁導率下降，同時過多的cuo析出在晶粒邊界上，引起晶粒畸變，致使磁導率降低，因此需嚴格控制銅離子添加量；氧化鈷、五氧化二釩配合，利用鈷離子和亞鐵離子產生叵明伐效應，鈷離子沿各磁疇自發磁化方向有序擴散，形成局域性感生單軸各向異性，同時五氧化二釩促使晶粒均勻、連續生長，可促進材料的晶粒生長、致密化并降低損耗，拓寬了鎳鋅鐵氧體的溫域，尤其是低溫條件下的低損耗和電磁性能；碳酸鈣在高溫下與二氧化硅生成偏硅酸鈣，具有很高的電阻率，提高了晶界電阻率，抑制了渦流損耗，二氧化鈦和氧化鈷抵消鐵離子的各向異性，使鐵氧體的各向異性值趨近于零，提高低溫條件下的磁導率，矯頑力磁滯損耗也有所下降。
本發明工藝中優化了乳化液組分，以溶劑、助劑和表面活劑配合，將主料和堿液分別乳化，兩者在納米微球中進行反應，細化了鐵氧體粉末顆粒，為后期研磨和燒結打好基礎，使參雜料更好的滲入鐵氧基體中，同時控制燒結工藝步驟，促進鐵氧體的傳質和燒結，加速晶粒生長，進一步提高產品的低溫磁導率和溫域范圍，有效降低磁芯損耗。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例1
一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：40份硝酸鐵、25份硝酸鋅、5份硝酸鎳、8份硝酸銅；
s3、另取混合液依次加入0.5mol/l氫氧化鈉和濃度為30wt％氨水，攪拌得到乳液2；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為100nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體。
實施例2
一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；其中，混合液中溶劑和助劑的體積比為10：1，溶劑與表面活性劑的體積重量比ml：g為100：3，溶劑為甲苯，助劑為正己醇，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：50份硝酸鐵、10份硝酸鋅、15份硝酸鎳、3份硝酸銅；其中，主料與混合液摩爾體積比mol：ml為10：1，混合液與蒸餾水的體積比為2：1；
s3、另取混合液依次加入1mol/l氫氧化鈉和濃度為20wt％氨水，攪拌得到乳液2；其中，氫氧化鈉、氨水、混合液的體積比為4：8：100；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；其中，乳液1與乳液2的體積比為1：1；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體；其中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為3：1：0.5：0.3：0.5，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.05，燒結溫度為850℃，燒結時間為8h。
實施例3
一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；其中，混合液中溶劑和助劑的體積比為10：3，溶劑與表面活性劑的體積重量比ml：g為100：1，溶劑為環己烷，助劑為正己醇，表面活性劑為十二烷基磺酸鈉；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：45份硝酸鐵、20份硝酸鋅、10份硝酸鎳、5份硝酸銅；其中，主料與混合液摩爾體積比mol：ml為15：1，混合液與蒸餾水的體積比為4：1；
s3、另取混合液依次加入1mol/l氫氧化鈉和濃度為20wt％氨水，攪拌得到乳液2；其中，氫氧化鈉、氨水、混合液的體積比為5：12：100；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；其中，乳液1與乳液2的體積比為1：1.3；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體；其中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為5：3：1：0.5：0.3，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.1，燒結溫度為930℃，燒結時間為6h。
實施例4
一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；其中，混合液中溶劑和助劑的體積比為10：2，溶劑與表面活性劑的體積重量比ml：g為100：2，溶劑為甲苯，助劑為正己醇，表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：45份硝酸鐵、20份硝酸鋅、10份硝酸鎳、5份硝酸銅；其中，主料與混合液摩爾體積比mol：ml為12：1，混合液與蒸餾水的體積比為3：1；
s3、另取混合液依次加入1mol/l氫氧化鈉和濃度為20wt％氨水，攪拌得到乳液2；其中，氫氧化鈉、氨水、混合液的體積比為4.5：10：100；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；其中，乳液1與乳液2的體積比為1：1.2；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體；其中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為4：2：0.8：0.4：0.4，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.08，在880℃下保溫燒結6h，然后升溫930℃保溫燒結2h。
實施例5
一種綠色照明用納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、將溶劑、助劑和表面活劑在微波條件下混合均勻得到混合液；其中，混合液中溶劑和助劑的體積比為10：2，溶劑與表面活性劑的體積重量比ml：g為100：2，溶劑為甲苯，助劑為正己醇，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；
s2、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，加入混合液攪拌混合得到乳液1，主料按摩爾份數包括：45份硝酸鐵、20份硝酸鋅、10份硝酸鎳、5份硝酸銅；其中，主料與混合液摩爾體積比mol：ml為12：1，混合液與蒸餾水的體積比為3：1；
s3、另取混合液依次加入1mol/l氫氧化鈉和濃度為20wt％氨水，攪拌得到乳液2；其中，氫氧化鈉、氨水、混合液的體積比為4.5：10：100；
s4、將乳液1滴加至乳液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；其中，乳液1與乳液2的體積比為1：1.2；
s5、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體；其中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為4：2：0.8：0.4：0.4，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.08，在900℃下保溫燒結4h，然后升溫930℃保溫燒結3h。
對照例
一種納米軟磁鐵氧體，由如下步驟制得：
s1、按配比將主料和蒸餾水混合均勻，得到溶液1，主料按摩爾份數包括：45份硝酸鐵、20份硝酸鋅、10份硝酸鎳、5份硝酸銅；其中，主料與蒸餾水摩爾體積比mol：ml為12：0.3，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；
s2、將1mol/l氫氧化鈉和濃度為20wt％氨水，攪拌得到溶液2；其中，氫氧化鈉、氨水的體積比為4.5：10；
s3、將溶液1滴加至溶液2中，攪拌，靜置陳化12h，離心洗滌，干燥得到物料1；其中，溶液1與溶液2的體積比為1：1.2；
s4、將氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅混合均勻后，球磨至粒徑為300nm，加入物料1混合均勻，壓制成型，燒結后冷卻得到綠色照明用納米軟磁鐵氧體；其中，氧化鈷、五氧化二釩、二氧化鈦、碳酸鈣和二氧化硅的重量比為4：2：0.8：0.4：0.4，物料1與氧化鈷的重量比為100：0.08，在900℃下保溫燒結4h，然后升溫930℃保溫燒結3h。
將實施4-5制得的綠色照明用納米軟磁鐵氧體與對照例制得納米軟磁鐵氧體進行性能測試，測試結果如下表所示：
從測試數據可以看出，本發明以微乳液法為基礎，在鎳鋅鐵氧體中添加了銅離子，同時采用多組分參雜，優化了乳化液組分，以溶劑、助劑和表面活劑配合，大大拓寬了鐵氧體材料適用溫域范圍，提高了低溫條件下的電磁性能，降低了磁芯損耗，促進鐵氧體的傳質和燒結，加速晶粒生長，致密化，提高了制品的密度，滿足了綠色照明的使用要求。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。