CN100368344C

CN100368344C - 一种各向异性永磁铁氧体的制备方法

Info

Publication number: CN100368344C
Application number: CNB2006100356986A
Authority: CN
Inventors: 曾德长; 余红雅; 刘正义; 钟喜春; 张亚辉; 谢金强; 赵杰; 刘鹏
Original assignee: Jqm Magnetic Systems (guangdong) Co Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: Jqm Magnetic Systems (guangdong) Co Ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: CN1861547A

Abstract

本发明公开了一种各向异性永磁铁氧体的制备方法，包括将铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉、压制成型、烧结，其中所述聚合物粘结剂含有60～75%(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和25～40%(质量)的硬脂酸锌。本发明所采用的聚合物粘结剂的粘结性和润滑性较好，是环境友好物质，在生产过程中对人体无害，对环境污染很小；所制备的各向异性永磁铁氧体的磁性能高，已经接近于同级磁粉的湿法水平，剩磁达到湿法产品的96.9%，最大磁能积达到湿法产品的93.8%，磁感矫顽力和内禀矫顽力均达到湿法产品的100%以上；使用本发明能大幅度降低干法生产各向异性永磁铁氧体产品的生产成本。

Description

一种各向异性永磁铁氧体的制备方法

技术领域

本发明涉及永磁铁氧体的制备方法，特别涉及一种各向异性永磁铁氧体的制备方法。

背景技术

各向异性永磁铁氧体的传统成型方法有湿法成型和干法成型两种。传统的湿法成型以水为粘结剂和润滑剂，其产品性能高且稳定；但由于湿法成型在加压过程中必须除去模具中的大部分水分，而且压制成型的毛坯必须干燥后才能进入烧结工序，因此存在着成型时间长、生产效率低、成品率低、成型装置的模具结构复杂、难以实现自动化规模生产的缺点。传统的干法成型使用固态的粘结剂，如硬脂酸钙、硬脂酸钡、萘、聚乙烯醇、樟脑等；硬脂酸钙在常温下不挥发、无气味、润滑性很好，但粘结性不佳、压制成型的毛坯机械强度差、烧结后产生的残留物质会降低产品的磁性能；硬脂酸钡类似于硬脂酸钙，但润滑性略差；萘具有鳞片状结晶，很难与磁粉高度弥散而均匀混合，磁体中气孔较多，取向度不佳；聚乙烯醇潮湿时粘结性很强但润滑性很差，干燥时容易使磁粉聚集成团，无粘结性；樟脑具有良好的润滑性和粘结性，是最常用的粘结剂，但是樟脑的挥发性和刺激性都很强且对人体有害，大剂量的接触可造成心脏活动麻痹以至引起严重的痉挛。此外，采用相同等级的磁粉，干法成型的产品磁性能较差，一般只有湿法成型产品的80～90％。若要提高干法成型的产品磁性能，就要使用价格昂贵的高等级磁粉，大幅提高了生产成本。

申请号为200510033577的专利申请“一种聚合物粘结成型烧结各向异性永磁铁氧体的方法”公开了一种将铁氧体粉料与占原料总重量0.1～3.0％的聚合物粘结剂混合后，压制成型、烧结得到各向异性永磁铁氧体的方法。但是这种方法仅利用聚合物粘结剂本身的润滑性来达到减小粒子间摩擦系数的目的。聚合物在熔融状态下同时具有粘结性和润滑性，这两者是相互矛盾的。当温度低时，聚合物的粘结性强于润滑性，这不利于磁性粒子的取向。随着温度的升高，聚合物分子间距离变大，分子间的摩擦力减小，流动性增强，润滑作用显著。但是，当温度超过某一值后，由于聚合物粘结性显著降低，其在铁氧体粉末上的附着性变差，其润滑性也相对降低。因此，单独使用聚合物粘结剂难以在获得一定粘结性的同时，让所有的磁性粒子在磁场作用下取向排列，导致该方法制备的各向异性永磁铁氧体的综合磁性能(最大磁能积)达不到湿法成型的高水平。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、磁性能高、成本低的各向异性永磁铁氧体的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种各向异性永磁铁氧体的制备方法，包括将铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉、压制成型、烧结，其中所述聚合物粘结剂含有60～75％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和25～40％(质量)的硬脂酸锌。

所述聚合物粘结剂优选60～70％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和30～40％(质量)的硬脂酸锌。

所述聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物，在120～200℃范围内有熔点峰，在200～700℃范围内稳定分解。

所述聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物的粒径＜14μm；所述硬脂酸锌的粒径＜75μm。

所述硬脂酸锌具有层状晶体结构，熔点约为130℃。所述硬脂酸锌的层状晶体结构是由脂肪酸根端甲基向外靠范德华力叠加而成；由于层间作用力小，层与层容易相互滑动和脱开；因此硬脂酸锌容易粉碎，具有滑腻感。在所述聚合物粘结剂中添加硬脂酸锌，可以显著降低铁氧体粉料的摩擦系数；而且，硬脂酸锌在烧结过程中会分解成Zn、CO₂和H₂O，是环境友好的物质。

所述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉，聚合物粘结剂占混合物总质量的0.8～2.0％，优选聚合物粘结剂占混合物总质量的1.2～1.4％。

所述铁氧体粉料为六角晶磁铅石型铁氧体粉料MO·6Fe₂O₃，其中M选自Sr、Ba、Pb中的一种元素；优选锶铁氧体粉料SrFe₁₂O₁₉。铁氧体粉料可采用二次研磨、烘干、破碎，粒度优选为0.9～1.1μm。

所述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉，是将铁氧体粉料与聚合物粘结剂充分混合，过120～200目筛，并用机械装置进行分散处理得到混合物。

所述压制成型，是将上述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉后的混合物加热至100～160℃，优选120～140℃；同时也将模具加热到120～180℃，优选140～160℃；将所述混合物填充到模具中，在外加6～8kOe磁场下，施加60MPa以上的压力压制成型得到毛坯件。

所述烧结，是将上述压制成型后的毛坯件在1200～1280℃下空气中烧结0.5～2小时，缓冷出炉，得到各向异性永磁铁氧体。烧结温度优选1240～1260℃，烧结时间优选1～1.5小时。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明所采用的聚合物粘结剂的粘结性和润滑性较好，是环境友好物质，在生产过程中对人体无害，对环境污染很小。

(2)本发明所制备的各向异性永磁铁氧体的磁性能高，已经接近于同级磁粉的湿法水平，剩磁达到湿法产品的96.9％，最大磁能积达到湿法产品的93.8％，磁感矫顽力和内禀矫顽力均达到湿法产品的100％以上。

(3)使用本发明能大幅度降低干法生产各向异性永磁铁氧体产品的生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)将65％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和35％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂，所述聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物可从市场购得。

(2)将六角晶磁铅石型铁氧体粉料SrFe₁₂O₁₉，经过二次研磨、烘干、破碎后，使其粒度在0.9～1.1μm。

(3)将占混合物总质量1.2％的上述聚合物粘结剂与上述铁氧体粉料充分混合90min，过120～200目筛，并用机械装置进行分散处理后。

(4)将上述分散处理后的混合物加热至125℃；同时也将模具加热到145℃，将上述加热后的混合物填充到加热后的模具中，在外加6～8kOe磁场下，施加60MPa以上的压力压制成型得到毛坯件。

(5)将上述压制成型后的毛坯件在1240～1260℃下空气中烧结1～1.5小时后，缓冷出炉，得到各向异性永磁铁氧体产品。

实施例2

步骤1中，将60％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和40％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂；其它同实施例1。

实施例3：

步骤1中，将70％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和30％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂；其它同实施例1。

实施例4：

步骤1中，将75％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和25％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂；其它同实施例1。

实施例5：

步骤3中，将占混合物总质量1.4％的聚合物粘结剂与铁氧体粉料充分混合；其它同实施例1。

实施例6：

步骤3中，将占混合物总质量1.8％的聚合物粘结剂与铁氧体粉料充分混合；其它同实施例1。

实施例7：

步骤4中，将混合物加热至135℃，同时也将模具加热到155℃；其它同实施例2。

比较例1：

湿法制备各向异性永磁铁氧体。将与实施例1相同的六角晶磁铅石型铁氧体粉料SrFe₁₂O₁₉加水经过二次研磨成含水量为37％左右，粒度为1.06～1.11μm的料浆；把料浆放入模具型腔内，常温下在6～8kOe的取向磁场下，施加60MPa以上的压力压制成型；在1240～1260℃空气中烧结1～1.5小时后，缓冷出炉。

比较例2：

步骤1中，将90％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和10％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂；其它同实施例1。

比较例3：

步骤1中，将50％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和50％(质量)的硬脂酸锌充分混合得到聚合物粘结剂；其它同实施例1。

比较例4：

步骤3中，将占混合物总质量0.4％的聚合物粘结剂与铁氧体粉料充分混合；其它同实施例1。

比较例5：

步骤4中，将混合物加热至115℃，同时也将模具加热到135℃；其它同实施例2。

比较例6：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为90％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和10％(质量)的二硫化钼；其它同实施例1。

比较例7：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为80％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和20％(质量)的二硫化钼；其它同实施例1。

比较例8：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为70％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和30％(质量)的二硫化钼；其它同实施例1。

比较例9：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物；其它同实施例1。

比较例10：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为65％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物，34％(质量)的硬脂酸锌，1％(质量)的二硫化钼；其它同实施例1。

比较例11：

步骤1中，采用的聚合物粘结剂为65％(质量)的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物，33％(质量)的硬脂酸锌，2％(质量)的二硫化钼；其它同实施例1。

表1实施例1～7和比较例1～11所制得产品的磁性能比较情况

	Br(Gs)	H<sub>cb</sub>(Oe)	H<sub>cj</sub>(Oe)	(BH)<sub>max</sub>(MGOe)
	Br(Gs)	H<sub>cb</sub>(Oe)	H<sub>cj</sub>(Oe)	(BH)<sub>max</sub>(MGOe)	实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7比较例1比较例2比较例3比较例4比较例5比较例6比较例7比较例8比较例9比较例10比较例11	387538473834378037893796375839993650371735513613337631263206364536993617	262226202662271427592822289326052721256028322924240022062471276229402994	269727332753283728812975298826922893271730753053255530062933293331673250	3.643.583.533.443.443.403.463.883.193.302.943.052.631.732.243.143.283.11

永磁铁氧体的基本特性常用Br(剩余磁场)、Hcb(磁感矫顽力)、Hcj(内禀矫顽力)和(BH)max(最大磁能积)四个指标来表示，其中(BH)max是衡量永磁铁氧体性能的最基本指标。从表1的结果可以看出，本发明制备的各向异性永磁铁氧体的磁性能较高。其中，实施例1样品的剩磁已达到湿法产品(比较例1)的96.9％，最大磁能积达到湿法产品的93.8％，而且磁感矫顽力和内禀矫顽力均达到湿法产品的水平。与未加入硬脂酸锌的粘结剂(比较例9)相比较，尽管实施例1样品的磁感矫顽力降低5.3％，内禀矫顽力降低8.8％，但是剩磁提高了6.3％，最大磁能积提高了15.9％，因此综合评价磁体的性能是明显提高的。

Claims

1.一种各向异性永磁铁氧体的制备方法，包括将铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉、压制成型、烧结，其特征在于：所述聚合物粘结剂含有60～75质量％的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和25～40质量％的硬脂酸锌；所述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉，聚合物粘结剂占混合物总质量的0.8～2.0％；所述压制成型是将上述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉后的混合物加热至100～160℃；同时也将模具加热到120～180℃；将所述混合物填充到模具中，在外加6～8kOe磁场下，施加60MPa以上的压力压制成型得到毛坯件；所述烧结是将所述压制成型后的毛坯件在1200～1280℃空气中烧结0.5～2小时，缓冷出炉，得到各向异性永磁铁氧体。

2.根据权利要求1所述的各向异性永磁铁氧体的制备方法，其特征在于：所述聚合物粘结剂含有60～70质量％的聚酰胺、聚乙烯及含氟聚乙烯的共聚物和30～40质量％的硬脂酸锌。

3.根据权利要求1所述的各向异性永磁铁氧体的制备方法，其特征在于：所述铁氧体粉料与聚合物粘结剂混合制粉，聚合物粘结剂占混合物总质量的1.2～1.4％。

4.根据权利要求1所述的各向异性永磁铁氧体的制备方法，其特征在于：所述铁氧体粉料为六角晶磁铅石型铁氧体粉料MO.6Fe₂O₃，其中M选自Sr、Ba、Pb中的一种元素。