CN103803960A

CN103803960A - 一种永磁铁氧体材料制备方法

Info

Publication number: CN103803960A
Application number: CN201310751878.4A
Authority: CN
Inventors: 王常蕾; 王颖泉; 连江滨; 刘辉; 滕阳民
Original assignee: Beikuan Magnetic-Material Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beikuan Magnetic-Material Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明公开了一种永磁铁氧体材料制备方法，包括：按永磁铁氧体主相MO·nFe₂O₃摩尔比进行称量配置原料，其中M表示SrCO₃，n表示Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比且n的取值为5.5～6.0，在所述原料中加入的一次添加剂为SiO₂、CaCO₃或Bi₂O₃中的至少一种；将加入一次添加剂的所述原料经过混料、预烧及粉碎后，再经过湿压成型制得所述永磁铁氧体材料。本发明通过混料工艺及纳米添加剂的应用，对永磁体材料微观结构进行优化，从而提供一种混合料化学均匀性好、致密度较高、能耗较低、无稀土元素添加的高性能烧结永磁铁氧体材料的制备方法。

Description

一种永磁铁氧体材料制备方法

技术领域

本发明涉及一种永磁铁氧体材料制备方法，属于铁氧体材料技术领域。

背景技术

永磁铁氧体材料在电子行业、家用电器和电机设备等领域有着广泛的应用。随着科技的发展，电子设备向小型化、轻型化、薄型化发展，给永磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求。稀土元素的添加，为开发高性能永磁铁氧体磁性材料提供了有效的途径，但近几年稀土价格上涨，利用La、Co等稀土元素开发高性能永磁铁氧体会使生产成本增加，不利于企业经济效益的提高。

永磁铁氧体是由于各原料粉末颗粒间发生固相反应而成相，原料颗粒细小，混合料化学均匀性好、致密度高是固相反应能充分进行的重要条件。烧结永磁铁氧体的混料分为湿混工艺和干混工艺。湿混工艺是将原料投入湿式球磨机或砂磨机中进行混料、预烧、烧结，能使各种原料混合更均匀，产品性能较高，但该工艺存在产量低、能耗大的缺陷；干混工艺是用干式强混机将各种原料进行混合，预烧，烧结，这种工艺由于原料受潮、流动性差等因素使混合料化学均匀性差，产品矫顽力低，无法获得较高的磁性能。

发明内容

本发明提出了一种永磁铁氧体材料制备方法，以解决现有的永磁铁氧体烧结技术中存在的混合料化学均匀性较差、致密度较低、能耗和成本较高、磁性能较低的问题。为此，本发明提出了如下的技术方案：

一种永磁铁氧体材料制备方法，包括：

按永磁铁氧体主相MO·nFe₂O₃摩尔比进行称量配置原料，其中M表示SrCO₃，n表示Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比且n的取值为5.5～6.0，在所述原料中加入的一次添加剂为SiO₂、CaCO₃或Bi₂O₃中的至少一种；

将加入一次添加剂的所述原料经过混料、预烧及粉碎后，再经过湿压成型制得所述永磁铁氧体材料。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过混料工艺及纳米添加剂的应用，对永磁体材料微观结构进行优化，从而提供一种混合料化学均匀性好、致密度较高、能耗较低、无稀土元素添加的高性能烧结永磁铁氧体材料的制备方法。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的具体实施方式提供了一种永磁铁氧体材料制备方法，其原理是在混料时对反应原料、添加剂进行细化、致密，以减少原料颗粒半径同时增加颗粒之间的接触面积，这样反应物之间扩散距离变短，固相反应充分，生成的预烧料中铁氧体相纯度高。二次添加剂采用纳米氧化物控制烧结过程中的动力学反应，这是由于纳米材料的比表面积大，具有很高的表面能和固相反应活性，在较低的温度下，便有强的烧结能力，可提高磁性能。

本具体实施方式提供的永磁铁氧体材料制备方法具体包括以下的步骤：

步骤1，按照永磁铁氧体主相MO·nFe₂O₃摩尔比进行称量配置原料，其中Fe₂O₃纯度≧99.2%，M表示SrCO₃且纯度≧98.0%，在原料中加入的一次添加剂为SiO₂、CaCO₃或Bi₂O₃中的至少一种；

步骤2，将原料放入强混机中混料3～10分钟，将混合料再装入振动磨矿机混料1～5分钟；

步骤3，将经过混料后的原料造球，并在空气中进行预烧，预烧温度为1150～1250℃，保温1～4h；

步骤4，将经过预烧后的原料通过球磨机进行粉碎，获得粗粉，并对所述粗粉进行粒级筛分，粗粉粒度为1～6um；

步骤5，在所述粗粉中加入二次添加剂并采用球磨机进行细磨，以水为分散介质，获得细磨料浆，料浆烘干后粉体粒度为0.5～1.0um；

步骤6，将经过粉碎后的原料采用离心方式进行脱水处理，调节料浆浓度在70%～80%之间，然后进行磁场成型，磁场强度为8000Oe，压强为5MPa；

步骤7，将经过湿压成型所得永磁铁氧体材料在空气中进行烧结，温度1100～1250℃之间，保温1～4h，获得烧结磁块。

具体的，在步骤1中，配料时Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比为n=5.5～6.0，一次添加剂SiO₂=0.1～0.6wt%，CaCO₃=0.1～0.5wt%，Bi₂O₃=0.1～0.5wt%。

在步骤2中，磨矿机通过安装在电机轴端的偏心锤高速旋转，形成一定频率的振荡、冲击力，使磨盘内的冲击块对物料撞击、碾压和研磨，使物料达到细化、致密的目的。

在步骤5中，细磨时还加入下列添加剂中的一种或两种以上：SiO₂=0.1～0.5wt%，CaCO₃=0.7～1.2wt%，纳米级或微米级Al₂O₃=0～0.7wt%，H₃BO₃=0～0.5wt%，高岭土=0～1.0wt%，SrSO₄=0～1.2wt%，葡萄糖酸钙=0～0.8wt%，Bi₂O₃=0.1～0.5wt%。其中纳米级氧化铝粉末粒径40～100nm，微米级氧化铝粉末粒径1.8～2.2um。

采用本具体实施方式提供的技术方案，在材料制备过程中对制粉工艺进行了改进，混料过程中利用磨矿机对原材料细化、致密，促进了固相反应的进行，使铁氧体相纯度增大；采用纳米添加剂提高材料的磁性能，二次添加加入纳米A_l2O₃可同时提高剩磁和内禀矫顽力，在无稀土元素添加的条件下获得较高的磁性能Br≥405mT，jHc≥320KA/m，(BH)max≥31.7KJ/m³，在实际生产中降低了成本，能够显著提高经济效益。

下面通过具体的实施例对本发明提出的永磁铁氧体材料制备方法作详细说明。

实施例1：

配料：根据Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比n=5.8进行主料配制，一次添加剂SiO₂=0.3%wt，CaCO₃=0.2wt%，其中Fe₂O₃纯度≥99.2%，SrCO₃纯度≥98.0%。

混料：将称量好的原料放入强混机中混料5分钟。将混合料装入振动磨矿机混料3分钟。

预烧：将混料工序所得的原料粉末造球，在空气中进行预烧，预烧温度1200℃，保温2h。

粗粉碎：将预烧料用球磨机进行粉碎，获得粗粉，同时进行粒级筛分，粗粉粒度接近4um。

细磨：将粗粉碎所得粗粉加入二次添加剂采用球磨机进行细磨，以水为分散介质，获得细磨料浆，料浆烘干后粉体平均粒度为0.75um。二次添加剂及其质量分数：SiO₂=0.3wt%，CaCO₃=1.0wt%，纳米Al₂O₃=0.3wt%，H₃BO₃=0.1wt%，葡萄糖酸钙=0.6wt%。

湿压成型：将二次球磨所得的料浆采用离心方式进行脱水处理，调节料浆浓度在70%～80%之间，然后进行磁场成型，磁场强度8000Oe，压强为5MPa。压制成型后的毛坯是直径35.2mm，高度15mm的圆柱体。

烧结：将湿压成型所得毛坯在空气中进行烧结，烧结温度1210℃，保温2h，获得烧结磁块。

磨加工：采用自动磨床将烧结磁体上下表面进行打磨。

最后得到永磁铁氧体样品性能：Br=415mT，Hcb=298KA/m，Hcj=320KA/m，(BH)max=32.6KJ/m³。

实施例2：

配料：根据Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比n=5.8进行主料配制，一次添加剂SiO₂=0.3%wt。其中Fe₂O₃纯度≥99.2%，SrCO₃纯度≥98.0%。

预烧：将混料工序所得的原料粉末造球，在空气中进行预烧，预烧温度1170℃，保温2h。

细磨：将粗粉碎所得粗粉加入二次添加剂采用球磨机进行细磨，以水为分散介质，获得细磨料浆，料浆烘干后粉体平均粒度为0.75um。二次添加剂及其质量分数：SiO₂=0.3wt%，CaCO₃=1.1wt%，纳米Al₂O₃=0.3wt%，H₃BO₃=0.1wt%，葡萄糖酸钙=0.6wt%。

磨加工：采用自动磨床将烧结磁体上下表面进行打磨。

最后得到永磁铁氧体样品性能：Br=405mT，Hcb=299KA/m，Hcj=332KA/m，(BH)max=31.7KJ/m³。

实施例3：

配料：根据Fe₂O₃与SrCO₃的摩尔比n=5.8进行主料配制，一次添加剂SiO₂=0.3%wt，Bi₂O₃=0.3wt%。其中Fe₂O₃纯度≥99.2%，SrCO₃纯度≥98.0%。

预烧：将混料工序所得的原料粉末造球，在空气中进行预烧，预烧温度1180℃，保温2h。

细磨：将粗粉碎所得粗粉加入二次添加剂采用球磨机进行细磨，以水为分散介质，获得细磨料浆，料浆烘干后粉体平均粒度为0.75um。二次添加剂及其质量分数：SiO₂=0.3wt%，CaCO₃=1.0wt%，纳米Al₂O₃=0.3wt%，葡萄糖酸钙=0.6wt%。

磨加工：采用自动磨床将烧结磁体上下表面进行打磨。

最后得到永磁铁氧体样品性能：Br=410mT，Hcb=296KA/m，Hcj=320KA/m，(BH)max=32.3KJ/m³。

对比例1：

将实施例1的细磨过程中二次添加0.3wt%的纳米级氧化铝改为微米级氧化铝，其余条件与实施例1条件一致。最后获得永磁铁氧体样品性能：Br=410mT，Hcb=289KA/m，Hcj=313KA/m，(BH)max=32.1KJ/m³。

对比例2：

将实施例1的混料过程中用强混机混好的料直接造球预烧，不经磨矿机致密，其余条件与实施例1条件一致。最后获得永磁铁氧体样品性能：Br=405mT，Hcb=289KA/m，Hcj=307KA/m，(BH)max=31.6KJ/m³。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种永磁铁氧体材料制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一次添加剂中，SiO₂按重量百分比为0.1～0.6%，CaCO₃按重量百分比为0.1～0.5%，Bi₂O₃按重量百分比为0.1～0.5wt%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混料包括将所述原料在强混机中混料3～10分钟，再装入振动磨矿机中混料1～5分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预烧包括将经过混料后的原料造球，并在空气中进行预烧，预烧温度为1150～1250℃，保温1～4h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉碎包括将经过预烧后的原料通过球磨机进行粉碎，获得粗粉，并对所述粗粉进行粒级筛分，粗粉粒度为1～6um。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粉碎还包括在所述粗粉中加入二次添加剂并采用球磨机进行细磨，以水为分散介质，获得细磨料浆，料浆烘干后粉体粒度为0.5～1.0um。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述二次添加剂包括SiO₂、CaCO₃、纳米级或微米级Al₂O₃、H₃BO₃、高岭土，SrSO₄、葡萄糖酸钙或Bi₂O₃中的至少一种，所述二次添加剂按重量百分比为SiO₂=0.1～0.5%、CaCO₃=0.1～0.5%、Al₂O₃=0～0.7%、H₃BO₃=0～0.5wt%、高岭土=0～1.0%，SrSO₄=0～1.2%，葡萄糖酸钙=0～0.8%，Bi₂O₃=0.1～0.5%。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述纳米级Al₂O₃的粉末粒径为40～100nm，所述微米级Al₂O₃的粉末粒径1.8～2.2um。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿压成型包括将经过粉碎后的原料采用离心方式进行脱水处理，调节料浆浓度在70%～80%之间，然后进行磁场成型，磁场强度为8000Oe，压强为5MPa。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将经过湿压成型所得永磁铁氧体材料在空气中进行烧结，温度为1100～1250℃，保温1～4h，获得烧结磁块。