TWI758224B

TWI758224B - 改質鐵氧體磁粉及磁石的製造方法

Info

Publication number: TWI758224B
Application number: TW110131738A
Authority: TW
Inventors: 黃靖謙; 王嘉男; 莫智傑
Original assignee: 國立高雄科技大學
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2022-03-11
Also published as: TW202308965A

Abstract

本發明提供一種改質鐵氧體磁粉及磁石的製造方法。該改質鐵氧體磁粉的製造方法包含步驟：提供一混合物；進行一煅燒步驟，以形成一前處理物；進行一粗粉碎步驟，以形成多個粗粉碎顆粒；進行一細粉碎步驟，以分別將該些粗粉碎顆粒粉碎成第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中該第一細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.9至1微米之間，以及該第二細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.5至0.6微米之間；以及混合該第一細粉碎顆粒以及該第二細粉碎顆粒以獲得該改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉的一平均粒徑介於0.7至0.8微米之間。

Description

改質鐵氧體磁粉及磁石的製造方法

本發明係關於一種磁粉與磁石的製造方法，特別是關於一種改質鐵氧體磁粉的製造方法及改質鐵氧體磁石的製造方法。

近年來，隨著電子零部件的小型化、輕量化以及高性能化，對於由氧化物構成的永磁鐵氧體磁體，也不斷要求具有較高的磁氣特性。作為永磁鐵氧體磁體的磁氣特性之指標一般以剩磁(B _r)以及矯頑磁力( _iH _c)作為指標。一直以來，為了達到高剩磁與高矯頑磁力的特性，永磁鐵氧體磁體中的元素成份組成之探討一直在進行著。

另外，永磁鐵氧體磁體除了具有高剩磁與高矯頑磁力之外，矩形度(Sauareness ratio)也要盡可能的高(矩形度為：在90%的B _r的時候，其磁場值(H _k)相對於 _iH _c之比例。即，如果H _k/ _iH _c高的話，則由外部磁場和溫度變化所引起的退磁(Demagnetization)就會比較小，也代表磁體本身的磁場配向度較高，因此能夠得到更穩定的磁氣特性。除此之外，另一個永磁鐵氧體磁體生產上的指標則是需達到減少磁體於磁場成型後之生胚產生裂紋或是燒結製程中磁體出現缺陷機率，以進一步提高永磁鐵氧體磁體量產之良率。然而，現有的永磁鐵氧體磁體的製造方法並無法同時達成上述對於磁氣性質與量產良率的要求。

故，有必要提供一種改質鐵氧體磁粉及磁石的製造方法，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種鐵氧體磁粉及磁石的製造方法，其係利用特定的細粉碎步驟及混合步驟，以使兩種不同平均粒徑的細粉碎顆粒混合，進而降低小於0.1微米的超細微粒(相對於單次細粉碎形成相近粒徑的細粉末而言)，以避免或減少鐵氧體磁石中不利於磁特性的非磁性相的生成，並且可增加鐵氧體磁石的良率，進而減少生產成本。

為達上述之目的，本發明提供一種改質鐵氧體磁粉的製造方法，其包含步驟：提供一混合物，其中該混合物包含一氧化鐵粉及一鍶化物；進行一煅燒步驟，對該混合物以1260至1300℃之間的溫度持溫達50至70分鐘之間，以形成一前處理物；對該前處理物進行一粗粉碎步驟，以形成多個粗粉碎顆粒，其中以使該些粗粉碎顆粒的一平均粒徑介於2.5至2.7微米之間；對該些粗粉碎顆粒進行一細粉碎步驟，其中該細粉碎步驟分別將該些粗粉碎顆粒粉碎成第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中該第一細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.9至1微米之間，以及該第二細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.5至0.6微米之間；以及混合該第一細粉碎顆粒以及該第二細粉碎顆粒以獲得該改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉的一平均粒徑介於0.7至0.8微米之間。

在本發明之一實施例中，該前處理物的一分子式係SrO．nFe ₂O ₃，其中n介於5至6之間。

在本發明之一實施例中，該混合物更包含一鈷化物及一鑭化物中的至少一種。

在本發明之一實施例中，該前處理物的一分子式係(Sr ²⁺ _1-xLa ³⁺ _x)O．n(Fe ³⁺ _1-yCo ²⁺ _y) ₂O ₃，其中n介於5至6之間，x介於0.25至0.3之間，以及y介於0.01至0.02之間。

在本發明之一實施例中，在提供該混合物的步驟中，更包含：提供一添加劑，其中該添加劑包含碳酸鈣、氧化矽、五氧化二磷以及氧化硼中的至少一種。

在本發明之一實施例中，該添加劑包含碳酸鈣及氧化矽，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；以及氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間。

在本發明之一實施例中，該添加劑包含碳酸鈣、氧化矽、五氧化二磷以及氧化硼，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間；五氧化二磷係大於零且小於等於0.1重量份；以及氧化硼係大於零且小於等於1重量份。

在本發明之一實施例中，在提供該混合物的步驟之後以及進行該煅燒步驟之前更包含對該混合物進行一脫水步驟，其中經該脫水步驟處理後的該混合物的含水率係介於18%至24%之間。

在本發明之一實施例中，以該改質鐵氧體磁粉的總重為100wt%，該第一細粉碎顆粉係介於59.5wt%至60.5wt%之間，以及該第二細粉碎顆粒係介於39.5wt%至40.5wt%之間。

為達上述之目的，本發明提供一種改質鐵氧體磁石的製造方法，其包含步驟：提供一改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉係通過如上任一實施例所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法所製成；對該鐵氧體磁粉進行一磁場配向成型步驟，以形成一胚體，其中該磁場配向成型步驟的一配向磁場強度係介於1.3至1.7特斯拉之間，一成型壓力係介於3至4噸/平方公分之間，以及一成型時間係介於90至110秒之間；以及進行一燒結步驟，對該胚體以介於1220至1240℃之間的溫度持續燒結達50至70分鐘之間，以製得一鐵氧體磁石。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10主要包含下列步驟11至15：提供一混合物，其中該混合物包含一氧化鐵粉及一鍶化物(步驟11)；進行一煅燒步驟，對該混合物以1260至1300℃之間的溫度持溫達50至70分鐘之間，以形成一前處理物(步驟12)；對該前處理物進行一粗粉碎步驟，以形成多個粗粉碎顆粒，其中以使該些粗粉碎顆粒的一平均粒徑介於2.5至2.7微米之間(步驟13)；對該些粗粉碎顆粒進行一細粉碎步驟，其中該細粉碎步驟分別將該些粗粉碎顆粒粉碎成第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中該第一細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.9至1微米之間，以及該第二細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.5至0.6微米之間(步驟14)；以及混合該第一細粉碎顆粒以及該第二細粉碎顆粒以獲得該改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉的一平均粒徑介於0.7至0.8微米之間(步驟15)。本發明將於下文逐一詳細說明實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10首先係步驟11：提供一混合物，其中該混合物包含一氧化鐵粉及一鍶化物。在本步驟11中，該氧化鐵粉例如可以是一市售產品，亦可以是一鋼鐵製程中所產生的副產品，例如鋼鐵在進行熱加工時需將鐵表面所生成的鐵銹去除，而該鐵銹可作為該氧化鐵粉的來源。在一實施例中，該鍶化物例如可包含碳酸鍶。值得一提的是，所提供的該混合物主要用於生成鍶系鐵氧體磁粉。

在一實施例中，在提供該混合物的步驟11中，還可提供一添加劑，其中該添加劑包含碳酸鈣(CaCO ₃)、氧化矽(SiO ₂)、五氧化二磷(P ₂O ₅)以及氧化硼(B ₂O ₃)中的至少一種。以下說明各種添加劑的效果，其中所涉及的重量百分比皆是以該混合物的總重為100重量份計為基準。在一實施例中，該添加劑可在粉碎步驟中加入至球磨機中。

碳酸鈣是一種用於促進晶粒成長的元素，於本發明中碳酸鈣之添加量例如介於0.5至1.5重量份之間，當碳酸鈣添加量過多的時候(例如大於1.5重量份)，後續形成鐵氧體磁石所進行的燒結步驟中，會發生過量的晶粒增長，而導致矯頑磁力的降低。另一方面，當加入的碳酸鈣之添加量過少的時候(例如小於0.5重量份)，晶粒增長的現象會被過度抑制，進而導致與晶粒增長同時發生的取向的提高不足，最終導致剩磁(B _r)低落。

氧化矽之添加則是用來消除燒結時的晶粒增長，本發明中之氧化矽的添加量例如介於0.2至0.8重量份之間。當加入的氧化矽過少時(例如小於0.2重量份)，在燒結階段會發生過量的晶粒增長，而導致矯頑磁力降低。當加入的氧化矽過多時(例如大於0.8重量份)，在燒結階段之晶粒增長會過度消除，而導致與晶粒增長同時發生的取向之改進不足，最終而導致剩磁(B _r)的下降。

五氧化二磷之添加可提高矩形度(H _k/ _iH _c)、剩磁(B _r)及矯頑磁力( _iH _c)。本發明中之五氧化二磷的添加量例如可以是大於零且小於等於0.1重量份。若是未介於前述範圍，則無法提高前述的磁力性質。

氧化硼之添加是為了可降低在製得由永磁鐵氧體磁體構成的燒結磁體時之燒結溫度且同時能提高剩磁(B _r)、矯頑磁力( _iH _c)，本發明中之氧化硼添加量例如是大於零且小於等於1重量份。若是未介於前述範圍，則無法提高前述的磁力性質。

在一實施例中，該添加劑包含碳酸鈣及氧化矽，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；以及氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間。在另一實施例中，該添加劑包含碳酸鈣、氧化矽、五氧化二磷以及氧化硼，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間；五氧化二磷係大於零且小於等於0.1重量份；以及氧化硼係大於零且小於等於1重量份。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10接著係步驟12：進行一煅燒步驟，對該混合物以1260至1300℃之間的溫度持溫達50至70分鐘之間，以形成一前處理物。在本步驟12中，該煅燒步驟主要用於使該混合物在高溫反應，進行使該前處理物符合鍶系鐵氧體磁粉的分子式。在一實施例中，該前處理物的一分子式係SrO．nFe ₂O ₃，其中n介於5至6之間。在另一實施例中，進行該煅燒步驟處理時的一氣氛係包含5%的氧氣。

在一實施例中，該混合物還可包含一鈷化物及一鑭化物中的至少一種。具體而言，鈷化物中的鈷元素或是該鑭化物中的鑭元素，其皆有助於改質鐵氧體磁粉所製成的永磁鐵氧體磁石得到更高的剩磁(B _r)、矯頑磁力( _iH _c)和矩形度(H _k/ _iH _c)。在一範例中，該鈷化物例如是氧化鈷(Co ₃O ₄)。在另一範例中，該鑭化物例如是氧化鑭(La ₂O ₃)。在本實施例中，該混合物經煅燒步驟後所形成的該前處理物的一分子式係(Sr ²⁺ _1-xLa ³⁺ _x)O．n(Fe ³⁺ _1-yCo ²⁺ _y) ₂O ₃，其中，其中n介於5至6之間，x介於0.25至0.3之間，以及y介於0.01至0.02之間。在一實施例中，鈷化物可在後述的粉碎步驟中加入。

在一實施例中，在提供該混合物的步驟11之後以及進行該煅燒步驟12之前更包含對該混合物進行一脫水步驟，其中經該脫水步驟處理後的該混合物的含水率係介於18%至24%之間。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10接著係步驟13：對該前處理物進行一粗粉碎步驟，以形成多個粗粉碎顆粒，其中以使該些粗粉碎顆粒的一平均粒徑介於2.5至2.7微米之間。在本步驟13中，將該前處理物粉碎至平均粒徑約達2.6微米左右。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10接著係步驟14：對該些粗粉碎顆粒進行一細粉碎步驟，其中該細粉碎步驟分別將該些粗粉碎顆粒粉碎成第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中該第一細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.9至1微米之間，以及該第二細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.5至0.6微米之間。在本步驟14中，主要是將該些粗粉碎顆粒粉碎成兩種不同的平均粒徑。具體的，第一細粉碎顆粒之功能性在於能夠儘可能地降低混合後之整體瓷漿內部粒子徑＜0.1μm之過細磁粉比例，有助於提升濕式磁場成型所需瓷漿之成型性、成型良率及整體良率。第二細粉碎顆粒有別於第一細粉碎顆粒，其功能在於能進一步提升燒結後磁石內部之單磁區晶粒比例，對於磁石整體磁特性可起到明顯助益。

在一實施例中，第一細粉碎顆粒例如是球磨機(Ball Mill)以料球重量比為1:12，磁粉漿料固含量約35~37%，轉速約為40rpm，濕式研磨3~4小時，進一步細化後出料得到第一細粉碎顆粒，以使第一細粉碎顆粒的平均粒徑(或稱平均磁粉粒度(D ₅₀))達到0.95±0.05μm (例如可通過市售的費氏粒徑分析儀測得之窄單峰粒徑分佈。其中，鋼球可以是約為直徑Φ4.76mm的無鉻軸承鋼球。

在一實施例中，第二細粉碎顆粒例如是球磨機(Ball Mill)以料球重量比為1:12，磁粉漿料固含量約35~37%，轉速約為40rpm，濕式研磨9~10小時，進一步細化後出料得到第一細粉碎顆粒，以使第二細粉碎顆粒的平均粒徑(或稱平均磁粉粒度(D ₅₀))達到0.55±0.05μm (例如可通過市售的費氏粒徑分析儀測得之窄單峰粒徑分佈。其中，鋼球可以是約為直徑Φ4.76mm的無鉻軸承鋼球。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法10接著係步驟15：混合該第一細粉碎顆粒以及該第二細粉碎顆粒以獲得該改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉的一平均粒徑介於0.7至0.8微米之間。在本步驟15中，主要是通過混合的方式來形成平均粒徑介於0.7至0.8微米之間的改質鐵氧體磁粉。在一實施例中，以該改質鐵氧體磁粉的總重為100wt%，該第一細粉碎顆粉係介於59.5wt%至60.5wt%之間，以及該第二細粉碎顆粒係介於39.5wt%至40.5wt%之間。

這種作法不同於傳統方法。具體而言，傳統方法通常是使用經細粉碎步驟的單一種平均粒徑的鐵氧體磁粉，例如，單純將粗粉碎顆粒直接研磨至平均粒徑介於0.7至0.8微米之間的細粉碎顆粒。這種作法雖然可以得到目標平均粒徑，但是這種作法會導致超微細粉(例如小於0.1微米的粒徑)的增加，反而導致產品的良率下降，並且產品的磁特性差(相關的實驗佐證在後面段落描述)。反之，本發明是利用混合的方式來將兩種粒徑的細粉碎顆粒形成改質鐵氧體磁粉，其可具有較少的超微細粉(相關的實驗佐證在後面段落描述)。

這邊要提到的是，一般而言，該改質鐵氧體磁粉的平均粒徑越小，磁氣特性越佳。但是，該改質鐵氧體磁粉中粒徑過小的部分(即上述的細微顆粒)反而有害於磁氣特性與成型良率。具體而言，粒徑過小的部分的該改質鐵氧體磁粉容易在後續燒結步驟中產生非磁性相，進而有害於磁氣特性。另一方面，在後續磁場配向成型步驟中通常會使用一模具，以使該改質鐵氧體磁粉形成預定的形狀。該模具上通常會開設有多個小孔洞，以使該改質鐵氧體磁粉中的水份在加壓時流出。然而，該改質鐵氧體磁粉中粒徑過小的部分會在加壓過程中阻塞該些小孔洞，導致需以更大的壓力才能完成磁場配向成型步驟，導致胚體中形成較大的應力進而產生裂紋或是於燒結後產生缺陷。因此，通過上述特定參數的細粉碎步驟及混合步驟，進而減少或避免上述的問題。

請參照第2圖，本發明另一實施例提出一種改質鐵氧體磁石的製造方法20，其包含步驟21至23：提供一改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉係如上所述任一實施例的改質鐵氧體磁粉的製造方法所製成(步驟21)；對該改質鐵氧體磁粉進行一磁場配向成型步驟，以形成一胚體，其中該磁場配向成型步驟的一配向磁場強度係介於1.3至1.7特斯拉之間，一成型壓力係介於3至4噸/平方公分之間，以及一成型時間係介於90至110秒之間(步驟22)；以及進行一燒結步驟，對該胚體以介於1220至1240℃之間的溫度持續燒結達50至70分鐘之間，以製得該鐵氧體磁石(步驟23)。

本發明將於下文逐一詳細說明實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法20首先係步驟21：提供一改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉係如上所述任一實施例的改質鐵氧體磁粉的製造方法所製成。在本步驟21中，通過上述的改質鐵氧體磁粉的製造方法10製成該改質鐵氧體磁粉。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法20接著係步驟22：對該改質鐵氧體磁粉進行一磁場配向成型步驟，以形成一胚體，其中該磁場配向成型步驟的一配向磁場強度係介於1.3至1.7特斯拉之間，一成型壓力係介於3至4噸/平方公分之間，以及一成型時間係介於90至110秒之間。在本步驟22中，主要是提供成型壓力與配向磁場，以使該改質鐵氧體磁粉成型為預定的形狀並且具有預定的磁場方向。這邊要提到的是，由於使用改質鐵氧體磁粉的製造方法10製成的該改質鐵氧體磁粉，故可使用較低的成型時間即可成型為胚體，並且具有較高的良率。

本發明一實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法20最後係步驟23：進行一燒結步驟，對該胚體以介於1220至1240℃之間的溫度持續燒結達50至70分鐘之間，以製得該鐵氧體磁石。在本步驟23中，主要是通過燒結步驟以使該胚體中的水份去除以製得一鐵氧體磁石。

這邊要提到的是，由於本發明實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法20使用本發明實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法所製得的改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉中的粒徑過小的部分較少。因此，在燒結步驟中不易產生非磁性相，並且在磁場配向成型步驟中也不易產生阻塞的問題，故可提高磁氣性質以及良率。

以下舉出數個實施例與比較例，以說明本發明實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法及本發明實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法所製得的鐵氧體磁石確實具有上述的效果。

實施例1

首先，將主原料氧化鐵粉(Fe ₂O ₃)與另一種主原料碳酸鍶(SrCO ₃)以SrO·nFe ₂O ₃(n=5.9)之基本組成進行配料，另同時加入4.9wt%的微量添加劑La ₂O ₃及水進行混合後，以料球重量比為1:5的市售球磨機(Ball Mill)混磨2小時後出料得到漿料狀態的混合物，鋼球為直徑3/16英吋的無鉻軸承鋼球。接著，將上述的混合物以市售空氣壓濾機進行脫水，脫水後的混合物的含水率約21±3%。

接著，將脫水後的混合物進行煅燒步驟。以一市售烘乾機對該混合物進行預熱，其中烘乾機之溫度為300±10 ^oC，持溫時間為30至40分鐘，經過烘乾後的混合物含水率小於2%。之後，將該混合物放入一市售旋窯進行煅燒以形成一前處理物，煅燒溫度為1280±20 ^oC，煅燒時間為1小時，且煅燒時旋窯內之氧氣含量約5%。

將經過旋窯煅燒之前處理物通過與旋窯相連結的溜管送入冷卻桶中進行冷卻。在前處理物的溫度降至90 ^oC以下時，通過裝置有旋風收集器之風選功能的松永式球磨機(Roller Mill)進行粗粉碎步驟，以使該些粗粉碎顆粒的平均粒徑約為2.5~2.7微米(例如約2.6微米)之窄單峰粒徑分佈。

之後，以上述的該混合物的總重為100重量份計，再加入各個組成物，包含1.5重量份的Co ₃O ₄、1.0重量份的CaCO ₃、0.4重量份的SiO ₂、0.03重量份的P ₂O ₅及0.05重量份的B ₂O ₃至球磨機中，於球磨機(Ball Mill)以料球重量比為1:12，磁粉漿料固含量約35~37%，轉速約為40rpm，鋼球是約為直徑Φ4.76mm的無鉻軸承鋼球，並分別以濕式研磨3~4以及9~10小時進行細粉碎步驟，以分別得到第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中第一細粉碎顆粒的平均粒徑(或稱平均磁粉粒度(D ₅₀))達到0.95±0.05μm (例如可通過市售的費氏粒徑分析儀測得之窄單峰粒徑分佈)，第二細粉碎顆粒的平均粒徑(或稱平均磁粉粒度(D ₅₀))達到0.55±0.05μm (例如可通過市售的費氏粒徑分析儀測得之窄單峰粒徑分佈。之後，再將第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒混合以形成該改質鐵氧體磁粉，其中以該改質鐵氧體磁粉的總重為100wt%，該第一細粉碎顆粉係介於59.5wt%至60.5wt%之間，以及該第二細粉碎顆粒係介於39.5wt%至40.5wt%之間，該改質鐵氧體磁粉的平均粒徑約為0.7至0.8微米之間(例如約0.75微米)。

接著，進行(濕式)磁場配向成型步驟，使用市售的25噸之半自動濕式磁場成型機，對該改質鐵氧體磁粉進行20顆胚體的磁場配向成型，配向磁場強度為1.5特斯拉(Tesla)，成型壓力為3.5噸/平方公分(Ton/cm ²)，成型胚件尺寸為Φ26.5、厚度約13mm之圓胚。於實施例1中，經成型20顆胚體之平均所需濕式磁場成型時間為72秒，胚體之平均良率為97%。

最後，進行一燒結步驟，對該胚體以介於1220至1240℃之間的溫度持續燒結達60分鐘，以製得實施例1之該鐵氧體磁石。

比較例1至3

比較例1至3大致上相同於實施例1，唯其不同之處在於細粉碎步驟不同，並且不具有混合步驟。具體地，比較例1至3的細粉碎步驟皆各自形成單級平均粒徑的細粉碎顆粒，例如比較例1是單級球磨得到平均粒徑約為0.95微米的細粉碎顆粒；比較例2是單級球磨得到平均粒徑約為0.55微米的細粉碎顆粒；以及比較例3是單級球磨得到平均粒徑約為0.75微米的細粉碎顆粒，如下表一所示。

表一

	球磨微粉碎方式	球磨微粉碎後之磁粉粒子徑 (μm)	球磨總時間 (小時)	磁石燒結密度 (g/cm ³)	B _r	_b H _c	i H _c	( BH) _max	H _k/ _i H _c	濕式磁場成型時間	濕式磁場成型良率
(G)	(Oe)	(Oe)	(MGOe)	(%)	(秒)	(%)
比較例1	單級球磨	0.95	3~4	4.83	4103	3721	4015	4.16	72.5	63	94
比較例2	單級球磨	0.55	9~10	4.91	4408	4329	4506	4.53	92.8	182	62
比較例3	單級球磨	0.75	7~8	4.96	4316	4287	4429	4.39	94.2	136	88
實施例1	分級混合級配球磨	0.75	9~10	5.08	4536	4352	4558	5.19	96.1	72	97

接著，利用市售儀器(中國計量科學研究院NIM-2000型 B-H Loop Tracer)量測各實施例與比較例中，各自的20顆鐵氧體磁石的各種磁氣性質，並且平均值計算，列於上表一。

依據日本TDK FB9B，其規格中值分別為：B _r=4500G； _bH _c=4300Oe； _iH _c=4500Oe；(BH) _max=4.9MGOe。若是低於上述的規格中值，則表示該鐵氧體磁石未達商用標準。因此，由上表二可知，比較例1至3並未達到日本TDK FB9B規格中值的要求，而實施例1達到日本TDK FB9B規格中值的要求。

然而，比較例1至3的成型時間不僅高於實施例1之外，比較例1至3的成型良率也低於實施例1。就一般工業考量，成型時間需小於120秒，並且良率需達75%以上才屬合格製程。另外值得一提的是，由於粒徑大於0且小於等於0.05微米的細微顆粒係與成型時間有正相關，故可知實施例1中的細微顆粒的含量少於比較例1至3的細微顆粒的含量。

實施例1可同時達到較高的整體磁特性以及較短的成型時間、較高的成型良率，其原因主要是: 因為實施例1中，取60±0.5%之「第一細粉碎顆粒」與40±0.5%之「第二細粉碎顆粒」，進行混合級配成實施例1之改質鐵氧體磁粉，其磁粉粒徑分佈窄且均勻(如第3圖所示)。微粉碎後的粒徑分佈若過大，容易於引起明顯的不連續晶粒成長，從而造成整體磁特性變差。反之，若粒度分佈愈窄，即瓷漿中磁粉的顆粒尺寸愈均勻，愈有利於後續濕式磁場成型與燒結。由第3圖能明顯觀察到實施例1之磁粉粒徑分佈＜0.1μm之超微細粉的比例明顯降低，可改善其成型性。另一方面，其整體磁粉粒徑峰值降至0.75±0.05μm，可提升其燒結後永磁鐵氧體磁石微觀組織中之單磁區晶粒比例，有助於提升其整體磁特性。以實施例1之分級混合級配球磨技術所得到之瓷漿，因最長球磨時間僅9~10小時，整體球磨時間短，有利於永磁鐵氧體磁石之大批量生產。

另要需要詳細說明的是，比較例3之作法有別於實施例1，其中比較例3直接以「單級」球磨，以使瓷漿於微粉碎後平均磁粉粒度(D ₅₀)達到0.75±0.05μm (利用費氏粒徑分析儀測量)之作法，其內部磁粉中所含＜0.1μm之超微細粉的比例相對於實施例1仍然偏高(可從良率得知)，因此比較例3相對於實施例1之作法對於提升瓷漿之成型性幫助甚低。

綜上所述，本發明實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法可節省成型所需時間，並且良率大於75%(甚至達97%)，並且對於永磁鐵氧體磁體的剩磁、矯頑磁力、矩形度以及磁場配向度也起到顯著提升的效果。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:方法 11~15:步驟 20:方法 21~23:步驟

第1圖是本發明一實施例之改質鐵氧體磁粉的製造方法之流程方塊圖。第2圖是本發明一實施例之改質鐵氧體磁石的製造方法之流程方塊圖。第3圖是實施例1、比較例1及比較例2的細粉碎顆粒的粒徑分布圖。

10:方法

11~15:步驟

Claims

一種改質鐵氧體磁粉的製造方法，其包含步驟：提供一混合物，其中該混合物包含一氧化鐵粉及一鍶化物；進行一煅燒步驟，對該混合物以1260至1300℃之間的溫度持溫達50至70分鐘之間，以形成一前處理物；對該前處理物進行一粗粉碎步驟，以形成多個粗粉碎顆粒，其中以使該些粗粉碎顆粒的一平均粒徑介於2.5至2.7微米之間；對該些粗粉碎顆粒進行一細粉碎步驟，其中該細粉碎步驟分別將該些粗粉碎顆粒粉碎成第一細粉碎顆粒及第二細粉碎顆粒，其中該第一細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.9至1微米之間，以及該第二細粉碎顆粒的一平均粒徑介於0.5至0.6微米之間；以及混合該第一細粉碎顆粒以及該第二細粉碎顆粒以獲得該改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉的一平均粒徑介於0.7至0.8微米之間。
如請求項1所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中該前處理物的一分子式係SrO．nFe ₂O ₃，其中n介於5至6之間。
如請求項1所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中該混合物更包含一鈷化物及一鑭化物中的至少一種。
如請求項3所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中該前處理物的一分子式係(Sr ²⁺ _1-xLa ³⁺ _x)O．n(Fe ³⁺ _1-yCo ²⁺ _y) ₂O ₃，其中n介於5至6之間，x介於0.25至0.3之間，以及y介於0.01至0.02之間。
如請求項1所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中在提供該混合物的步驟中，更包含：提供一添加劑，其中該添加劑包含碳酸鈣、氧化矽、五氧化二磷以及氧化硼中的至少一種。
如請求項5所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中該添加劑包含碳酸鈣及氧化矽，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；以及氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間。
如請求項5所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中該添加劑包含碳酸鈣、氧化矽、五氧化二磷以及氧化硼，並且以該混合物的一總重為100重量份計，碳酸鈣係介於0.5至1.5重量份之間；氧化矽係介於0.2至0.8重量份之間；五氧化二磷係大於零且小於等於0.1重量份；以及氧化硼係大於零且小於等於1重量份。
如請求項1所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中在提供該混合物的步驟之後以及進行該煅燒步驟之前更包含對該混合物進行一脫水步驟，其中經該脫水步驟處理後的該混合物的含水率係介於18%至24%之間。
如請求項1所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法，其中以該改質鐵氧體磁粉的總重為100wt%，該第一細粉碎顆粉係介於59.5wt%至60.5wt%之間，以及該第二細粉碎顆粒係介於39.5wt%至40.5wt%之間。
一種改質鐵氧體磁石的製造方法，其包含步驟：提供一改質鐵氧體磁粉，其中該改質鐵氧體磁粉係通過如請求項1至9任一項所述之改質鐵氧體磁粉的製造方法所製成；對該改質鐵氧體磁粉進行一磁場配向成型步驟，以形成一胚體，其中該磁場配向成型步驟的一配向磁場強度係介於1.3至1.7特斯拉之間，一成型壓力係介於3至4噸/平方公分之間，以及一成型時間係介於90至110秒之間；以及進行一燒結步驟，對該胚體以介於1220至1240℃之間的溫度持續燒結達50至70分鐘之間，以製得一鐵氧體磁石。