CN101055796A - M型锶铁氧体磁性材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，采用普通铁鳞为主要原材料，根据化学表达式为SrO·nFe₂O₃的锶铁氧体，以n＝6.2～6.8，并分两次先后添加下列添加剂：其中一次添加剂1.5～3wt％La₂O₃，0.2～0.4wt％Co₃O₄，0.1～0.3wt％SiO₂，二次添加剂1～1.8wt％CaCO₃，0.2～0.5wt％SiO₂，0～3wt％Al₂O₃，0～2wt％Cr₂O₃。0～1wt％SrCO₃，0.1～0.2wt％H₃BO₃，采用下列工艺流程：①铁鳞烘干球磨，②配料、湿磨，③脱水、造粒，④预烧，⑤冷却、水淬，⑥粗粉碎，⑦二次添加、细磨，⑧成型、烧结，制得Y28H－2、Y30H－2以及Y38等高性能M型锶铁氧体磁性材料。本发明原料来源广，制备成本低，产品性能高，性价比高，同时与现有技术相比，降低了能耗，提高了效率，减轻了空气污染，还提高了产品的后期加工性。

Description

M型锶铁氧体磁性材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制造方法，尤其是M型锶铁氧体磁性材料的制备方法。

背景技术

磁性材料是各种电子产品主要的配套产品，广泛应用于家电、科研、工业、通讯、航空、自动化等各个领域，其中铁氧体永磁材料以其较高的性价比和优良的化学稳定性，年产量增长量稳定在10-20％。随着电子产品的小型化高密度集和高清晰的要求，要求微特电机微、轻、薄，实现小型化和高速化来满足电子产品发展的需要，这无疑要求有更高的磁性能。铁氧体磁性材料也只有脱以中低档产品为主的局面，并保持其廉价的原材料和较低的生产成本，才能满足产品发展的需要和保持性价比优势。但目前国产铁氧体永磁性能还大多处在Y30H-1或Y33偏中及以下水平，而国外产品虽然性能比国内高，但因他们采用优质铁红为主要原料，成本高，产品价格高，与其他永磁产品相比性价比不太突出。至今，采用钢厂普通铁鳞为主要原料，制备Y28H-2、Y30H-2以及Y38等高档产品，以实现高性能和低成本，还没有一个很好的解决办法。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的。本发明的目的之一，是提供一种采用铁鳞为主要原料制造高档永磁材料的方法，更确切地说是提供一种以铁鳞为主要原料制造Y28H-2、Y30H-2以及Y38等高档产品的方法，以满足电子产品对高磁性的需求；目的之二，是降低生产成本，保持铁氧体磁材的高性价比优势；目的之三，是降低能耗，降低粉尘污染。

本发明的目的是这样实现的，M型锶铁氧体磁性材料的制备方法包括：原料配方和制备工艺。

一、原料配方：化学表达式为SrO·nFe₂O₃的锶铁氧体，其中n＝6.2～6.8；主要原料为：铁鳞(其中TFe≧72％，FeO≧38％，SiO₂≦0.2％，Mn≦0.1％，S≦0.1％)折算成Fe₂O₃的纯度≧98.5％或纯度≧98.5％的铁红(Fe₂O₃)：SrCO₃纯度为≧97％；一次添加剂为：1.5～3wt％La₂O₃，0.2～0.4wt％Co₃O₄，0.1～0.3wt％SiO₂。二次添加剂为：1～1.8wt％CaCO₃，0.2～0.5wt％SiO₂，0～3wt％Al₂O₃，0～2wt％Cr₂O₃，0～1wt％SrCO₃，0.1～0.2wt％H₃BO₃。

二、制备工艺：

1、先将铁鳞烘干并用球磨机干法球磨至4um(微米)以下。

2、配料、湿磨：按设计配方成分称量各种原料和一定比例的添加剂，用球磨机湿法研磨2～8h，平均粒度为0.6～1.0um。

3、脱水、造粒：将上述研磨浆料泵送至压滤机压滤至含水率在15～30％。再将压滤后的料采用挤出造粒法造粒，规格为：直径d＝7～10mm，高h＝7～10mm的圆柱体颗粒料。

4、预烧：将步骤4所得颗粒料在预烧温度T＝1280～1350℃下烧结1.5～2.5h。

5、冷却、水淬：在高温预烧颗粒料冷却至550～750℃时，再采用喷雾法对其进行水淬，使预烧颗粒料结构松化。

6、粗粉碎：将预烧颗粒料用球磨机粗磨粉碎，粗粉粒度为3um以下。

7、二次添加、细磨：将一定重量的粗粉加入球磨机或砂磨机中，同时按比例加入一定的添加剂，以水为介质细磨9～13h，细磨粒度为0.5～0.8um。根据性能的需要，二次添加剂1～1.8wt％CaCO₃，0.2～0.5wt％SiO₂，0～3wt％Al₂O₃，0～2wt％Cr₂O₃，0～1wt％SrCO₃，0.1～0.2wt％H₃BO₃，可有选择地添加。

8、成型、烧结：将细磨浆料在磁场中湿法成型，于电炉中烧结1.5～2h，温度1200～1250℃。

本发明M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，采用n＝6.2～6.8的高摩尔比，是考虑到一次添加中La⁺³代换Sr⁺²的结果，以及二次添加中的Ca⁺²和Sr⁺²会继续进入铁氧体晶格，将使M型铁氧体分子表达式中的n值趋于整数，同时也是为了控制研磨浆料的PH值在7～8，以便于压制成型。一般情况下，当摩尔比n＜6时，研磨浆料的PH值在9以上，甚至会达到11。PH值越高浆料脱水、成型就越困难，尤其是当浆料的平均粒度小于0.7um(微米)时，高PH值浆料是很难成型的。PH值高不仅压制时间长、产量低，而且成品率也低。而通常情况下制造高性能永磁成型浆料的平均粒度一般都接近或小于0.7um。成型浆料的PH值在7～8时要比在10～11时成型就容易得多，就是浆料平均粒度在0.55um左右时也不存在明显的成型问题。所以7～8的PH值是成型浆料的理想值。CaCO₃仅在二次添加，也是为了使研磨浆料具有较低的PH值。由于容易成型，使压制时间缩短、产量和成品率得到明显提高，从而还可间接地降低制造成本，提高经济效益。

由于离子半径的原因，La⁺³的存在使得Ca⁺²进入锶铁氧体晶格变得容易，La⁺³与Ca⁺²协同进入锶铁氧体晶格对提高Br值很有帮助。Co对铁氧体中Fe的部分替代，使Hcj显著提高，而对Br几乎没有不良影响。

本发明改常用的沉降(或压滤)——烘干——制粉——造粒工艺，为压滤——挤出造粒工艺，不仅简化了工艺，减轻了工作量，降低了生产成本，同时还降低了能耗，大大减少了粉尘污染，除此之外还有利于控制产品性能的一致性。

喷雾水淬工艺可使预烧颗粒料结构松化。水淬温度高于800℃会使Br有所降低，而温度过低松化效果则不明显。经水淬松化后的预烧料，粗磨粉碎效率是原来的3倍，且空气中粉尘含量明显减少。水淬不仅可以降低能耗、提高效率、减轻污染，更有益的是因为大大缩短了粉碎时间和冲击强度，提高了磁性能，Br提高50～100(Gs)，Hcj提高150～300(Oe)。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

首先，对铁鳞进行球磨粉碎处理，粉碎粒度在4um以下。再按(SrO·nFe₂O₃)n＝6.5的配比和2wt％La₂O₃，0.26wt％Co₃O₄，0.2wt％SiO₂添加剂加入球磨机湿磨至平均粒度为0.8um左右。

将上述湿磨浆料经压滤和造粒，并将所得造粒料在1310℃下烧结2h，之后将烧结料冷却至500℃左右时再进行喷雾水淬。再用球磨机进行粗粉碎，使粒度达到3um以下，制得预烧粗粉。

将制得粗粉用球磨机进行细磨，同时添加1.3wt％CaCO₃，0.35wt％SiO₂，1.2wt％Al₂O₃，0.5wt％Cr₂O₃，0.5wt％SrCO₃，0.12wt％H₃BO₃。进行细磨，使平均粒度达到0.6～0.7um。

将细磨浆料在磁场中成型，再在1230℃下烧结1.5h，制得烧结永磁体，其性能如表1所示。

表1

剩余磁通密度Br		矫顽力Hcb		内禀矫顽力Hcj		最大磁能积(B·Hmax)
								mT	Gs	kA/m	Oe	kA/m	Oe	kj/m3	GOe
412	4120	314	3947	325	4085	32.6	4.1

实施例2

首先，对铁鳞进行球磨粉碎处理，粉碎粒度在4um以下。再按(SrO·nFe₂O₃)n＝6.55的配比和2.5wt％La₂O₃，0.32wt％Co₃O₄，0.2wt％SiO₂添加剂加入球磨机湿磨至平均粒度为0.8um左右。

将上述湿磨浆料经压滤和造粒，并将所得造粒料在1320℃下烧结2h，之后将烧结料冷却至500℃左右时再进行喷雾水淬。再用球磨机进行粗粉碎，使粒度达到3um以下，制得预烧粗粉。

将制得粗粉用球磨机进行细磨，同时添加1.5wt％CaCO₃，0.35wt％SiO₂，0.6wt％SrCO₃，0.16wt％H₃BO₃。进行细磨，使平均粒度达到0.55～0.65um。

将细磨浆料在磁场中成型，再在1230℃下烧结1.5h，制得烧结永磁体，其性能如表2所示。

表2

剩余磁通密度Br		矫顽力Hcb		内禀矫顽力Hcj		最大磁能积(B·Hmax)
								mT	Gs	kA/m	Oe	kA/m	Oe	kj/m3	GOe
442	4420	304	3821	316	3972	36.9	4.63

实施例3

首先，对铁鳞进行球磨粉碎处理，粉碎粒度在4um以下。再按(SrO·nFe₂O₃)n＝6.4的配比和1.5wt％La₂O₃，0.25wt％Co₃O₄，0.2wt％SiO₂添加剂加入球磨机湿磨至平均粒度为0.8um左右。

将上述湿磨浆料经压滤和造粒，并将所得造粒料在1300℃下烧结2h，之后将烧结料冷却至500℃左右时再进行喷雾水淬。再用球磨机进行粗粉碎，使粒度达到3um以下，制得预烧粗粉。

将制得粗粉用球磨机进行细磨，同时添加1.0wt％CaCO₃，0.4wt％SiO₂，2.2wt％Al₂O₃，1.2wt％Cr₂O₃，0.8wt％SrCO₃，0.15wt％H₃BO₃进行细磨，使平均粒度达到0.6～0.65um。

将细磨浆料在磁场中成型，再在1230℃下烧结1.5h，制得烧结永磁体，其性能如表3所示。

表3

剩余磁通密度Br		矫顽力Hcb		内禀矫顽力Hcj		最大磁能积(B·Hmax)
								mT	Gs	kA/m	Oe	kA/m	Oe	kj/m3	GOe
371	37100	283	3557	389	4890	28.2	3.54

Claims (10)

1、M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于根据化学表达式为SrO·nFe₂O₃的锶铁氧体，以n＝6.2～6.8；并分两次先后添加下列添加剂：其中一次添加剂1.5～3wt％La₂O₃，0.2～0.4wt％Co₃O₄，0.1～0.3wt％SiO₂，二次添加剂1～1.8wt％CaCO₃，0.2～0.5wt％SiO₂，0～3wt％Al₂O₃，0～2wt％Cr₂O₃，0～1wt％SrCO₃，0.1～0.2wt％H₃BO₃，采用相应的工艺技术制得M型锶铁氧体磁性材料。

2、根据权利要求1所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于采用以下原料为主要原料：铁鳞(其中TFe≥72％，FeO≥38％，SiO₂≤0.2％，Mn≤0.1％，S≤0.1％)折算成Fe₂O₃的纯度≥98.5％或纯度≥98.5％的铁红(Fe₂O₃)；SrCO₃纯度为≥97％；

3、根据权利要求1所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①铁鳞烘干球磨，②配料、湿磨，③脱水、造粒，④预烧，⑤冷却、水淬，⑥粗粉碎，⑦二次添加、细磨，⑧成型、烧结。

4、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于将铁鳞烘干并用球磨机干法球磨至4um(微米)以下。

5、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于按设计配方成分称量各种原料和一定比例的添加剂，用球磨机湿法研磨2～8h，平均粒度为0.6～1.0um。

6、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于将研磨浆料泵送至压滤机压滤至含水率在15～30％。再将压滤后的料采用挤出造粒法造粒，规格为：直径d＝7～10mm，高h＝7～10mm的圆柱体颗粒料。

7、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于所述颗粒料在预烧温度T＝1280～1350℃下烧结1.5～2.5h。

8、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于在高温预烧颗粒料冷却至350～550℃时，再采用喷雾法对其进行水淬，使预烧颗粒料结构松化。

9、根据权利要求1和3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于将一定重量的粗粉加入球磨机或砂磨机中，同时按比例加入一定的添加剂，以水为介质细磨9～13h，细磨粒度为0.5～0.8um。根据性能的需要，二次添加剂1～1.8wt％CaCO₃，0.2～0.5wt％SiO₂，0～3wt％Al₂O₃，0～2wt％Cr₂O₃，0～1wt％SrCO₃，0.1～0.2wt％H₃BO₃，可有选择地添加。

10、根据权利要求3所述的M型锶铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于将细磨浆料在磁场中湿法成型，于电炉中烧结1.5～2h，温度1200～1250℃。