CN101615470B - 高性能永磁铁氧体拱形磁体及烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能永磁铁氧体拱形磁体，主要包括磁体，所述的磁体形状为拱形结构，其中内弧圆心角为158°。烧结方法步骤如下：(1)、配料：将原料按如下重量比配制，Fe₂O₃：85份；SrCO₃：15份；La₂O₃：0.5～1.5份；Co₂O₃：0.5～1.5份；SiO₂：0.5～1.0份；CaCO₃：0.5～1.0份；(2)、混合；(3)、预烧：煤窑1200-1240℃保温1小时；(4)、球磨：湿法料∶水∶球的重量比为1∶1.2∶2.5，到达粒度为1.0u；(5)、成型；(6)、烧结：电1220±10℃保温2小时烧结自动冷却；(7)、磨加工。本发明的优点在于：本发明具有工艺技术先进，磁性能参数高，在电机中使用面弧度大，面积大，使用磁通大等特点。

Description

高性能永磁铁氧体拱形磁体及烧结方法

技术领域

本发明涉及永磁铁氧体领域，主要是一种高性能永磁铁氧体拱形磁体及烧结方法。

背景技术

本产品主要用于汽车刹车电机中作永磁定子，对于我国汽车的发展以及占领国际汽车行业都有主要作用。原来汽车刹车电机用磁体均来自进口，其弧度及磁性能均不大于本产品。

本项目解决技术难题：

1、研究新的添加离子的规律，以及选择合适的添加离子作为添加剂，增加La、Co离子在材料中的代换量，提高磁性能。

实验证明，目前La、Co在Sr铁氧体中最佳添加量为0.3摩尔比，由于工艺因素影响，最加添加量还要少许多，是因为La、Co离子在材料中的固溶量的问题，随着固溶量的加大，磁性能明显得到提高。

稀土族元素的离子半径随着原子数的增大而减小，因此在M型锶铁氧体中的代换量随之下降，最大代换量与离子半径的关系为：当原子序数由小变大，则离子半径由大变小，那么在锶铁氧体中的代换量由大变小。所以，离子半径越大，代换越大。我们应选择原子序数小于La的离子代入。这些离子再经过有利于提高磁性观测的选择，找出共同的有用离子，作为添加剂试验。

另外，离子代换量对不同离子相互组合是不同的。例如：Ca的最大代换量(在BaFe)0.5，但若以Ca、La组合，其最大代换量可达0.94我们采用离子半径大的离子，由两种不同的离子组合添加，增加了La、Co离子的固溶量，使Br、Hcj，尤其是Hcj得到较大提高。

2、研究预烧料的晶粒状态与磁性能的关系以及如何改变工艺达到晶粒状态要求。

常规制备高性能预烧料要求在氧化气氛中充分生成永磁铁氧体M相，料的结晶颗粒应有明显的晶粒，尺寸达到0.5~1mm，才能出现较好的磁性能。

3、研究制备六角晶系形状和合理的尺寸的成型料，以及制料设备、制料工艺，有利于磁性能指标的实现。

发明内容

本发明主要是解决现有汽车刹车电机磁体工作面积大和提高工作面的总磁通，而提供一种高性能永磁铁氧体拱形磁体及烧结方法，提高电机的功率，解决了大弧度磁瓦制造工艺流程及相关工序中的技术参数要求，解决了永磁铁氧体磁性能指标达到国际先进水平的技术指标。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种高性能永磁铁氧体拱形磁体，主要包括磁体，所述的磁体形状为拱形结构，其中内弧圆心角为158°。

本发明所述的这种高性能永磁铁氧体拱形磁体的烧结方法，步骤如下：

(1)、配料：将原料按如下重量比配制，Fe₂O₃：85份；SrCO₃：15份；La₂O₃：0.5～1.5份；Co₂O₃：0.5～1.5份；SiO₂：0.5～1.0份；CaCO₃：0.5～1.0份；

(2)、混合：强混机混合20分钟；

(3)、预烧：煤窑1200-1240℃保温1小时，自然冷却；

(4)、球磨：湿法料∶水∶球的重量比为1∶1.2∶2.5，到达粒度为1.0u；

(5)、成型：模具成型，达到生坯密度3.2±0.2g/cm³；

(6)、烧结：电气隧道窑自动进坯1220±10℃保温2小时烧结，随窑自动冷却；

(7)、磨加工：磨削达到图纸尺寸要求。

作为优选，采用粗碎、中碎、精碎三种设备来破碎，控制三道设备破碎的粒径，同时控制每道工序破碎的粒子形状，即第一道破碎是立方堆积形，第二道破碎成平面形，第三道破碎成均匀的六角晶。

作为优选，采用原子序数小于La⁺³及Co⁺³的离子，增加La、Co离子在铁氧体中的代换量。

作为优选，选用粒度0.7~0.9um，粒度分布标准偏差δ＝0.14~0.16um的铁红(Fe₂O₃)混料时加入作为结晶度控制剂的0.1~0.5％的SiO₂、0.5~0.2％的H₃BO₃，在1050~1250℃温度下预烧。控制温区长度及受温时间，经过固相反应，即生成粒径为0.7~1.2um、粒径分布标准偏差δ＝0.14~0.16um。

本发明的优点在于：本发明具有工艺技术先进，磁性能参数高，在电机中使用面弧度大，面积大，使用磁通大等特点，为汽车刹车电机提供了良好的励磁磁场。

附图说明：

图1是本发明的主视结构示意图；

附图标记说明：磁体1，内弧圆心角2。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但应理解这些实施例并不是限制本发明的范围，在不违背本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明作出改变和改进以使其适合不同的使用情况，条件和实施方案。

这种高性能永磁铁氧体拱形磁体，主要包括磁体，所述的磁体形状为拱形结构，其中内弧圆心角为158°。磁体性能参数指标为：

剩磁Br：420±10mT；

磁感矫顽力Hcb：310±16kA/m；

内禀矫顽力Hcj：430±16kA/m；

最大磁能积(BH)max：33±1.5kJ/m³。

本发明所述的这种高性能永磁铁氧体拱形磁体的烧结方法，工艺流程为：配料-混合-预烧-球磨-成型-烧结-磨加工-检分测试-入库，具体步骤如下：

采用纯度大于98％的Fe₂O₃粉和97％以上纯度的SrCO₃粉，按投料重量为100kg计，按85％重量比例称取Fe₂O₃和按15％比例称取SrCO₃粉，其余添加剂按总投料量为1000kg的要求分别称取，它们是La₂O₃：1.0％；Co₂O₃：1.0％；SiO₂：0.8％；CaCO₃：1.0％。

采用强混机进行混合20分钟，制成蜂窝状饼，在30米四孔煤窑中1240℃预烧，保温1小时，自然冷却后，经破碎机粗破碎后，再在球磨机中按料∶水∶球＝1∶1.2∶2.5球磨至粒度为1.0u出料，经自动成型机，在专用模具中成型到密度为3.2g/cm³的符合形状尺寸的生坯产品，再经30m双推板电窑1210℃保温2小时烧结，随窑冷却，产品用全自动磨床磨到产品使用图纸要求。

附表1所示磁性能参数达到汽车刹车电机对磁体的要求。

附表1

Y4254高剩磁内禀永磁铁氧体材料检验结果

本发明中，采用制备不同晶粒形状的破碎工艺技术，达到均匀性好，一致性好的六角晶系颗粒，提高了磁性能指标。为了提高单畴颗粒的存在率，本项目细磨时若将磁粉磨得尽可能细，实际中发现，粒度过细磁性能反而下降，其原因是有一些粒子小于0.1um时，部分铁氧体相分解成Fe₃O₄及SrCO₃等，另外长时间的研磨会使钢球的Fe进入铁氧体粉料中影响磁性能。采用粗碎、中碎、精碎三种设备来破碎，控制三道设备破碎的粒径，同时控制每道工序破碎的粒子形状，即第一道破碎是立方堆积形，第二道破碎成平面形，第三道破碎成均匀的六角晶形，尽量生成均匀的粒子，达到高性能需求。

本发明中，采用原子序数小于La⁺³及Co⁺³的离子，如：Rb(铷)、Nb(铌)等作为添加物，增加La、Co离子在铁氧体中的代换量，提高了磁性能。

本发明中，选择亚微米级晶粒的预烧料及其制作工艺，实现高取向度、高密度、高性能指标。选用粒度0.7~0.9um，粒度分布标准偏差δ＝0.14~0.16um的铁红(Fe₂O₃)混料时加入作为结晶度控制剂的0.1~0.5％的SiO₂、0.5~0.2％的H₃BO₃，在1050~1250℃温度下预烧。控制温区长度及受温时间，经过固相反应，即生成粒径为0.7~1.2um、粒径分布标准偏差δ＝0.14~0.16um。利用此预烧料可以生产Br＞0.42(4200Gs)，Hcj＞414KA/m(5200Oe)的结烧铁氧体。

试制过程中其主要代表性技术指标：

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种高性能永磁铁氧体拱形磁体烧结方法，其特征在于：步骤如下：

(1)、配料：将原料按如下重量比配制，Fe₂O₃：85份；SrCO₃：15份；La₂O₃：0.5～1.5份；Co₂O₃：0.5～1.5份；SiO₂：0.5～1.0份；CaCO₃：0.5～1.0份；

(2)、混合：强混机混合20分钟；

(3)、预烧：煤窑1200-1240℃保温1小时，自然冷却；

(4)、球磨：湿法，料∶水∶球的重量比为1∶1.2∶2.5，达到粒度为1.0μ；

(5)、成型：模具成型，达到生坯密度3.2±0.2g/cm³；

(6)、烧结：电气隧道窑自动进坯1220±10℃保温2小时烧结，随窑自动冷却；

(7)、磨加工：磨削达到图纸尺寸要求。

Images