CN101860091A - 一种稀土永磁铁氧体磁瓦的制备方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种添加了稀土材料和有机材料的永磁铁氧体磁瓦的制备方法及产品。其制备方法如下：氧化铁皮的处理；研磨；氧化；一次配料；混合；预烧造球；粗磨；二次配料；超细研磨；料浆沉淀；压制坯件；烧结；磨加工；入库。本发明的制备方法的特点是：添加了葡萄糖酸钙，改进了研磨方法，来提高晶粒的磁取向度；采取了二次配料的添加方式对现有的锶铁氧体永磁材料的组份进行了置换，从而提高了磁性能及其磁特性。由上述制备方法得到的稀土永磁铁氧体磁瓦，具有高剩余磁通密度、高内禀矫顽力和较低的内禀矫顽力温度系数。

Description

一种稀土永磁铁氧体磁瓦的制备方法及产品

技术领域

本发明涉及微电机用永磁铁氧体磁瓦的技术领域，尤其是涉及添加了稀土材料和有机材料的永磁铁氧体磁瓦的制备方法及产品。

背景技术

永磁铁氧体磁瓦主要用于汽车、摩托车、电动自行车、家用电器、健身器材等行业的电机中。磁瓦在磁性能上一方面要满足电机对永磁的要求，另一方面要求具有相应的内禀矫顽力，以保证在强退磁场的作用下，磁体未产生过的不可逆退磁。因此要求磁瓦既要有高的剩余磁通密度的同时，也要有高的内禀矫顽力。而现有的永磁铁氧体磁瓦原材料的成份为Fe₂O₃、SrCO₃、CaCO₂、SiO₂、Al₂O₃，此种原料进行混合烧结后，其磁性能较差，不能很好地满足上述的要求。同时，现有的生产工艺使得研磨后得到的粒度不均匀，直接影响了磁瓦的质量。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种添加了稀土材料和有机材料的永磁铁氧体磁瓦的制备方法及产品。采用此种制备方法得到的磁瓦在具有高剩余磁通密度、高内禀矫顽力的同时，内禀矫顽力温度系数较低。

本发明的一种稀土永磁铁氧体磁瓦的制备方法，步骤如下：

(1)氧化铁皮的处理：将氧化铁皮水洗后在回转式烘干炉内烘干，经过磁选去除杂物：

(2)研磨：将处理过的氧化铁皮在球磨机中研磨成氧化铁粉，其粒度≤5μm；

(3)氧化：将氧化铁粉送入外热式回转窑内加热、氧化，回转窑内的温度为900±20℃，使铁粉中的三氧化二铁的含量达到99.3％以上，氧化亚铁的含量小于0.2％以下；

(4)一次配料：将三氧化二铁、碳酸锶、碳酸钙混合搅拌，其质量百分比为84.96-85.56％、14.2-14.8％、0.22-0.26％；

(5)混合：将混合料放入球磨机球磨，使均匀混合，成份偏析＜1％；

(6)预烧造球：将均匀混合后的粉料喷水后造球，球径为10-12mm，将球团送入内热式回转窑内进行焙烧，回转窑内的温度为：烘干区200-300℃，氧化区300-1000℃，焙烧区1000-1300℃；

(7)粗磨：将预烧出来的球团在球磨机中粗粉碎，粒度为5-6μm；

(8)二次配料：将粗磨过的预烧料、碳酸钙、硼酸、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬、三氧化二镧、葡萄糖酸钙混合均匀，其质量百分比为91.22-92.5％、0.98-1.3％、0.16-0.20％、0.16-0.20％、2.5-3.0％、0.4-0.5％、0.66-0.8％、1.6-2.0％、0.89-0.93％；

(9)超细研磨：将混料装入球磨机内加水后进行球磨，料浆粒度为0.8-0.9μm，料浆PH值为8-8.2，球磨时间大约为15小时；

(10)料浆沉淀：将料浆输送到搅拌塔内，控水至30-40％的含水量后进行不间断搅拌；

(11)压制坯件：将料浆自动注入瓦形模具中，在压力18-22MPa下压制成生坯，充磁电流为8-10万安匝直流磁场，同时叠加12万安匝的脉冲磁场，坯件密度为3.3-3.6g/cm³；

(12)烧结：将干燥后的坯件送入烧结窑内进行升温烧结、降温出炉，烧结温度为1220℃，进炉速度25-30mm/min，出炉温度为70-90℃；

(13)磨加工：根据产品的规格选择定形砂轮磨削成成品；

(14)入库：清洗、检验、包装、入库。

由上述制备方法得到的稀土永磁铁氧体磁瓦，具有高剩余磁通密度、高内禀矫顽力和较低的内禀矫顽力温度系数。

本发明的制备方法的特点是：添加了葡萄糖酸钙，改进了研磨方法，来提高晶粒的磁取向度；采取了二次配料的添加方式对现有的锶铁氧体永磁材料的组份进行了置换，从而提高了磁性能及其磁特性。

现有的锶铁氧体永磁材料的基本组成为SrO·nFe₂O₃(n＝5.4～6.0)，这种成份的结合物具有六角晶系的磁铅石型晶体结构式，式中n代表SrO和Fe₂O₃组成的比例，通常称摩尔比。在本发明中对材料进行元素置换时，首先考虑的是选择离子径与Sr、Fe相近的元素，其次是置换的量。(Sr_1-X ²⁺R_X ³⁺)O·n{(Fe_1-Y ³⁺M_Y ²⁺)₂O₃}，式中R、M为添加的新元素的代号。通过对置换元素的筛选，确定以三氧化二镧置换氧化锶，三氧化二钴置换三氧化二铁。三氧化二镧的添加可获得良好的磁化和矫顽磁特性，三氧化二钴的添加可获得较大的磁各异性常数。同时在超细研磨时添加高分子材料葡萄糖酸钙，有效地使料浆中的粒子团充分分散，有利于磁场取向和排列。采用镧、钴的置换，使得本发明的磁瓦的剩余磁通密度、矫顽力、内禀矫顽力都得到大幅提高。相比现有的磁瓦，本发明的磁瓦的剩余磁通密度Br：4230GS，提高了150-200Gs；内禀矫顽力H_CJ：4310Oe，提高了700-1000Oe，内禀矫顽力温度系数TK(H_CJ)K^-1+0.002降低了50％。由于铁氧体永磁存在着高温退磁问题，在考虑电动机的小型轻量化时，内禀矫顽力的温度系数小对磁路设计极为有利。在设计6极小型永磁电动机磁路实例中，当得到的有效磁通量和耐低温退磁能力相同时，其永磁体的重量约比现有材料减少20％左右。

附图说明

图1是本发明的稀土永磁铁氧体磁瓦的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的制备方法进行具体的说明：

(1)氧化铁皮的处理：将氧化铁皮水洗后在回转式烘干炉内烘干，经过磁选去除杂物：

(2)研磨：将处理过的氧化铁皮在球磨机中研磨成氧化铁粉，其粒度≤5μm；球磨机内装φ50mm、φ40mm、φ30mm钢球，其重量百分比为3∶5∶3。

(3)氧化：将氧化铁粉送入外热式回转窑内加热、氧化，回转窑内的温度为900±20℃，使铁粉中的三氧化二铁的含量达到99.3％以上，氧化亚铁的含量小于0.2％以下；

(4)一次配料：将三氧化二铁、碳酸锶、碳酸钙混合搅拌，其质量百分比为84.96-85.56％、14.2-14.8％、0.22-0.26％；

(5)混合：将混合料放入球磨机球磨，使均匀混合，成份偏析＜1％，球磨机内装φ50mm钢球；

(6)预烧造球：将均匀混合后的粉料喷水后造球，使球团含水量为6-8％，球径为10-12mm，将球团送入内热式回转窑内进行焙烧，回转窑温度分布为：烘干区200-300℃，氧化区300-1000℃，焙烧区1000-1300℃；烧后的球团表面应为青灰色，细小晶粒，内部无空洞，断面结晶均匀一致；

(7)粗磨：将预烧出来的球团在球磨机中粗粉碎，粒度为5-6μm；球磨机内装φ50mm、φ30mm的钢球，其重量百分比为1∶1；

(8)二次配料：将粗磨过的预烧料、碳酸钙、硼酸、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬、三氧化二镧、葡萄糖酸钙混合均匀，其质量百分比为91.22-92.5％、0.98-1.3％、0.16-0.20％、0.16-0.20％、2.5-3.0％、0.4-0.5％、0.66-0.8％、1.6-2.0％、0.89-0.93％；

(9)超细研磨：将混料装入球磨机内加水后进行球磨，料浆粒度为08-0.9μm，料浆PH值为8-8.2，球磨时间大约为15小时；混料、球磨机内的φ8mm钢球、水的重量百分比为2∶7∶2；

(10)料浆沉淀：将料浆输送到搅拌塔内，控水至30-40％的含水量后进行不间断搅拌；

(11)压制坯件：将料浆自动注入瓦形模具中，在压力18-22MPa下压制成生坯，充磁电流为8-10万安匝直流磁场，同时叠加12万安匝的脉冲磁场，坯件密度为3.3-3.6g/cm³；

(12)烧结：将干燥后的坯件送入烧结窑内进行升温烧结、降温出炉，烧结温度为1220℃，进炉速度25-30mm/min，出炉温度为70-90℃；

(13)磨加工：根据产品的规格选择定形砂轮磨削成成品；

(14)入库：清洗、检验、包装、入库。

其中，在步骤(4)一次配料中三氧化二铁、碳酸锶、碳酸钙的最优质量百分比为85.26％、14.5％、0.24％；在步骤(8)二次配料中预烧料、碳酸钙、硼酸、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬、三氧化二镧、葡萄糖酸钙的最优质量百分比为91.86％、1.14％、0.18％、0.18％、2.75％、0.45％、0.73％、1.8％、0.91％。

其中一次配料中的三氧化二铁来自轧钢厂的氧化铁皮，氧化铁皮全铁含量＞74.3％，二氧化硅含量＜0.2％；碳酸锶纯度＞97％，其中硫含量＜0.2％，酸不溶物含量＜0.15％；碳酸钙为化学纯，纯度＞98％；硼酸为工业纯，纯度＞98％；二氧化硅纯度＞99％；二次配料中的三氧化二铁纯度＞99％；三氧化二钴纯度99％，三氧化二铬纯度99％，三氧化二镧纯度99％，葡萄糖酸钙纯度99％，可食用。由于一次配料中的三氧化二铁来自轧钢厂的氧化铁皮，其来源广、价格低，通过氧化同样可获得铁红的效果，大大降低了生产成本，提高了竞争力。

Claims (9)

1.一种稀土永磁铁氧体磁瓦的制备方法，步骤如下：

(1)氧化铁皮的处理：将氧化铁皮水洗后在回转式烘干炉内烘干，经过磁选去除杂物：

(2)研磨：将处理过的氧化铁皮在球磨机中研磨成氧化铁粉，其粒度≤5μm；

(3)氧化：将氧化铁粉送入外热式回转窑内加热、氧化，回转窑内的温度为900±20℃，使铁粉中的三氧化二铁的含量达到99.3％以上，氧化亚铁的含量小于0.2％以下；

(4)一次配料：将三氧化二铁、碳酸锶、碳酸钙混合搅拌，其质量百分比为84.96-85.56％、14.2-14.8％、0.22-0.26％；

(5)混合：将混合料放入球磨机球磨，使均匀混合，成份偏析＜1％；

(6)预烧造球：将均匀混合后的粉料喷水后造球，球径为10-12mm，将球团送入内热式回转窑内进行焙烧，回转窑内的温度为：烘干区200-300℃，氧化区300-1000℃，焙烧区1000-1300℃；

(7)粗磨：将预烧出来的球团在球磨机中粗粉碎，粒度为5-6μm；

(8)二次配料：将粗磨过的预烧料、碳酸钙、硼酸、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬、三氧化二镧、葡萄糖酸钙混合均匀，其质量百分比为91.22-92.5％、0.98-1.3％、0.16-0.20％、0.16-0.20％、2.5-3.0％、0.4-0.5％、0.66-0.8％、1.6-2.0％、0.89-0.93％；

(9)超细研磨：将混料装入球磨机内加水后进行球磨，料浆粒度为0.8-0.9μm，料浆PH值为8-8.2，球磨时间大约为15小时；

(10)料浆沉淀：将料浆输送到搅拌塔内，控水至30-40％的含水量后进行不间断搅拌；

(11)压制坯件：将料浆自动注入瓦形模具中，在压力18-22MPa下压制成生坯，充磁电流为8-10万安匝直流磁场，同时叠加12万安匝的脉冲磁场，坯件密度为3.3-3.6g/cm³；

(12)烧结：将干燥后的坯件送入烧结窑内进行升温烧结、降温出炉，烧结温度为1220℃，进炉速度25-30mm/min，出炉温度为70-90℃；

(13)磨加工：根据产品的规格选择定形砂轮磨削成成品；

(14)入库：清洗、检验、包装、入库。

2.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中的球磨机内装φ50mm、φ40mm、φ30mm钢球，其重量百分比为3∶5∶3。

3.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(5)中的球磨机内装φ50mm钢球。

4.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(6)中混合后的粉料喷水后的含水量为6-8％。

5.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(7)中的球磨机内装φ50mm、φ30mm钢球，其重量百分比为1∶1。

6.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(9)中的混料、球磨机内的φ8mm钢球、水的重量百分比为2∶7∶2。

7.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(4)一次配料中三氧化二铁、碳酸锶、碳酸钙的最优质量百分比为85.26％、14.5％、0.24％。

8.根据权利要求1所述的永磁铁氧体磁瓦的制备方法，其特征在于：在步骤(8)二次配料中预烧料、碳酸钙、硼酸、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬、三氧化二镧、葡萄糖酸钙的最优质量百分比为91.86％、1.14％、0.18％、0.18％、2.75％、0.45％、0.73％、1.8％、0.91％。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法生产的稀土永磁铁氧体磁瓦。