CN101989479B

CN101989479B - 一种烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法

Info

Publication number: CN101989479B
Application number: CN2009101625907A
Authority: CN
Inventors: 汪南东; 吴捷; 吕兆民; 姚少喜; 陈才强; 王顺尧; 黄秀芬
Original assignee: JPMF GUANGDONG CO Ltd
Current assignee: Jiangmen Jiangyi magnetic material Co.,Ltd.
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: CN101989479A

Abstract

本发明涉及一种烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法，该方法包括以下步骤：配料：原料包括84.4％-87.05％的纯度大于99％的Fe₂O₃和12.95％-15.60％的纯度大于97％的SrCO₃，再加上总投料重量的0.05％-0.4％的工业纯二氧化硅和0.05％-0.3％的工业纯氧化铝或氧化铬，各原料为粉料，平均粒度小于1微米；以及将配好的粉料经过干式强混、连续式干式砂磨、造球、筛分、烧结，即得烧结锶铁氧体永磁材料。本发明所述的制造方法可使各种原料混合均匀、细化和密切接触，能够获得较高性能的烧结锶铁氧体永磁材料；本发明所述的制造方法可使料球的球径较小，尺寸范围较窄，从而缩短了烧结时间，提高生产效率并降低能耗；本发明所述的制造方法工艺简单、对环境无污染。

Description

一种烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制造方法，尤其涉及一种烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法。

背景技术

铁氧体的形成是各成分粉末颗粒间发生固相反应的结果，要获得化学成分严格符合配方的铁氧体，原料的均匀混合，原料间的紧密接触十分关键。目前，烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法按混料方式可分为湿式工艺制造法和干式工艺制造法。湿式工艺制造法即将各种原料配成料浆，经湿式球磨或砂磨进行混料、烧结，从而能够确保各种原料混合均匀且能够获得较高性能的烧结锶铁氧体永磁材料，但是该工艺存在料浆含水量大而造成能耗较大的缺陷；干式工艺制造法是指采用干式强混机将各种原料按一定的比例进行混合，造球、烧结，这种工艺由于原料结团、流动性差等因素致使混料均匀性、一致性差，最终影响锶永磁铁氧体性能。而且现有的干式工艺制造烧结锶铁氧体永磁材料的烧结时间一般需要4-8小时，烧结时间长，因而耗能大。

因此，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种各原料混合均匀、球径较小、能耗低、生产效率高且能获得较高磁性能的烧结锶铁氧体永磁材料的改进方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造烧结锶铁氧体永磁材料的方法。

本发明的烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法包括以下步骤：

配料：原料包括84.4％-87.05％的纯度大于99％的Fe₂O₃和12.95％-15.60％的纯度大于97％的SrCO₃，再加上总投料重量的0.05％-0.4％的工业纯二氧化硅和0.05％-0.3％的工业纯氧化铝或氧化铬；以及

将配好的粉料经过干式强混、连续式干式砂磨、造球、筛分、烧结，即得烧结锶铁氧体永磁材料。

本发明的各原料为粉料，平均粒度小于1微米。

在本发明中，将按组分比例称量好的粉料引入干式强混机中进行干式强混步骤，在干式强混机中混合和分散20-60分钟，由于原料结团、流动性差，虽经较长时间强混，混合料仍存在均匀性、一致性差的问题，肉眼观察有可见的白点(结团碳酸锶)，随机抽样检测混合料中的氧化铁成分波动大(见表1)，致使在烧结过程中固相反应不完全，局部区域不能形成符合化学成分要求的铁氧体，这是目前现有的干式工艺难以获得较高性能的烧结锶铁氧体永磁材料的主要原因。本发明的发明人经过不断试验，引入了二次混合步骤，即连续式干式砂磨工艺。

本发明的连续式干式砂磨工艺是通过对现有的搅拌式干式砂磨机进行改造后来实施的。在现有的搅拌式干式砂磨机的顶部设置有排气口，在其底部安装了耙杆机构(参见图1)。

将经过干式强混过的粉料以合适的进料量从搅拌式干式砂磨机顶部的进料口连续进入来进行研磨和混合，搅拌式干式砂磨机装有作为研磨介质的钢球。因该砂磨机设置有排气口，所以研磨过程中从粉料中挥发出来的水份由此及时排走，克服了由于水份的积聚而加剧粉料的结团和粘性的缺陷；

另外，该砂磨机设置有包括刮料压板和刮齿的耙杆机构(参见图2)。在刮料压板和刮齿的双重作用下，可以将因粉料的强吸附力、差的流动性而逐渐积聚在筒底、筒壁、钢球表面上的粉料刮落，从而使研磨好的粉料从砂磨机底部出料口充分排出，克服了因粉料的堆积和积聚导致工艺过程最终无法进行的缺陷。

本发明中得到的混合料刮板比色没有白点说明细微地方均匀性好，随机抽样检测混合料中的氧化铁成分波动小(见表1)，证明了引入连续式干式砂磨工艺的二次混合步骤可以使各种原料进一步混合均匀、细化和密切接触，这对预烧料烧结过程中的固相反应是很有利的。

表1两种混料工艺得到的混合料检测结果对比数据

在本发明方法的造球步骤中，向所述混合粉料中加入以所述混合粉料总重量计的5％-9％的水来进行造球以制造成球状颗粒。

为了保证材料在烧结步骤中反应的一致性，必须控制料球粒径的一致性。本发明的造球步骤无法通过现有圆盘造球工艺完全解决。因此，通过在本发明方法中的筛分步骤中引入振动筛解决了这一问题。振动筛可以选择筛孔大小来控制粒径大小。

在本发明方法的筛分步骤中，通过筛分将球状颗粒的粒径控制在4mm-7mm的范围内。

在本发明方法的烧结步骤中，使筛分后的球状颗粒在1200℃-1320℃的温度下进行烧结，烧结1.5-4小时。

在本发明的方法中，要求Fe₂O₃的纯度大于99％，含SiO₂小于0.05％，Al₂O₃小于0.07％，MnO₂小于0.5％，氯化物(以Cl计)小于0.16％；SrCO₃的纯度大于97％，含CaCO₃小于0.5％、BaCO₃小于1.0％、氯化物(以Cl计)小于0.12％。

本发明的方法经过干式强混、连续式干式砂磨，控制进料速度以得到刮板比色没有可见白点(白色原料)，且随机抽样各点成份配比偏差值，Fe₂O₃含量不大于0.3％(wt)的混合料为宜。与现有技术的混合工艺相比，本发明采用干式强混、连续式干式砂磨工艺的两级干式混合工艺克服了目前本行业常用的单一干式混合工艺混料不均匀和颗粒接触不紧密造成反应不完全和产生另相的缺点，确保各种成分混合均匀，使颗粒细化且密切接触，从而促进了烧结过程中的固相反应，有利于获得较高性能的烧结锶铁氧体永磁材料。

本发明方法的造球、筛分工艺把过大、过小的球料及粉料筛除，而不是常规的用造球机工艺来粗糙的控制，确保得到4mm-7mm毫米的料球，从而使球径较小，尺寸范围较窄，粉料较少，这有利于烧结过程中工艺和质量的一致性控制，同时缩短了烧结时间，降低能耗，提高生产效率。

附图说明

图1是搅拌式干式砂磨机的示意图；

图2是耙杆机构的示意图。

具体实施例

实施例1：

选用韩国EG CORPORATION生产的SKM-1C氧化铁和祥云县平南华工有限公司生产的碳酸锶，两种原材料的成份分别如下：

表2SKM-1C氧化铁的主要成份

项目

Fe₂O₃

SiO₂

CaO

Al₂O₃

MnO

平均粒度

单位

％

ppm

微米

数据

99.16

112

121

546

1860

0.85

表3祥云县平南华工有限公司生产的碳酸锶的主要成份

项目	SrCO₃	CaCO₃	BaCO₃	平均粒度
					单位	％	％	％	微米
数据	97.58	0.35	0.50	1.5

称取37.4公斤的SrCO₃、233公斤的Fe₂O₃、0.812公斤的SiO₂和0.406公斤的Al₂O₃进行配料后，先经过双搅拌干式强混机进行40分钟混合和分散，再经过配置有排气口和耙杆机构的搅拌式干式砂磨机进行混合、分散和颗粒细化，用控制进料速度得到刮板比色没有可见白点(白色原料)，且随机抽样各点成份配比偏差值，Fe₂O₃含量不大于0.3％的混合料。该混合粉料经过圆盘造粒机、筛分机制成粒径为

的球状颗粒料。将颗粒料送入回转窑中，在1270℃-1286℃的温度下烧结1.7～2小时后，即得锶铁氧体永磁材料。

测量磁性能：先将锶铁氧体永磁材料经过干式粗粉碎和湿式细粉碎到平均粒度为0.65μm-0.72μm之间的料浆，湿磨时添加1.23％的CaCO₃、0.45％的H₃BO₃和1％的A20分散剂。浆料在磁场强度为900mT-1200mT的磁场下用500Kg/cm²的压力制成圆形生坯，将生坯分别在1210℃(样品1)、1220℃(样品2)温度下烧结，最后用永磁自动测量仪检测烧结体的磁性能：剩余磁感应强度Br、磁感矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj、最大磁能积(BH)max。检测结果见下表：

表4试制材料的样品磁性能

样品	温度(℃)	Br：mT	Hcb：KA/m	Hcj：KA/m	(BH)max：KJ/m³
						样品1	1210	414	263	266	32.50
样品2	1220	418	255	258	33.30

实施例2：

选用实施例1的原材料，称取38公斤的SrCO₃、232.8公斤的Fe₂O₃、0.54公斤的SiO₂和0.140公斤的Al₂O₃进行配料后，其他工艺条件同实施例1。

测量磁性能：湿磨时添加1.2％的CaCO₃、0.3％的H₃BO₃、0.1％的SiO₂和1％的A20分散剂，按实施例1工艺制作圆形坯件，将生坯分别在1200℃(样品3)、1230℃(样品4)温度下烧结。样品的磁性能测试结果如下：

表5试制材料的样品磁性能

样品	烧结温度(℃)	Br：mT	Hcb：KA/m	Hcj：KA/m	(BH)max：KJ/m³
						样品3	1200	420	263	265	33.10
样品4	1230	429	221	224	34.90

实施例3

选用实施例1的原材料，称取37.7公斤的SrCO₃、233公斤的Fe₂O₃、0.812公斤的SiO₂和0.271公斤的Cr₂O₃进行配料后，其他工艺条件同实施例1。

测量磁性能：湿磨时添加1.2％的CaCO₃、0.4％的H₃BO₃和1％的A20分散剂，按实施例1的工艺制作圆形坯件，将生坯分别在1200℃(样品5)、1210℃(样品6)温度下烧结。样品的磁性能测试结果如下：

表6试制材料的样品磁性能

样品	烧结温度(℃)	Br：mT	Hcb：KA/m	Hcj：KA/m	(BH)max：KJ/m³
						样品5	1200	420	250	254	33.50
样品6	1210	425	246	250	34.10

比较实施例1：

选用实施例1的原材料，称取37.4公斤的SrCO₃、233公斤的Fe₂O₃、0.812公斤的SiO₂和0.406公斤的Al₂O₃进行配料后，经过双搅拌干式强混机进行40分钟混合和分散。该混合粉料经过圆盘造粒机制成粒径为

的球状颗粒料。将颗粒料送入回转窑中，在1270℃-1286℃的温度下烧结5-6小时后，即得烧结锶铁氧铁永磁材烧料。

测量磁性能：湿磨时添加1.23％的CaCO₃、0.45％的H₃BO₃和1％的A20分散剂，按实施例1工艺制作圆形坯件，将生坯分别在1190℃(样品7)、1200℃(样品8)的温度下烧结。样品的磁性能测试结果如下：

表7比较例材料的样品磁性能

样品	烧结温度(℃)	Br：mT	Hcb：KA/m	Hcj：KA/m	(BH)max：KJ/m³
						样品7	1190	407	253	269	31.50
样品8	1200	410	256	261	32

从实施例1-3和比较实施例1可以看出烧结体磁性能在Hc相当的情况下，Br和(BH)max都有明显提高。主要原因是：单一干式混合工艺得到的混合料存在均匀性、一致性差的问题，而通过干式强混、连续式干式砂磨的两级干式混合后得到的混合料均匀性好，颗粒得到细化和密切接触，这对预烧料烧结过程中的固相反应是很有利的。

上面已经通过优选的实施例描述了本发明，但是，应该理解这些优选的实施例并非用于限定本发明的保护范围。相反，在本发明的主旨和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在由所附权利要求限定的本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种烧结锶铁氧体永磁材料的制造方法，其包括以下步骤：

将配好的粉料经过干式强混、连续式干式砂磨、造球、筛分、烧结，即得烧结锶铁氧体永磁材料，

其中所述连续式干式砂磨步骤是通过具有耙杆机构和排气口的搅拌式干式砂磨机来实施的，所述耙杆机构包括刮料压板和刮齿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述造球步骤中，向混合粉料中加入以所述混合粉料总重量计的5％-9％的水来进行造球以制造成球状颗粒。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述筛分步骤中，将球状颗粒的粒径控制在4mm-7mm的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述烧结步骤中，将筛分后的球状颗粒在1200℃-1320℃的温度下进行烧结，烧结1.5-4小时。