CN102408229A

CN102408229A - 一种提高永磁铁氧体矫顽力的方法

Info

Publication number: CN102408229A
Application number: CN2011102476663A
Authority: CN
Inventors: 杨玉杰; 曹晓希; 裴晓东; 王勇
Original assignee: SINOSTEEL ANHUI TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SINOSTEEL ANHUI TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明公开了一种在不降低剩磁的情况下，通过加入一种添加剂提高永磁铁氧体矫顽力的方法。其具体步骤为：1)、配料：在锶铁氧体一次预烧料的基础上，二次工艺中添加CaCO₃、SrCO₃、SiO₂、Al₂O₃、H₃BO₃、Cr₂O₃中的任意2-6种，同时加入添加剂，其组成为R_xAl_yFe_zO_m，R为Pr、Bi、Gd、Nd、Cu、Cr、Co其中的二种或多种的混合物；2)、球磨；3）、压制成型；4）、烧结；5）、磨加工。本发明具有以下积极效果：相对于同样的预烧料，加添加剂R_xAl_yFe_zO_m后，在不降低剩磁的情况下，材料矫顽力和内禀矫顽力提高(300-700)Oe。

Description

一种提高永磁铁氧体矫顽力的方法

技术领域

本发明涉及一种提高永磁铁氧体矫顽力的方法，尤其是涉及一种在不降低剩磁的情况下，通过加入一种添加剂提高永磁铁氧体矫顽力的方法。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，高性能的汽车电机对永磁铁氧体的性能要求越来越高。为满足市场需求，近年来，铁氧体行业的王牌企业——日本TDK公司推出了FB9、FB12系列高性能永磁铁氧体产品后，在全球的铁氧体行业里迅速涌现了一股开发高性能永磁铁氧体的热潮。各厂家纷纷从原材料、二次添加、生产工艺等方面探索提高永磁铁氧体磁性能的途径。高性能永磁铁氧体材料的微观结构特点是：晶粒细小且分布均匀，呈单畴颗粒状态，对于锶铁氧体而言，单畴颗粒尺寸应小于1mm。实现永磁铁氧体高性能化的工艺途径主要有两条：一是通过工艺技术的改进与创新，对其微观结构进行优化，从而达到优化性能的目的；二是通过组合掺杂，对铁氧体材料的配方进行优化设计，或者采用离子代换的方法，对材料微观结构进行优化。在永磁铁氧体中常用的添加剂有CaCO₃、CaO、Al₂O_3、SiO₂、Cr₂O_3、SrCO₃、H₃BO₃及部分稀土氧化。这些添加剂的缺点是：CaCO₃、CaO及部分稀土氧化等添加剂在提高剩磁的同时，材料矫顽力和内禀矫顽力也随着下降；Al₂O_3、SiO₂、Cr₂O_3、SrCO₃、H₃BO₃等添加剂在提高材料矫顽力和内禀矫顽力的同时，剩磁也随着急剧下降。这个难题一直在困扰着永磁铁氧体行业的工程技术人员及专家。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种在不降低剩磁的情况下，通过加入一种添加剂提高永磁铁氧体矫顽力的方法。

本发明一种提高永磁铁氧体矫顽力的方法，其具体步骤为：

1)、配料：在锶铁氧体一次预烧料的基础上，二次工艺中添加CaCO₃、SrCO₃、SiO₂、Al₂O₃、H₃BO₃、Cr₂O₃中的任意2-6种，同时加入添加剂，其组成为R_xAl_yFe_zO_m，其中x=2-7，y=1-2，z=3-9，m=5-11，R为Pr、Bi、Gd、Nd、Cu、Cr、Co其中的二种或多种的混合物；相对于预烧料，添加物质的重量百分数为：CaCO₃0.2%—1.4%、SrCO₃0.1%—0.6%、SiO₂0.2%—0.8%、Al₂O₃0.2%—0.8%、H₃BO₃0.1%—0.5%、Cr₂O₃ 0.2%—0.8%、R_xAl_yFe_zO_m0.1%—2.5%；

2)、球磨：用滚磨机来进行二次球磨，所用的钢球为直径5-10毫米的轴承钢球，球磨时间为15-20小时；料、球、水的质量百分比为1：15：2；二次球磨的粒度用激光粒度仪测试，其D50控制在0.80~0.95μm范围内；

3）、压制成型：用磁性材料液压机对球磨后的料浆进行压制，压制后的毛坯直径为30-40毫米，高度为15-25毫米，密度为3.1~3.3 g/cm³；压制前料浆的含水量控制在33~38%；

4）、烧结：利用程控式箱式电炉对毛坯进行烧结，其工作温度为100-1300℃：具体的烧结工艺如下：（180℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（380℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（600℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（850℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（1100℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（1200℃±50℃）/（1.5-2.0h）；

5）、磨加工：将烧结出来的毛坯上下面磨平，符合产品要求。

本发明采用以上技术方案后具有以下积极效果：

（1）相对于同样的预烧料，一样的配方，加添加剂R_xAl_yFe_zO_m(0.1%—2.5%)后，在不降低剩磁的情况下，材料矫顽力和内禀矫顽力提高(300-700)Oe。同时加入本添加剂R_xAl_yFe_zO_m，对永磁铁氧体的烧结温度也没有任何影响。

（2）本添加剂R_xAl_yFe_zO_m与氧化镧和氧化钴相比，成本廉价，因此本添加剂在不是很增加成本的同时，可以大幅度提高永磁铁氧体的磁性能，使产品更加适应市场，增强竞争力。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明加入添加剂提高永磁铁氧体矫顽力的方法作进一步详细的描述。

预烧料采用在市场上购买的不同厂家的锶铁氧体预烧料，编号为A、B和C。

如表1所示，为三种预烧料A、B、C添加添加剂的具体质量组成：

Figure 2011102476663100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例1：

1)、配料：如表1所示。

4）、烧结：利用程控式箱式电炉对毛坯进行烧结，具体烧结工艺如下：180℃/1.0h+380℃/1.0 h+600℃/1.0h+850℃/1.0h+1100℃/1.0h+1175℃/1.5h。

经过上述过程，采用预烧料A制备出的产品具体性能如下表2所示：

表2 预烧料A制备出的产品的具体性能

样品种类	Br(kGs)	Hcb(kOe)	Hcj(kOe)	(BH)m(MGO)
					A1	4.038	2.848	2.994	4.004
A2	4.022	3.331	3.550	3.973
					A3	4.024	3.428	3.704	3.989

预烧料A按照表1的配方，A1、 A2 和A3三种配方烧结温度均为1175℃。从表2可以看出，配方A2与A1相比，剩磁只稍微下降了16Gs，而材料矫顽力却提高了483Oe，内禀矫顽力提高了556Oe；配方A3与A1相比，剩磁只稍微下降了14Gs，而材料矫顽力却提高了580Oe，内禀矫顽力提高了710Oe。

实施例2：采用预烧料B进行烧结，烧结工艺为180℃/1.0h+380℃/1.0 h+600℃/1.0h+850℃/1.0h+1100℃/1.0h+1185℃/1.5h。其它步骤与实施例1相同。采用预烧料B制备出的产品具体性能如下表3所示：

表3 预烧料B制备出的产品的具体性能

样品种类	Br(kGs)	Hcb(kOe)	Hcj(kOe)	(BH)m(MGO)
					B1	4.123	2.552	2.658	4.158
B2	4.111	3.089	3.302	4.067
					B3	4.126	3.143	3.343	4.105

预烧料B按照表1的配方，B1、B2 和B3三种配方烧结温度均为1185℃。从表3可以看出，配方B2与B1相比，剩磁只稍微下降了12Gs，而材料矫顽力却提高了537Oe，内禀矫顽力提高了644Oe；配方B3与B1相比，剩磁只提高了3Gs，而材料矫顽力却提高了589Oe，内禀矫顽力提高了685Oe。

实施例3：采用预烧料C进行烧结，烧结工艺为180℃/1.0h+380℃/1.0 h+600℃/1.0h+850℃/1.0h+1100℃/1.0h+1175℃/1.5h。其它步骤与实施例1相同。采用预烧料C制备出的产品具体性能如下表4所示：

表4 预烧料C制备出的产品的具体性能

样品种类	Br(kGs)	Hcb(kOe)	Hcj(kOe)	(BH)m(MGO)
					C1	3.943	3.154	3.306	3.852
C2	3.930	3.543	3.764	3.775
					C3	3.935	3.637	3.925	3.781

预烧料C按照表1的配方，C1、C2 和C3三种配方烧结温度均为1175℃。从表4可以看出，配方C2与C1相比，剩磁只稍微下降了13Gs，而材料矫顽力却提高了389Oe，内禀矫顽力提高了458Oe；配方C3与C1相比，剩磁只稍微下降了8Gs，而材料矫顽力却提高了483Oe，内禀矫顽力提高了619Oe。

Claims

1.一种提高永磁铁氧体矫顽力的方法，其具体步骤为：

1)、配料：

在锶铁氧体一次预烧料的基础上，二次工艺中添加CaCO₃、SrCO₃、SiO₂、Al₂O₃、H₃BO₃、Cr₂O₃中的任意2-6种，同时加入添加剂，其组成为R_xAl_yFe_zO_m，其中x=2-7，y=1-2，z=3-9，m=5-11，R为Pr、Bi、Gd、Nd、Cu、Cr、Co其中的二种或多种的混合物；相对于预烧料，添加物质的重量百分数为：CaCO₃0.2%—1.4%、SrCO₃0.1%—0.6%、SiO₂0.2%—0.8%、Al₂O₃0.2%—0.8%、H₃BO₃0.1%—0.5%、Cr₂O₃ 0.2%—0.8%、R_xAl_yFe_zO_m0.1%—2.5%；

2)、球磨：

用滚磨机来进行二次球磨，所用的钢球为直径5-10毫米的轴承钢球，球磨时间为15-20小时；料、球、水的质量百分比为1：15：2；二次球磨的粒度用激光粒度仪测试，其D50控制在0.80~0.95μm范围内；

3）、压制成型：

用磁性材料液压机对球磨后的料浆进行压制，压制后的毛坯直径为30-40毫米，高度为15-25毫米，密度为3.1~3.3 g/cm³；压制前料浆的含水量控制在33~38%；

4）、烧结：

利用程控式箱式电炉对毛坯进行烧结，其工作温度为100-1300℃：具体的烧结工艺如下：（180℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（380℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（600℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（850℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（1100℃±20℃）/（1.0-1.5h）+（1200℃±50℃）/（1.5-2.0h）；

5）、磨加工：

将烧结出来的毛坯上下面磨平，符合产品要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：添加剂R_xAl_yFe_zO_m中的x、y、z、m可以为小数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤1）配料中添加剂的添加量的重量百分数为：CaCO₃0.5%—1.3%、SrCO₃0.3%—0.5%、SiO₂0.2%—0.5%、Al₂O₃0.3%—0.6%、H₃BO₃0.1%—0.4%、Cr₂O₃ 0.4%—0.7%、R_xAl_yFe_zO_m0.3%—1.8%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤3）压制成型过程中需要用H ≧6000Oe的成型磁场对压制中毛坯件进行成型取向，使毛坯件中小的磁畴方向一致。