CN103626485A

CN103626485A - 一种永磁铁氧体预烧料的生产方法

Info

Publication number: CN103626485A
Application number: CN201310680079.2A
Authority: CN
Inventors: 郑亮; 禹小冬; 张铁军; 胡盛青
Original assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Current assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103626485B

Abstract

一种永磁铁氧体预烧料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原料准备；（2）干法球磨；（3）造球；（4）低温预烧：（5）造球；（6）高温预烧；（7）粗粉碎。采用本发明提供的生产工艺，可以在材料组分不含有稀土镧的条件下制备得到Br≥410mT,H_cJ≥320kA/m的高性能永磁铁氧体预烧料，在材料组分含有稀土镧的条件下可以获得Br≥440mT,H_cJ≥410kA/m的高性能永磁铁氧体预烧料。采用本发明提供的技术方案制备永磁铁氧体预烧料，具备磁性能高、能耗低、材料一致性好、材料加工性能优异等特点。

Description

一种永磁铁氧体预烧料的生产方法

技术领域

本发明涉及一种永磁铁氧体预烧料的生产方法，属于永磁铁氧体材料的生产技术领域。

背景技术

目前国内外永磁铁氧体预烧料的生产方法主要包括两种，第一种是干法生产工艺，其主要的工艺流程为：配料、干式混磨、造球、烧结、粗破碎、包装。该方法的优点是：能源消耗少，产量高；缺点是：混料不均匀，材料磁性能偏低、一致性差。第二种是湿法生产工艺，其主要的工艺流程为：配料、湿磨混料、出料搅拌、料浆进窑、烧结、粗破碎、包装。该方法的优点是：原料混合均匀，固相反应充分，材料磁性能较高；缺点是，能耗较高，产量低，磁性能一致性差。201310233034.0公开了“一种永磁铁氧体低温预烧料粉”，是采用添加有利于提高低温预烧效果的低熔助烧剂的方式，实现了在较低的烧结温度下烧结，所制备材料的磁性能达到Br=410±10mt、粉料H_cJ=320±15kA/m,该发明所采用的工艺方法虽然在较低的烧结温度下获得了高性能的预烧料，但是磁性能一致性仍较差，其采用的“预烧料饼”进行烧结会造成预烧料破碎困难，难以保证预烧料破碎过程中料粉粒度的一致性。2011104144898.3公开了“一种制备非稀土高性能永磁铁氧体材料的方法”，通过在预烧工序中进行二次煅烧（烧结温度1150℃~1350℃），提高永磁铁氧体的磁性能，获得了Br≥400mT, H_cJ≥322.3kA/m的高性能永磁铁氧体材料。该发明所采用的工艺方法虽然获得了较高的磁性能，但是由于制备预烧料的过程要采用两次煅烧，且两次煅烧均需要较高的温度，因此依然存在能耗高的缺点，且经过两次煅烧的预烧料，难以破碎成料粉，因此两次煅烧也破坏了材料的加工性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高的剩余磁感应强度Br和内禀矫顽力HcJ的永磁铁氧体材料，且实现制备的永磁铁氧体预烧料，具备能耗低、材料一致性好、材料加工性能优异等特点。

本发明的一种永磁铁氧体预烧料的生产方法，包括以下步骤：

（1）原料准备：按照设计的永磁铁氧体预烧料中各化学组分的计量比，称取其氧化物或盐；所述计量比用公式A·Fe_2n-yCo_y表示；式中A为La、Ca、Sr中的一种或几种；式中5.0≤n＜6；0≤y≤0.35；

（2）干法球磨：将称取的原料进行干法球磨，球磨时间1~5小时，得到混合原料；

（3）造球：向混合原料中加水，使粉料中含水量达到10%~15%，搅拌均匀,将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm；

(4)低温预烧：将料球置于850℃~1000℃下烧结,保温时间不超过1小时；

（5）造球：将（4）步的料球破碎成粒度小于10μm的料粉，向料粉中加水，使粉料中含水量达到10%~15%，搅拌均匀,将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm;

（6）高温预烧：将（5）步中的料球在1180℃~1250℃下预烧30~180分钟；

（7）粗粉碎：将步骤（6）中的料球破碎成粒度6~8μm的料粉。

所述氧化物或盐为：碳酸钙、氧化镧、碳酸锶、氧化铁或三氧化二钴的粉末。

采用本发明提供的生产工艺，可以在材料组分中不含有稀土元素镧的条件下得到Br≥410mT, H_cJ≥320kA/m的高性能永磁铁氧体预烧料，在材料组分中含有稀土元素镧的条件下可以获得Br≥440mT, H_cJ≥410kA/m的高性能永磁铁氧体预烧料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Sr，n为5.95，y为0。所述永磁铁氧体预烧料粉，是采用以下加工方法得到的：

（1）原料准备：按照各组分的化学计量比称取原料，本实施例中称取碳酸锶（纯度99%以上）：149g,氧化铁（纯度99%）：962g。

（2）原料混合：将称取的原料进行干法球磨，球磨时间4小时，得到混合原料；。

（3）造球：向步骤（2）中制备的混合原料中加水，使得所述的粉料中含水量达到12%，然后将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm;

(4)低温预烧：将料球分别按以下工艺烧结：

a) 烧结温度 850℃,保温20min

b) 烧结温度 1000℃,保温20min

c) 烧结温度 900℃,不保温

d) 烧结温度 900℃,保温20min

e) 烧结温度 900℃,保温60min

（5）将低温预烧过的料球破碎成粒度6μm的料粉，然后向料粉中加水，使得所述的粉料中含水量达到12%，通过搅拌装置，使料水均匀混合,然后将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm;

（6）高温预烧：将料球在1230℃下预烧120分钟；

（7）粗粉碎：将步骤（6）中的料球置于球磨机中进行干式破碎得到粒度为6μm的料粉。

采用以下方式测试其磁性能。

（1）球磨：称取料粉100g,添加配方：1.0%wt碳酸钙（1g）,0.3%wt二氧化硅（0.3g）,0.2%wt硼酸（0.2g）,0.5% wt葡萄糖酸钙（0.5g）；上述各配方纯度99%以上；球磨后获得平均粒度0.7um的料浆。

（2）沉淀：将步骤（1）中制备的料浆自然沉淀。

（3）成型：将步骤（2）中获得的料浆注入模具，在磁场强度≥950 kA/m的条件下加压成型为圆饼状样品。

（4）烧结：将步骤（3）中压制成的圆饼放入烧结电窑中烧结，电窑的升温速率为3℃/min，在1200℃下烧结120min。

（5）磨削：将步骤（4）中获得的圆饼磨削成厚度＞5mm的圆饼，然后将圆饼的上下两表面磨削抛光。

（6）磁性能检测：采用TYU-2000型磁性材料自动测量装置，测试步骤（5）中获得的圆饼磁性能。

对比例1

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Sr，n为5.95，y为0。所述的永磁铁氧体预烧料粉，是采用以下加工方法得到的：

（1）原料准备：按照各组分的化学计量比称取原料，本实施例中称取碳酸锶粉末（纯度99%以上）：149g,氧化铁粉末（纯度99%）：962g。

（2）原料混合：将称取的原料进行湿法球磨，球磨时间4小时，得到混合原料；。

（3）脱水：将步骤（2）混合原料放入脱水机中进行脱水，脱水后料浆含水量为25%。

（4）烘干：将步骤（3）经过脱水的料浆通过烘干窑，烘干窑的温度为340℃，烘干时间为30min，经过烘干窑的料浆含水量为1.5%。

（5）震动粉碎：将步骤（4）中烘干后的料浆放入震动装置中，进行震动粉碎，得到料粉。

（6）造球：向步骤（5）中的料粉中喷雾加水，使料粉的含水量为12%，然后通过搅拌装置，使料水均匀混合，送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm;

（7）预烧：将料球在1280℃下预烧120分钟；

（8）粗粉碎：将步骤（7）中的料球置于球磨机中进行干式破碎，得到粒度为6um的料粉。

用实施例1的方法测试其磁性能，测试结果见下表

序号	Br（mT）	H_cb（kA/m）	H_cJ（kA/m）	(BH)max（kJ/m³）	低温预烧温度（℃）	低温预烧时间（min）
							对比例1	410	256	270	31.8	无	无
实施例1	410	270	295	31.8	850	20
							实施例1	411	318	327	32.0	900	0
实施例1	413	318	325	32.3	900	20
							实施例1	414	300	312	32.4	900	60
实施例1	412	264	275	32.1	1000	20

与对比例1相比，实施例1中采用本发明的技术后，材料的剩磁Br有少许提高，但是矫顽力H_cJ提高了： 5 kA/m ~57 kA/m，实施例1在材料组分中不含有稀土镧的条件下，获得较好的综合磁性能为Br:413mT,HcJ:325kA/m。

实施例2

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Sr，n为5.5，y为0。所述永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与实施例1相同。称取的原料量为：碳酸锶（纯度99%以上）：149g,氧化铁（纯度99%）：889g。

对比例2

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Sr，n为5.5，y为0。所述的永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与对比例1相同。称取的原料量与实施例2相同。

用实施例1的方法测试其磁性能，测试结果见下表：

序号	Br（mT）	H_cb（kA/m）	H_cJ（kA/m）	(BH)max（kJ/m³）	低温预烧温度（℃）	低温预烧时间（min）
							对比例2	421	222	230	33.6	无	无
实施例2	425	237	248	34.2	850	20
							实施例2	424	262	277	34.0	900	0
实施例2	427	262	265	34.5	900	20
							实施例2	426	228	247	34.4	900	60
实施例2	424	219	231	34.0	1000	20

与对比例2相比，实施例2中采用本发明的技术后，材料的剩磁Br有少许提高，但是矫顽力提高了1 kA/m ~47 kA/m。

实施例3

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Ca、La和Sr,各元素的原子个数比例为Ca∶La∶Sr=0.5∶0.45∶0.05，n为5.0，y为0.35。所述的永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与实施例1相同。称取的原料量为：碳酸钙：50.5g，氧化镧：74.1 g，碳酸锶：7.46 g，氧化铁：780 g，三氧化二钴：29.3 g；上述各原料的纯度均在99%以上。

对比例3

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Ca、La和Sr,各元素的原子个数比例与实施例3相同。所述的永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与对比例1相同。称取的原料量与实施例3相同。

用实施例1的方法测试其磁性能，测试结果见下表：

序号	Br（mT）	H_cb（kA/m）	H_cJ（kA/m）	(BH)max（kJ/m³）	低温预烧温度（℃）	低温预烧时间（min）
							对比例3	435	314	340	35.8	无	无
实施例3	436	327	369	36.0	850	20
							实施例3	438	336	412	36.3	900	0
实施例3	443	333	402	37.2	900	20
							实施例3	437	327	357	36.2	900	60
实施例3	437	324	342	36.2	1000	20

与对比例3相比，实施例3中采用本发明的技术后，材料的剩磁Br提高1 mT ~8 mT，矫顽力提高了2 kA/m ~72 kA/m。

实施例4

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Ca、La和Sr,各元素的原子个数比例为Ca∶La∶Sr=0.5∶0.45∶0.05，n为5.2，y为0.35。所述的永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与实施例1相同。称取的原料量为：碳酸钙：50.5g，氧化镧：74.1 g，碳酸锶：7.46 g，氧化铁：812 g，三氧化二钴：29.3 g；上述各原料的纯度均在99%以上。

对比例4

制备金属元素化学计量比为A·Fe_2n-yCo_y的永磁铁氧体预烧料粉，其中A代表Ca、La和Sr,各元素的原子个数比例与实施例4相同。所述的永磁铁氧体预烧料粉，所采用的加工方法与对比例1相同。称取的原料量与实施例4相同。

用实施例1的方法测试其磁性能，测试结果见下表：

序号	Br（mT）	H_cb（kA/m）	H_cJ（kA/m）	(BH)max（kJ/m³）	低温预烧温度（℃）	低温预烧时间（min）
							对比例4	431	323	344	35.2
实施例4	434	320	377	35.7	850	20
							实施例4	438	335	425	36.3	900	0
实施例4	441	328	412	36.8	900	20
							实施例4	440	325	377	36.7	900	60
实施例4	436	323	362	36.0	1000	20

与对比例4相比，实施例4中采用本发明的技术后，材料的矫顽力和剩磁均有所提高，实施例4在材料组分中含有稀土镧的情况下，获得较好的综合磁性能为Br:441mT,HcJ:412kA/m。。

综上所述，采用本发明技术方案可以获得具有较高的剩余磁感应强度Br和内禀矫顽力H_cJ的永磁铁氧体材料。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换的方式所获得的技术方案，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种永磁铁氧体预烧料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、原料准备：按照设计的永磁铁氧体预烧料中各化学组分的计量比，称取其氧化物或盐；所述计量比用公式A·Fe_2n-yCo_y表示；式中A为La、Ca、Sr中的一种或几种；式中5.0≤n＜6；0≤y≤0.35；

（2）、干法球磨：将称取的原料进行干法球磨，球磨时间1~5小时，得到混合原料；

（3）、造球：向混合原料中加水，使粉料中含水量达到10%~15%，搅拌均匀,将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm；

（4）、低温预烧：将料球置于850℃~1000℃下烧结,保温时间不超过1小时；

（5）、造球：将（4）步的料球破碎成粒度小于10μm的料粉，向料粉中加水，使粉料中含水量达到10%~15%，搅拌均匀,将料粉送入造球机中造球，控制球的直径为6mm~10mm；

（6）、高温预烧：将（5）步中的料球在1180℃~1250℃下预烧30~180分钟；

（7）、粗粉碎：将步骤（6）中的料球破碎成粒度6~8μm的料粉。

2.根据权利要求1所述的永磁铁氧体预烧料的生产方法，其特征在于，所述氧化物或盐为：碳酸钙、氧化镧、碳酸锶、氧化铁或三氧化二钴的粉末。