CN103803965A - 一种六方晶系锶铁氧体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六方晶系锶铁氧体材料及其制备方法，该铁氧体材料的组成分子结构为Sr_1-xA_x[Fe_12-yM_yTa_1-y]_zO₁₉,其中，A为La或Pr中一种或两种比例组合,M为选自Ni、Co、Mg、Al、Ga中的一种或者几种；0.0≤x≤0.43，1.0≤y≤2.0，0.0≤z≤0.5。本发明实现了较高温度烧结时内禀矫顽力变化小，剩余磁通密度大幅提高，角型比任然保持在80%以上，制得的永磁铁氧体性能优异，Br≥4500Gs,Hcj≥5400Oe，且成本低，经久耐用，应用前景广阔，适合大规模工业化生产。

Description

一种六方晶系锶铁氧体材料及其制备方法

技术领域

     本发明涉及一种铁氧体材料及其制备方法，具体的说涉及一种六方晶系锶铁氧体材料及其制备方法。

技术背景

    六方晶系铁氧体是目前应用型铁磁材料与器件中的具有典型代表性、应用广泛的一类材料，它被广泛地用于永磁电机、磁选设备及各类电子器件。由于其价廉，提升或调控其电磁性能以满足不同应用场合的性能要求已是目前研究六角晶型铁氧体材料的热点之一。其中具有M型磁铅石结构的锶铁氧体（SrFe₁₂O₁₉）被广泛应用。目前对于M型锶铁氧体磁体主要着眼于使铁氧体晶粒的粒径接近单畴粒径，使铁氧体晶粒在磁各向异性方向排列以及进行高密度化方面，一直进行高性能化的努力。这种努力的结果是M型锶铁氧体磁体的磁性能已接近其上限，难以期望磁性能得到飞跃性提高。因此进一步开发创新永磁铁氧体，推动磁体磁性能的高性能化，以满足不同应用场合性能要求已成为目前永磁材料研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能六方晶系锶铁氧体材料及其制备方法，实现较高温度烧结时内禀矫顽力变化小，剩余磁通密度大幅提高。

    为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

    一种六方晶系锶铁氧体材料，其组成分子结构为Sr_1-xA_x[Fe_12-yM_yV_2.5-y]_zO₁₉,其中，A为La或Pr中一种或两种比例组合,M为选自Ni、Co、Mg、Al、Ga中的一种或者几种；0.0≤x≤0.43，1.0≤y≤2.0，0.0≤z≤0.5。

    一种六方晶系锶铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

    （1）配料混合

    以碳酸锶、铁红、五氧化二钒作为原料基本成分，根据上述分子结构计算称量含有所需元素的原料，将上述称量好的粉末放入球磨机进行湿法球磨，球磨时间控制在60-80小时，球磨后的混合物料平均粒度不大于0.45μm；

    （2）预烧

    待球磨完成后,将料浆烘干,然后将料浆在氧气含量60-80%、氟气含量10-30%的混合气体气氛下进行预烧，预烧温度为1200-1400℃，保温时间为0.5-1小时，得到预烧料颗粒；

    （3）粗粉碎

    待预烧结束后,将上述预烧料颗粒加入破碎机进行粗粉碎，过200-300目的细筛；得预烧料粗粉；

    （4）球磨

    上述预烧料粗粉中加入一定量的二次添加剂，混合均匀，将所得混合物进行湿法球磨，研磨时间控制在40-50小时，PH值控制在8.0-9.5；

    （5）成型

球磨后的料浆料浆自然沉淀，然后将料装注入模具,在磁场强度不低于12000Oe的条件下加压成型，保压时间控制在100-150s， 压力控制在80-90MPa；

    （6）烧结

将成型生坯在氧气含量大于90%氛围下进行烧结，烧结温度为1150-1250℃，烧结时间为1.0-3.0小时。

    所述的配料混合工序中，还包含有一次添加剂SiO₂和H₃BO₃，其添加比例为：SiO₂：0.5-1.0wt%，H₃BO₃：0.05-0.5wt%。

    所述的二次添加剂包括CaCO₃、Pr₆O₁₁、Cr₂O₃、Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O 、CaB₂O₃，其添加比例为：CaCO₃0.1-3.3wt%，Pr₆O₁：0.0-4.31wt%，Cr₂O₃：0.02-4.11wt%，Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O：0.02-1.57wt%，CaB₂O₃：0.02-2.65wt%。

本发明的有益效果：

本发明实现了较高温度烧结时内禀矫顽力变化小，剩余磁通密度大幅提高，角型比任然保持在80%以上，制得的永磁铁氧体性能优异，Br≥4500Gs,Hcj≥5400 Oe，且成本低，经久耐用，应用前景广阔，适合大规模工业化生产。

具体实施方式：

    实施例1

    依照分子式(SrO)_0.68[La₂O₃]_0.34(Fe₂O₃)_4.95(CoO)_1.2(V₂O₅)_0.11混料，碳酸锶69.74g、氧化镧156.24g、铁红1131.56g、四氧化三钴142.46g,五氧化二钒52g,同时添加SiO₂ 12g,H₃BO₃ 5g，在球磨机中添加酒精800ml，球磨后保证粒度低于0.45μm，取出料浆，将1300g料浆烘干后在氧气含量70%、氟气含量30%的混合气体气氛下进行预烧，预烧温度为1350℃，保温时间为0.5小时，得到预烧料颗粒，然后粗粉碎过200目筛，得预烧料粗粉；    

称取上述粗粉1000g,并添加CaCO₃6g、Pr₆O₁₁30g、Cr₂O₃2g、Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O 5g、CaB₂O₃4g,一并加入行星球磨机并添加酒精溶剂900毫升，时间设定45小时，PH值控制在9.5，取出料浆自然沉淀，在磁场12000Oe、保压时间100s、 压力90MP条件，压制成直径135mm,厚度12mm的样块，在推板窑内烧结，速度为20分钟一车，温度调节在1250℃，烧结时间为1.0小时，将冷却后的样块切成10mm*10mm的立方块，测试后的磁性能达到：Br：4555Gs，Hcb:4287Oe，Hcj:5617Oe，BHmax:4.99MGOe。

实施例2：

依照分子式(SrO)_0.78[La₂O₃]_0.84(Fe₂O₃)_4.85(CoO)_1.3(V₂O₅)_0.12混料，碳酸锶79.84g、氧化镧106.24g、铁红1241.56g、四氧化三钴131.46g,五氧化二钒31g,同时添加SiO2 10g,H3BO3 4g,在球磨机中添加酒精800ml，球磨后保证粒度低于0.45μm，取出料浆，将1300g料浆烘干后在氧气含量80%、氟气含量20%的混合气体气氛下进行预烧，预烧温度为1300℃，保温时间为1小时，得到预烧料颗粒；然后粗粉碎过200目筛，得预烧料粗粉；

称取上述粗粉1000g,并添加CaCO₃ 10g、Pr₆O₁₁ 15g、Cr₂O₃ 3g、Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O 10g、CaB₂O₃ 8g,一并加入行星球磨机并添加酒精溶剂900毫升，时间设定45小时，PH值控制在8.3，取出料浆自然沉淀，在磁场12000Oe、保压时间100s、 压力90MP条件，压制成直径135mm,厚度12mm的样块，在推板窑内烧结，速度为20分钟一车，温度调节在1250℃，烧结时间为1.0小时，将冷却后的样块切成10mm*10mm的立方块，测试后的磁性能达到：Br：4576Gs，Hcb:4323Oe，Hcj:5832 Oe，BHmax:5.08MGOe。

    对比实施例：

依照分子式(SrO)_0.43[La₂O₃]_0.48(Fe₂O₃)_4.75(CoO)_0.6(V₂O₅)_0.42混料，碳酸锶30.54g、氧化镧52.77g、铁红1175g、四氧化三钴42.5g,五氧化二钒7g,同时添加SiO2 10g、H3BO3 4g,在球磨机中添加酒精800ml，球磨后保证粒度低于0.45μm，取出料浆，将1300g料浆烘干后在氧气含量70%、氟气含量30%的混合气体气氛下进行预烧，预烧温度为1300℃，保温时间为1小时，得到预烧料颗粒；然后粗粉碎过200目筛，得预烧料粗粉；

 称取上述粗粉1000g,并添加CaCO₃ 10g、Pr₆O₁₁15g、Cr₂O₃ 3g、Al₂O₃·2SiO2·2H₂O 10g、CaB₂O₃8g,一并加入行星球磨机并添加酒精溶剂900毫升，时间设定45小时，PH值控制在8.3，取出料浆自然沉淀，在磁场12000Oe、保压时间100S、 压力90MP条件，压制成直径135mm,厚度12mm的样块，在推板窑内烧结，速度为20分钟一车，温度调节在1250℃，烧结时间为1.0小时，将冷却后的样块切成10mm*10mm的立方块，测试后的磁性能达到：Br：4219Gs，Hcb:3885Oe，Hcj:4800Oe，BHmax:4.47MGOe。

Claims (4)

1.一种六方晶系锶铁氧体材料，其特征在于，其组成分子结构为Sr_1-xA_x[Fe_12-yM_yV_2.5-y]_zO₁₉,其中，A为La或Pr中一种或两种比例组合,M为选自Ni、Co、Mg、Al、Ga中的一种或者几种；0.0≤x≤0.43，1.0≤y≤2.0，0.0≤z≤0.5。

2.一种如权利要求书1所述的六方晶系锶铁氧体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

    （1）配料混合

    以碳酸锶、铁红、五氧化二钒作为原料基本成分，根据上述分子结构计算称量含有所需元素的原料，将上述称量好的粉末放入球磨机进行湿法球磨，球磨时间控制在60-80小时，球磨后的混合物料平均粒度不大于0.45μm；

    （2）预烧

    待球磨完成后,将料浆烘干,然后将料浆在氧气含量60-80%、氟气含量10-30%的混合气体气氛下进行预烧，预烧温度为1200-1400℃，保温时间为0.5-1小时，得到预烧料颗粒；

    （3）粗粉碎

    待预烧结束后,将上述预烧料颗粒加入破碎机进行粗粉碎，过200-300目的细筛；得预烧料粗粉；

    （4）球磨

    上述预烧料粗粉中加入一定量的二次添加剂，混合均匀，将所得混合物进行湿法球磨，研磨时间控制在40-50小时，PH值控制在8.0-9.5；

    （5）成型

球磨后的料浆料浆自然沉淀，然后将料装注入模具,在磁场强度不低于12000Oe的条件下加压成型，保压时间控制在100-150s， 压力控制在80-90MPa；

    （6）烧结

将成型生坯在氧气含量大于90%氛围下进行烧结，烧结温度为1150-1250℃，烧结时间为1.0-3.0小时。

3.根据权利要求2所述的六方晶系锶铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述的配料混合工序中，还包含有一次添加剂SiO₂和H₃BO₃，其添加比例为：SiO₂：0.5-1.0wt%，H₃BO₃：0.05-0.5wt%。

4.根据权利要求2所述的六方晶系锶铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述的二次添加剂包括CaCO₃、Pr₆O₁₁、Cr₂O₃、Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O 、CaB₂O₃，其添加比例为：CaCO₃0.1-3.3wt%，Pr₆O₁：0.0-4.31wt%，Cr₂O₃：0.02-4.11wt%，Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O：0.02-1.57wt%，CaB₂O₃：0.02-2.65wt%。