CN104446418A

CN104446418A - 一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法

Info

Publication number: CN104446418A
Application number: CN201410755447.XA
Authority: CN
Inventors: 汪德良; 郑亮; 张铁军
Original assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Current assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: CN104446418B

Abstract

一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，包括以下步骤：（1）配料：取永磁铁氧体预烧料粉，加入碳酸钙和氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；（2）球磨：加入水，球磨至平均粒度≤0.95μm，得永磁铁氧体料浆；（3）沉淀过滤：将料浆沉淀，过滤，得成型料浆；（4）注模成型：将成型料浆注入模具，在磁场条件下加压成型，得成型生坯；（5）烧结：将成型生坯在1100～1200℃下烧结，得永磁铁氧体磁体毛坯。本发明方法通过在球磨过程中添加碳酸钙和氯化钠，实现了既提高永磁铁氧体剩磁又保持较高内禀矫顽力，制得了Br为4300～4400GS和Hcj为4600～4900Oe的高性能永磁铁氧体。

Description

一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法

技术领域

本发明涉及一种提高永磁铁氧体磁性能的方法，具体涉及一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法。

背景技术

近年来随着产品小型化、轻型化、薄型化以及环保节能要求的不断提高，对永磁铁氧体材料的性能提出了更高的要求。M型永磁铁氧体属六角晶系，因其具有很高的单轴磁晶各向异性、优越的性价比、较高的居里温度以及化学稳定性等特点，被作为一种重要的永磁材料和磁记录材料，广泛应用于家电、计算机、汽车、通信等各个领域。探索和研发高性能永磁铁氧体材料及其制备技术，对改善目前高端铁氧体产品的结构构成，有着重要的创新意义，一直以来也都是磁性材料研究领域的重点之一。

现有提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力Hcj的方法主要是在制造永磁铁氧体的球磨阶段单独或者混合添加碳酸钙、石英砂、氧化铝、氧化铬或高岭土。

在单独或者混合添加氧化铝、氧化铬、高岭土的情况下，磁体内禀矫顽力Hcj随着添加量的增加而不断提高，但是当这些材料添加的总重量超过永磁铁氧体主原料重量的0.3%时，永磁铁氧体的剩磁会明显降低，因此，单独或者混合添加氧化铝、氧化铬、高岭土难以在获得高内禀矫顽力Hcj的情况下使磁体的综合性能有效提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种既提高永磁铁氧体剩磁又保持较高内禀矫顽力的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，包括以下步骤：

（1）配料：取永磁铁氧体预烧料粉置于球磨罐中，加入相当于其质量0.15～0.35%（优选0.20～0.30%，更优选0.25%）的碳酸钙和相当于其质量0.4～3.0%（优选0.5～2.5%，更优选1.0%）的氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；

（2）球磨：在步骤（1）所得永磁铁氧体预烧料混合粉中加入相当于其质量1.5～2.0倍的水，球磨至平均粒度≤0.95μm，得永磁铁氧体预烧料料浆；

（3）沉淀过滤：将步骤（2）所得永磁铁氧体预烧料料浆沉淀3～5h，过滤至含水量为30～40wt%（优选32～36wt%），得成型料浆；

（4）注模成型：将步骤（3）所得成型料浆注入模具，在磁场强度500～540kA/m的条件下加压13～18MPa压力成型，得成型生坯；

（5）烧结：将步骤（4）所得成型生坯置于电窑中，在温度达到1100～1200℃（优选1130～1180℃）后烧结10～15（优选11～14h），得永磁铁氧体磁体毛坯。

进一步，步骤（1）中，所述永磁铁氧体预烧料粉为北矿磁材生产12.1系列预烧料。

步骤（3）中，所述沉淀和过滤都在沉淀塔中完成。

进一步，步骤（4）中，所述加压的压力是14～17MPa，成型生坯的大小为直径27.0～28.0mm的圆饼。

研究表明，本发明方法中添加了碳酸钙和氯化钠，可以大大提高了铁氧体的磁性能，因为添加的碳酸钙，在高温下会分解成氧化钙，氧化钙在较低的温度下即成熔融状态，可降低烧结温度，有利于固相反应，增加了烧结体的致密度，进而提高剩磁和内禀矫顽力；添加的氯化钠在烧结过程中会液化，提高表面张力，减小晶粒间缝隙，有利于晶粒间收缩靠拢，提高密度，改善铁氧体的内在结构进而提高剩磁和内禀矫顽力。但是在含有锶的永磁铁氧体预烧料，比如北矿预烧料12.1系列中，随着碳酸钙的增加，钙离子会取代锶离子，致使晶粒胀大，降低了内禀矫顽力，因此，碳酸钙的用量需要控制在相当于永磁铁氧体预烧料质量0.15～0.35%的范围内；而随着氯化钠的增加，减小晶粒间缝隙作用会减弱直至不起作用，反而不利于晶粒间收缩靠拢，因此，氯化钠的用量需要控制在相当于永磁铁氧体预烧料质量0.4～3.0%的范围内。

本发明的有益效果是：本发明方法通过在球磨过程中同时添加碳酸钙和氯化钠，获得的产品磁性能优于单独添加碳酸钙或氯化钠的产品，且永磁铁氧体的磁性能得到显著提高；特别是当相对于预烧料质量，碳酸钙的添加量为0.20～0.30%，氯化钠为0.5～2.5%时，效果更好，获得了Br为4300～4400Gs，Hcj为4600～4900Oe的高性能永磁铁氧体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

（1）配料：选取1 kg永磁铁氧体预烧料粉：北矿预烧料12.1系列（主要成分为SrO和Fe₂O₃）作为主原料置于球磨罐中，加入2.5g碳酸钙和10g氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；（2）球磨：在步骤（1）所得永磁铁氧体预烧料混合粉中加入1.5kg水，球磨至平均粒度0.85μm，得永磁铁氧体预烧料料浆；（3）沉淀过滤：将步骤（2）所得永磁铁氧体预烧料料浆在沉淀塔中沉淀4h，用沉淀箱过滤至含水量为32wt%，得成型料浆；（4）注模成型：将步骤（3）所得成型料浆注入模具，在磁场强度为530kA/m的条件下在150T湿式成型压机中加压16MPa成型为直径Φ27.1mm的圆饼，得成型生坯；（5）烧结：将步骤（3）所得成型生坯置于电窑中，在1160℃下烧结12h，得永磁铁氧体磁体毛坯。

将本实施例所得永磁铁氧体磁体毛坯的上下两表面磨削抛光，采用TYU-2000型磁性材料自动测量装置对制得的产品的磁性能进行测试，测试结果参见表1。

实施例2

（1）配料：选取1 kg永磁铁氧体预烧料粉：北矿预烧料12.1系列（主要成分为SrO和Fe₂O₃）作为主原料置于球磨罐中，加入2.0g碳酸钙和15g氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；（2）球磨：在步骤（1）所得永磁铁氧体预烧料混合粉中加入2kg水，球磨至平均粒度0.85μm，得永磁铁氧体预烧料料浆；（3）沉淀过滤：将步骤（2）所得永磁铁氧体预烧料料浆在沉淀塔中沉淀3h，用沉淀箱过滤至含水量为34wt%，得成型料浆；（4）注模成型：将步骤（3）所得成型料浆注入模具，在磁场强度为530kA/m的条件下在150T湿式成型压机中加压16.5MPa成型为直径Φ27.1mm的圆饼，得成型生坯；（5）烧结：将步骤（3）所得成型生坯置于电窑中，在1170℃下烧结11.5h，得永磁铁氧体磁体毛坯。

实施例3

（1）配料：选取1 kg永磁铁氧体预烧料粉：北矿预烧料12.1系列（主要成分为SrO和Fe₂O₃）作为主原料置于球磨罐中，加入3.0g碳酸钙和20g氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；（2）球磨：在步骤（1）所得永磁铁氧体预烧料混合粉中加入1.5kg水，球磨至平均粒度0.85μm，得永磁铁氧体预烧料料浆；（3）沉淀过滤：将步骤（2）所得永磁铁氧体预烧料料浆在沉淀塔中沉淀4h，用沉淀箱过滤至含水量为32wt%，得成型料浆；（4）注模成型：将步骤（3）所得成型料浆注入模具，在磁场强度为520kA/m的条件下在150T湿式成型压机中加压14MPa成型为直径Φ27.1mm的圆饼，得成型生坯；（5）烧结：将步骤（3）所得成型生坯置于电窑中，在1145℃下烧结11h，得永磁铁氧体磁体毛坯。

对比例1

采用与实施例1相同的主原料和工艺，区别仅在于：在球磨时不添加任何配料。

将本对比例所得永磁铁氧体磁体毛坯的上下两表面磨削抛光，采用TYU-2000型磁性材料自动测量装置对制得的产品的磁性能进行测试，测试结果参见表1。

对比例2

采用与实施例1相同的主原料和基本相同的工艺，区别仅在于：在球磨时添加的配方料为相当于永磁铁氧体预烧料粉0.25%的碳酸钙（2.5g）。

对比例3

采用与实施例1相同的主原料和基本相同的工艺，区别仅在于：在球磨时添加的配方料为相当于永磁铁氧体预烧料粉1.0%的氯化钠（10g）。

表1 实施例1～3和对比例1～3所得永磁铁氧体磁体毛坯磁性能对比表

序号	剩磁（Gs）	矫顽力（Oe）	内禀矫顽力（Oe）	磁能积（MGOe）
					实施例1	4355	3951	4851	4.51
实施例2	4323	3865	4688	4.45
					实施例3	4312	3817	4630	4.22
对比例1	4090	3679	4366	3.87
					对比例2	4258	3847	4677	4.36
对比例3	4256	3680	4579	4.11

实施例1与对比例1相比，剩磁提高265Gs，矫顽力提高了272Oe，内禀矫顽力提高了485Oe。

实施例1与对比例2相比，剩磁提高了97Gs，矫顽力提高了104Oe，内禀矫顽力提高了174Oe。

实施例1与对比例3相比，剩磁提高了99Gs，矫顽力提高了271Oe，内禀矫顽力提高了272Oe。

实施例1与实施例2对比，剩磁提高了32Gs，矫顽力提高了86Oe，内禀矫顽力提高了163Oe。

实施例1与实施例3对比，剩磁提高了43Gs，矫顽力提高了134Oe，内禀矫顽力提高了221Oe。

综上，利用本发明方法，没有添加碳酸钙或氯化钠的产品，其剩磁和内禀矫顽力最差；仅添加碳酸钙或氯化钠的产品，其剩磁和内禀矫顽力较未添加的有所提高；而同时添加碳酸钙和氯化钠可以显著提高产品的剩磁和内禀矫顽力；实施例1～3中，当相对于预烧料质量，碳酸钙的添加量为0.20～0.30%，氯化钠为0.5～2.5%时，其剩磁均在4300～4400GS之间，内禀矫顽力均在4600～4900Oe之间，明显高于现有技术中产品的磁性能。

Claims

1.一种提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）配料：取永磁铁氧体预烧料粉置于球磨罐中，加入相当于其质量0.15～0.35%的碳酸钙和相当于其质量0.4～3.0%的氯化钠，得永磁铁氧体预烧料混合粉；

（3）沉淀过滤：将步骤（2）所得永磁铁氧体预烧料料浆沉淀3～5h，过滤至含水量为30～40wt%，得成型料浆；

（5）烧结：将步骤（4）所得成型生坯置于电窑中，在温度达到1100～1200℃后烧结10～15h，得永磁铁氧体磁体毛坯。

2.根据权利要求1所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述碳酸钙的加入量相当于永磁铁氧体预烧料粉质量的0.20～0.30%，氯化钠的加入量相当于永磁铁氧体预烧料粉质量的0.5～2.5%。

3.根据权利要求2所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述碳酸钙的加入量相当于永磁铁氧体预烧料粉质量的0.25%，氯化钠的加入量相当于永磁铁氧体预烧料粉质量的1.0%。

4.根据权利要求1～3之一所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（3）中，过滤至含水量为32～36wt%。

5.根据权利要求1～3之一所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述加压的压力是14～17MPa。

6.根据权利要求1～3之一所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（5）中，所述烧结的温度为1130～1180℃。

7.根据权利要求1～3之一所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（5）中，所述烧结的时间为11～14h。

8.根据权利要求1～3之一所述提高永磁铁氧体剩磁和内禀矫顽力的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述永磁铁氧体预烧料粉为北矿磁材生产12.1系列预烧料。