CN107382303A - 一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法及磁体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法及磁体，属于磁性材料技术领域。该方法包括步骤：将锶铁氧体预烧料与La‑Ca‑Sr‑Co系铁氧体预烧料按一定重量比例进行混合研磨，其中La‑Ca‑Sr‑Co系铁氧体材料的成分为：La0.6Ca0.4‑xSrxOn(Fe1‑yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0，锶铁氧体材料的成分为：SrO·6(Fe2O3)。将锶铁氧体预烧料与La‑Ca‑Sr‑Co系铁氧体预烧料混合，得到的永磁铁氧体剩磁Br最低为418.7mT，最高为429.1mT，內禀矫顽力最低为350.3kA/m，最高为388.6kA/m，完全符合现在使用的要求：剩磁Br为415～430mT，內禀矫顽力为350～380kA/m。

Description

一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法及磁体
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，更具体地说，涉及一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法及磁体。
背景技术
随着我国经济的快速发展，永磁铁氧体磁体产量与产值逐年增加，年增长率保守估计为10％左右，永磁铁氧体产业迎来了更加广阔的发展前景，而当今汽车电机、变频电机等正向节能、轻量、小型、高效率化方向发展，因此永磁材料铁氧体磁体也必须向高性能方向发展才能跟上现代发展的步伐。目前改善永磁铁氧体磁体高性能化的方法是采用离子取代技术，在生产高性能永磁铁氧体磁体中加入一次添加剂Al2O3、H3BO3、SiO2、CaCO3、B2O3、Cr2O3、Co2O3、La2O3等，但是即使添加La、Co等稀土或贵重金属氧化物，磁体的磁性能提高也是有限的，剩磁Br很难超过420mT，內禀矫顽力很难超过380kA/m。对于一般要求剩磁Br415～430mT，內禀矫顽力350～380kA/m；对于这一类产品，使用现有锶铁氧体材料，磁性能很难满足要求，而使用La-Ca-Sr-Co系铁氧体材料，La-Ca-Sr-Co系铁氧体的磁性能可以做到剩磁Br超过440mT，內禀矫顽力超过400kA/m，磁性能可以满足要求，但材料价格成本，很难承受，价格缺乏竞争力。
经检索，中国专利CN201510822943.7公开了一种永磁铁氧体的制备方法，以Fe2O3和SrCO3粉末为原料，该方法包括步骤：在外加一次添加剂的同时添加RxSiyFezOn粉末，其中x＝3-8、y＝1-3、z＝3-7、n＝6-15，R为Pr、Gd、Cu、Co、Cr、La中的两种或两种以上的元素；中国专利CN201410178432.1公开了一种高性能铁氧体磁体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)、制备M0.5R0.5Fe11.7N0.3O19预烧料：a、配料与混合；b、预烧；c、制粉；(2)、制备HFe12O19预烧料：a、配料与混合；b、预烧；c、制粉；(3)、混合M0.5R0.5Fe11.7N0.3O19预烧料、HFe12O19预烧料与球磨；(4)、压制生坯；(5)、烧结；(6)将步骤(5)烧结磁体经过磨加工、清洗、检测工序得到最终的永磁铁氧体磁体。虽然成本降下来了，但是上述的两种专利方法得到的磁体性能仍待进一步提高。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有锶铁氧体材料的磁性能很难满足使用性能要求的问题，本发明提供一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，通过优化锶铁氧体生产工艺，提高磁体的剩磁Br和內禀矫顽力，使得磁体的磁性能满足使用性能要求。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括步骤：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料按一定重量比例进行混合研磨，其中La-Ca-Sr-Co系铁氧体材料的成分为：La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0，锶铁氧体材料的成分为：SrO·6(Fe2O3)。
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料按重量比例为1：(0.43-2.3)进行混合；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨；
步骤S103、压制生坯工序：将浆料自然沉淀后，在磁场中进行压制生坯；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1200-1210℃，保温1-2.5h。
于本发明一种可能的实施方式中，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料两种料混合时，添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.1wt％≤CaCO3≤wt0.14％、0.06wt％≤SiO2≤0.14wt％、0.06wt％≤B3BO3≤0.14wt％、0.1wt％≤La2O3≤1.4wt％、0.25wt％≤Co2O3≤0.7wt％。
于本发明一种可能的实施方式中，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合物中添加有0.5-0.9wt％山梨糖醇或0.3-0.4wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂，添加的山梨糖醇在磁场中成形工序后的烧成工序中被热分解去除，提高了烧成后磁体的取向度；除此以外，也可以使用其它公知的分散剂。
于本发明一种可能的实施方式中，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料两种料混合时，还可以添加Bi2O3，0.04wt％≤Bi2O3≤0.06wt％。
于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S102中，研磨时间为16-18小时，料浆粒度控制在0.65-0.73μm。
于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S103中，浆料自然沉淀24-36小时，含水量控制在30-40％，生坯压制的压力为450-600kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T。
于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S103中，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟。
于本发明一种可能的实施方式中，所述锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料的重量比例为1：1。
本发明还提供了一种由上述高性能永磁铁氧体磁体的制备方法得到的磁体。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合，得到的永磁铁氧体剩磁Br最低为418.7mT，最高为429.1mT，內禀矫顽力最低为350.3kA/m，最高为388.6kA/m，完全符合现在使用的要求：剩磁Br为415～430mT，內禀矫顽力为350～380kA/m；
(2)本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，通过在混合料中添加CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3、Bi2O3的氧化物中的任意五种或五种以上的物质粉末，这些添加剂可以抑制晶粒长大，助溶促进固相反应，提高磁体的性能；
(3)本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，通过在混合料中添加山梨糖醇或葡萄糖酸钙无机物分散剂，提高了烧成后磁体的取向度；
(4)本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，将料浆粒度控制在0.65-0.73μm，减少球磨时间，避免因粒子过细造成的磁件成型困难，提高生产效率，保证制得铁氧体的高磁性能；
(5)本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，采用较低的温度烧结磁体，能耗降低，节约了能耗成本，同时利于保护环境。
具体实施方式
尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
实施例1
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料(La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0)按重量比例为1：2.3进行混合，并添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.1wt％CaCO3、0.06wt％SiO2、0.06wt％B3BO3、0.5wt％La2O3、0.25wt％Co2O3，以及添加有0.3wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨，研磨时间为16小时，料浆粒度控制在0.71μm；
步骤S103、压制生坯工序：浆料自然沉淀24小时，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟；含水量控制在30％，在磁场中进行压制生坯，生坯压制的压力为450kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1210℃，保温1.5h。
由该方法得到的磁体磁性能参数如下：剩磁Br为428.8mT、Hcb为301.3kA/m、內禀矫顽力Hcj为385.9kA/m、BH为35.05kJ/m3。
实施例2
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料(La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0)按重量比例为1：1.5进行混合，并添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.1wt％CaCO3、0.08wt％SiO2、0.08wt％B3BO3、0.8wt％La2O3、0.4wt％Co2O3，以及添加有0.35wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨，研磨时间为18小时，料浆粒度控制在0.66μm；
步骤S103、压制生坯工序：浆料自然沉淀24小时，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟；含水量控制在35％，在磁场中进行压制生坯，生坯压制的压力为600kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1200℃，保温2.5h。
由该方法得到的磁体磁性能参数如下：剩磁Br为427.6mT、Hcb为298.0kA/m、內禀矫顽力Hcj为376.2kA/m、BH为34.78kJ/m3。
实施例3
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料(La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0)按重量比例为1：1进行混合，并添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.1wt％CaCO3、0.1wt％SiO2、0.1wt％B3BO3、0.6wt％La2O3、0.5wt％Co2O3，以及添加有0.4wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨，研磨时间为16小时，料浆粒度控制在0.7μm，在湿式成形时，如果超微粉较多，则产生脱水不良、不能成形等不良情况；
步骤S103、压制生坯工序：浆料自然沉淀32小时，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟；含水量控制在35％，在磁场中进行压制生坯，生坯压制的压力为550kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1210℃，保温2h。
由该方法得到的磁体磁性能参数如下：剩磁Br为429.1mT、Hcb为295.8kA/m、內禀矫顽力Hcj为388.6kA/m、BH为34.07kJ/m3。然而发明人熟悉本领域的技术，现有的La-Ca-Sr-Co系铁氧体的磁性能可以做到剩磁Br超过440mT，內禀矫顽力Hcj超过400kA/m，磁性能优异，因此当La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料添加的越多时，磁体的磁性能应越好，但是本实施例与实施例1、实施例2相对比，磁体磁性能更加优越，使得磁体的磁性能达到了一个较高的水平。
发明人通过大量的试验和分析，可能存在的原因分析如下：La-Ca-Sr-Co系铁氧体本身存在大量的晶格空缺，锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)中的Sr在烧结时填充到这些空缺晶格中，同时剩余的Sr及其他离子填充在晶体间隙中，在单元磁畴内，当晶格上的Sr个数与晶体间隙的Sr个数大致相等时，这些Sr和离子增强了磁体的剩磁和內禀矫顽力Hcj；当晶格上的Sr个数小于晶体间隙的Sr个数时，由于晶体间隙的Sr个数破坏了磁取向，导致磁体的剩磁和內禀矫顽力Hcj急剧下降。
实施例4
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料(La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0)按重量比例为1.5：1进行混合，并添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.12wt％CaCO3、0.12wt％SiO2、0.12wt％B3BO3、1.2wt％La2O3、0.6wt％Co2O3、氧化铋0.05％，以及添加有0.4wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨，研磨时间为16小时，料浆粒度控制在0.72μm；
步骤S103、压制生坯工序：浆料自然沉淀36小时，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟；含水量控制在35％，在磁场中进行压制生坯，生坯压制的压力为580kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1200℃，保温2.5h。
由该方法得到的磁体磁性能参数如下：剩磁Br为420.3mT、Hcb为289.0kA/m、內禀矫顽力Hcj为356.8kA/m、BH为33.98kJ/m3。
实施例5
本发明的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料SrO·6(Fe2O3)与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料(La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0)按重量比例为1：0.43进行混合，并添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.14wt％CaCO3、0.14wt％SiO2、0.14wt％B3BO3、1.4wt％La2O3、0.7wt％Co2O3，以及添加有0.5wt％山梨糖醇无机物分散剂；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨，研磨时间为18小时，料浆粒度控制在0.65μm；
步骤S103、压制生坯工序：浆料自然沉淀24小时，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟；含水量控制在40％，在磁场中进行压制生坯，生坯压制的压力为550kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1200℃，保温2.5h。
由该方法得到的磁体磁性能参数如下：剩磁Br为418.7mT、Hcb为288.5kA/m、內禀矫顽力Hcj为350.3kA/m、BH为33.21kJ/m3。

Claims (10)

1.一种高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，包括步骤：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料按一定重量比例进行混合研磨，其中La-Ca-Sr-Co系铁氧体材料的成分为：La0.6Ca0.4-xSrxOn(Fe1-yCoy)2O3，0.1≤x≤0.4，0.2≤y≤0.3，5.0≤n≤6.0，锶铁氧体材料的成分为：SrO·6(Fe2O3)。
2.根据权利要求1所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤S101、混合工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料按重量比例为1：(0.43-2.3)进行混合；
步骤S102、研磨工序：将锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合后进行料浆研磨；
步骤S103、压制生坯工序：将浆料自然沉淀后，在磁场中进行压制生坯；
步骤S104、烧结工序：利用电窑对毛坯进行烧结，其烧结温度从200℃升温至1200-1210℃，保温1.5-2.5h。
3.根据权利要求2所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料两种料混合时，添加包括CaCO3、SiO2、B3BO3、La2O3、Co2O3物质粉末，其中：0.1wt％≤CaCO3≤wt0.14％、0.06wt％≤SiO2≤0.14wt％、0.06wt％≤B3BO3≤0.14wt％、0.1wt％≤La2O3≤1.4wt％、0.25wt％≤Co2O3≤0.7wt％。
4.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料混合物中添加有0.5-0.9wt％山梨糖醇或0.3-0.4wt％葡萄糖酸钙无机物分散剂。
5.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料两种料混合时，还可以添加Bi2O3，0.04wt％≤Bi2O3≤0.06wt％。
6.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在步骤S102中，研磨时间为16-18小时，料浆粒度控制在0.65-0.73μm。
7.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在步骤S103中，浆料自然沉淀24-36小时，含水量控制在30-40％，生坯压制的压力为450-600kg/cm3，成型磁场强度≥0.8T。
8.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，在步骤S103中，自然沉淀采用纱布包裹浆料整体置于框架内，框架下方设有排水沟。
9.根据权利要求2或3所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法，其特征在于，所述锶铁氧体预烧料与La-Ca-Sr-Co系铁氧体预烧料的重量比例为1：1。
10.一种由权利要求1至9任一项所述的高性能永磁铁氧体磁体的制备方法得到的磁体。
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