CN108640669A - 一种高性能铁氧体磁性材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能铁氧体磁性材料，由下列质量百分比物质构成：碳酸锶2％—5％、碳酸钙2％—7％、硼酸5％—10％、三氧化二硼0—7％、氧化镁5％—11％、氧化钡1％—3.8％、氧化锌4％—8％、氧化铜3％—9％、氧化锰6％—15％、氧化镍10％—13％、三氧化二铝2.5％—7.3％、二氧化硅3.5％—9％、高岭土4％—5.5％、稀土1.5％—7％、三羟甲基丙烷2.1％—3.1％、树脂基体7％—13％，余量为三氧化二铁；其制备方法包括固态物料混合，液态物料混合，物料混合，焙烧研磨，成型预处理，焙烧成型及二次加工等七个步骤。本发明一方面可有效的提高铁氧体磁性材料生产效率和产品质量，另一方面制备的产品颗粒均匀，分散性好、磁性优良，磁场稳定性好，从而极大的提高了铁氧体磁性材料的产品质量和性能。

Description

一种高性能铁氧体磁性材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能铁氧体磁性材料及其制备方法，属磁性材料生产技术领域。
背景技术
目前在进行铁氧体磁性材料的生产制备过程中，往往均采用的传统生产工艺及配方组份进行的，虽然可以基本满足生产及对产品能质量的要求，但导致当前的铁氧体磁性材料的生产成本相对较高，生产效率低下，同时也存在磁性材料颗粒直径均匀性和分散性相对较差，从而对铁氧体磁性材料产品的产品质量稳定性相对较差、磁场强度相对相对较弱且磁场稳定性也相对较差，同时还存在磁性材料整体结构强度相对较差，易因外力冲击、挤压而导致磁性材料碎裂，除此之外，也导致当前的铁氧体磁性材料在使用中往往易存在磁性材料各向异性、沿着磁场方向的磁偶极矩及剩磁均相对较小，严重影响了铁氧体磁性材料的使用性能，因此针对这一现状，迫切需要一种全新的铁氧体磁性材料的制备方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种高性能铁氧体磁性材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高性能铁氧体磁性材料，由下列质量百分比物质构成：碳酸锶2％—5％、碳酸钙2％—7％、硼酸5％—10％、三氧化二硼0—7％、氧化镁5％—11％、氧化钡1％—3.8％、氧化锌4％—8％、氧化铜3％—9％、氧化锰6％—15％、氧化镍10％—13％、三氧化二铝2.5％—7.3％、二氧化硅3.5％—9％、高岭土4％—5.5％、稀土1.5％—7％、三羟甲基丙烷2.1％—3.1％、树脂基体7％—13％，余量为三氧化二铁。
进一步的，所述碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土均为粒度为50—500目粉状结构。
进一步的，所述树脂基体为直径为1—5毫米的颗粒结构。
进一步的，所述树脂基体包括丙烯酸树脂和环氧树脂，且丙烯酸树脂与环氧树脂间以1：3.5—5.5比例混合。
一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，固态物料混合，首先将碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土和三氧化二铁混合并搅拌均匀，得到固态物料混合物备用；
第二步，液态物料混合，将硼酸和三羟甲基丙烷按比例在3—15分钟内匀速添加到重量为固态物料混合物重量总和2—5倍的去溶剂中，并在20℃—40℃恒温环境下单向匀速搅拌3—10分钟，直至硼酸和三羟甲基丙烷完全溶解后静置，即可得到液态物料备用；
第三步，物料混合，完成第二步作业后，将第一步制备的得到固态物料混合物在10—30分钟内匀速添加到第二步制备的液态物料中，通过磁性搅拌机构以50—180转/分钟的转速匀速单向搅拌20—90分钟，然后静置处理，直至混合物中的固态物料混合物完全沉淀，最后对静置后的混合物进行固液分离，并对沉淀物进行收集备用；
第四步，焙烧研磨，将第三步制备得到的沉淀物由去离子水进行清洗至少3次，然后将清洗后的沉淀物转移到焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10—30分钟内匀速升温至1000℃—1300℃，并保温焙烧10—60分钟，然后自然冷却至常温，将经过焙烧的沉淀物再次进行破碎处理，制备得到直径为0.1—1毫米的粉状物料备用；
第五步，成型预处理，将树脂基体升温至熔融态，然后将第四步得到的粉状物料匀速添加到熔融态树脂基体中并混合均匀，然后然将混合物通过成型模具进行预制成型处理，然后对预制成型后的混合物自然冷却至常温即可得到磁性材料毛坯件；
第六步，焙烧成型，向完成第五步加工得到的磁性材料毛坯件转送至焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10—30分钟内匀速升温至1000℃—1300℃，并保温焙烧10—60分钟，在焙烧同时一方面对磁性材料毛坯件各表面均匀施加10—1000kg/cm3恒定压力，另一方面使各磁性材料毛坯件均处于磁感线方向及磁通密度相同，磁场强度为不低于0.8T的磁场环境中，然后在保持压力和磁场环境不变的条件下自然冷却至常温，得到半成品铁氧体磁性材料；
第七步，二次加工，完成第六步作业后，将半成品铁氧体磁性材料至于磁场强度不低于0.8T，磁感线方向及磁通密度与第六步一致的磁场环境中静置1—24小时，即可得到成品铁氧体磁性材料。
进一步的，所述的溶剂为去离子水、甘油、乙醇中的任意一种或几种以任意比例混合使用。
进一步的，所述的第三步中，在搅拌作业过程中，同时向混合物中添加占混合物总量1％—10％的浓度为0.5％—0.9wt％的山梨糖醇及浓度为0.3％—0.4wt％的葡萄糖酸钙中的任意一种。
进一步的，所述的第四步和第六步，在进行焙烧作业时，均焙烧炉内均为惰性气体保护环境，且压力为0.5—3倍标准大气压。
进一步的，所述的惰性气体为氮气、氩气、二氧化碳及氦气中的任意一种。
本发明原料获取便捷，原料及加工成本低廉，毒副作用小，加工生产工艺简单，一方面可有效的提高铁氧体磁性材料生产效率和产品质量，极大的减少磁性材料中的杂质污染，提高磁性材料整体结构强度，并易于实现大规模生产，另一方面制备的产品颗粒均匀，分散性好、磁性优良，磁场稳定性好，从而极大的降低磁性材料各向异性、沿着磁场方向的磁偶极矩增加，并可以产生较大的剩磁，从而极大的提高了铁氧体磁性材料的产品质量和性能。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
实施例1
一种高性能铁氧体磁性材料，由下列质量百分比物质构成：碳酸锶2％、碳酸钙2％、硼酸5％、氧化镁5％、氧化钡1％、氧化锌4％、氧化铜3％、氧化锰6％、氧化镍10％、三氧化二铝2.5％、二氧化硅3.5％、高岭土4％、稀土1.5％、三羟甲基丙烷2.1％.、树脂基体7％，余量为三氧化二铁。
进一步的，所述碳酸锶、碳酸钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土均为粒度为50—500目粉状结构。
进一步的，所述树脂基体为直径为1毫米的颗粒结构。
进一步的，所述树脂基体包括丙烯酸树脂和环氧树脂，且丙烯酸树脂与环氧树脂间以1：5比例混合。
如图1所示，一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，固态物料混合，首先将碳酸锶、碳酸钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土和三氧化二铁混合并搅拌均匀，得到固态物料混合物备用；
第二步，液态物料混合，将硼酸和三羟甲基丙烷按比例在3分钟内匀速添加到重量为固态物料混合物重量总和2倍的去溶剂中，并在20℃恒温环境下单向匀速搅拌3分钟，直至硼酸和三羟甲基丙烷完全溶解后静置，即可得到液态物料备用；
第三步，物料混合，完成第二步作业后，将第一步制备的得到固态物料混合物在10分钟内匀速添加到第二步制备的液态物料中，通过磁性搅拌机构以50转/分钟的转速匀速单向搅拌20分钟，然后静置处理，直至混合物中的固态物料混合物完全沉淀，最后对静置后的混合物进行固液分离，并对沉淀物进行收集备用；
第四步，焙烧研磨，将第三步制备得到的沉淀物由去离子水进行清洗3次，然后将清洗后的沉淀物转移到焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10分钟内匀速升温至1000℃，并保温焙烧10分钟，然后自然冷却至常温，将经过焙烧的沉淀物再次进行破碎处理，制备得到直径为0.1毫米的粉状物料备用；
第五步，成型预处理，将树脂基体升温至熔融态，然后将第四步得到的粉状物料匀速添加到熔融态树脂基体中并混合均匀，然后然将混合物通过成型模具进行预制成型处理，然后对预制成型后的混合物自然冷却至常温即可得到磁性材料毛坯件；
第六步，焙烧成型，向完成第五步加工得到的磁性材料毛坯件转送至焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10分钟内匀速升温至1000℃，并保温焙烧10分钟，在焙烧同时一方面对磁性材料毛坯件各表面均匀施加10kg/cm3恒定压力，另一方面使各磁性材料毛坯件均处于磁感线方向及磁通密度相同，磁场强度为0.8T的磁场环境中，然后在保持压力和磁场环境不变的条件下自然冷却至常温，得到半成品铁氧体磁性材料；
第七步，二次加工，完成第六步作业后，将半成品铁氧体磁性材料至于磁场强度0.8T，磁感线方向及磁通密度与第六步一致的磁场环境中静置1小时，即可得到成品铁氧体磁性材料。
本实施例中，所述的溶剂为去离子水。
本实施例中，所述的第三步中，在搅拌作业过程中，同时向混合物中添加占混合物总量1％的浓度为0.5％9wt％的山梨糖醇。
本实施例中，所述的第四步和第六步，在进行焙烧作业时，均焙烧炉内均为惰性气体保护环境，且压力为1.5倍标准大气压。
本实施例中，所述的惰性气体为氮气。
实施例2
一种高性能铁氧体磁性材料，由下列质量百分比物质构成：碳酸锶5％、碳酸钙7％、硼酸10％、三氧化二硼7％、氧化镁11％、氧化钡3.8％、氧化锌8％、氧化铜9％、氧化锰15％、氧化镍13％、三氧化二铝7.3％、二氧化硅9％、高岭土5.5％、稀土7％、三羟甲基丙烷3.1％、树脂基体13％，余量为三氧化二铁。
本实施例中，所述碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土均为粒度为500目粉状结构。
本实施例中，所述树脂基体为直径为5毫米的颗粒结构。
本实施例中，所述树脂基体包括丙烯酸树脂和环氧树脂，且丙烯酸树脂与环氧树脂间以1：4比例混合。
如图1所示，一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，固态物料混合，首先将碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土和三氧化二铁混合并搅拌均匀，得到固态物料混合物备用；
第二步，液态物料混合，将硼酸和三羟甲基丙烷按比例在15分钟内匀速添加到重量为固态物料混合物重量总和5倍的去溶剂中，并在40℃恒温环境下单向匀速搅拌10分钟，直至硼酸和三羟甲基丙烷完全溶解后静置，即可得到液态物料备用；
第三步，物料混合，完成第二步作业后，将第一步制备的得到固态物料混合物在30分钟内匀速添加到第二步制备的液态物料中，通过磁性搅拌机构以180转/分钟的转速匀速单向搅拌90分钟，然后静置处理，直至混合物中的固态物料混合物完全沉淀，最后对静置后的混合物进行固液分离，并对沉淀物进行收集备用；
第四步，焙烧研磨，将第三步制备得到的沉淀物由去离子水进行清洗5次，然后将清洗后的沉淀物转移到焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在30分钟内匀速升温至1300℃，并保温焙烧60分钟，然后自然冷却至常温，将经过焙烧的沉淀物再次进行破碎处理，制备得到直径为1毫米的粉状物料备用；
第五步，成型预处理，将树脂基体升温至熔融态，然后将第四步得到的粉状物料匀速添加到熔融态树脂基体中并混合均匀，然后然将混合物通过成型模具进行预制成型处理，然后对预制成型后的混合物自然冷却至常温即可得到磁性材料毛坯件；
第六步，焙烧成型，向完成第五步加工得到的磁性材料毛坯件转送至焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在30分钟内匀速升温至1300℃，并保温焙烧60分钟，在焙烧同时一方面对磁性材料毛坯件各表面均匀施加1000kg/cm3恒定压力，另一方面使各磁性材料毛坯件均处于磁感线方向及磁通密度相同，磁场强度为0.9T的磁场环境中，然后在保持压力和磁场环境不变的条件下自然冷却至常温，得到半成品铁氧体磁性材料；
第七步，二次加工，完成第六步作业后，将半成品铁氧体磁性材料至于磁场强度0.9T，磁感线方向及磁通密度与第六步一致的磁场环境中静置24小时，即可得到成品铁氧体磁性材料。
本实施例中，所述的溶剂为乙醇he去离子水以1：3比例混合得到。
本实施例中，所述的第三步中，在搅拌作业过程中，同时向混合物中添加占混合物总量10％的浓度为0.4wt％的葡萄糖酸钙。
本实施例中，所述的第四步和第六步，在进行焙烧作业时，均焙烧炉内均为惰性气体保护环境，且压力为3倍标准大气压。
本实施例中，所述的惰性气体为二氧化碳。
本发明原料获取便捷，原料及加工成本低廉，毒副作用小，加工生产工艺简单，一方面可有效的提高铁氧体磁性材料生产效率和产品质量，极大的减少磁性材料中的杂质污染，提高磁性材料整体结构强度，并易于实现大规模生产，另一方面制备的产品颗粒均匀，分散性好、磁性优良，磁场稳定性好，从而极大的降低磁性材料各向异性、沿着磁场方向的磁偶极矩增加，并可以产生较大的剩磁，从而极大的提高了铁氧体磁性材料的产品质量和性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高性能铁氧体磁性材料，其特征在于：所述的高性能铁氧体磁性材料由下列质量百分比物质构成：碳酸锶2％—5％、碳酸钙2％—7％、硼酸5％—10％、三氧化二硼0—7％、氧化镁5％—11％、氧化钡1％—3.8％、氧化锌4％—8％、氧化铜3％—9％、氧化锰6％—15％、氧化镍10％—13％、三氧化二铝2.5％—7.3％、二氧化硅3.5％—9％、高岭土4％—5.5％、稀土1.5％—7％、三羟甲基丙烷2.1％—3.1％、树脂基体7％—13％，余量为三氧化二铁。
2.根据权利要求1所述的一种高性能铁氧体磁性材料，其特征在于：所述碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土均为粒度为50—500目粉状结构。
3.根据权利要求1所述的一种高性能铁氧体磁性材料，其特征在于：所述树脂基体为直径为1—5毫米的颗粒结构。
4.根据权利要求1所述的一种高性能铁氧体磁性材料，其特征在于：所述树脂基体包括丙烯酸树脂和环氧树脂，且丙烯酸树脂与环氧树脂间以1：3.5—5.5比例混合。
5.一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于：所述的高性能铁氧体磁性材料的制备方法包括以下步骤：
第一步，固态物料混合，首先将碳酸锶、碳酸钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化铜、氧化锰、氧化镍、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、稀土和三氧化二铁混合并搅拌均匀，得到固态物料混合物备用；
第二步，液态物料混合，将硼酸和三羟甲基丙烷按比例在3—15分钟内匀速添加到重量为固态物料混合物重量总和2—5倍的去溶剂中，并在20℃—40℃恒温环境下单向匀速搅拌3—10分钟，直至硼酸和三羟甲基丙烷完全溶解后静置，即可得到液态物料备用；
第三步，物料混合，完成第二步作业后，将第一步制备的得到固态物料混合物在10—30分钟内匀速添加到第二步制备的液态物料中，通过磁性搅拌机构以50—180转/分钟的转速匀速单向搅拌20—90分钟，然后静置处理，直至混合物中的固态物料混合物完全沉淀，最后对静置后的混合物进行固液分离，并对沉淀物进行收集备用；
第四步，焙烧研磨，将第三步制备得到的沉淀物由去离子水进行清洗至少3次，然后将清洗后的沉淀物转移到焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10—30分钟内匀速升温至1000℃—1300℃，并保温焙烧10—60分钟，然后自然冷却至常温，将经过焙烧的沉淀物再次进行破碎处理，制备得到直径为0.1—1毫米的粉状物料备用；
第五步，成型预处理，将树脂基体升温至熔融态，然后将第四步得到的粉状物料匀速添加到熔融态树脂基体中并混合均匀，然后然将混合物通过成型模具进行预制成型处理，然后对预制成型后的混合物自然冷却至常温即可得到磁性材料毛坯件；
第六步，焙烧成型，向完成第五步加工得到的磁性材料毛坯件转送至焙烧炉内进行焙烧，在焙烧作业时，焙烧炉在10—30分钟内匀速升温至1000℃—1300℃，并保温焙烧10—60分钟，在焙烧同时一方面对磁性材料毛坯件各表面均匀施加10—1000kg/cm3恒定压力，另一方面使各磁性材料毛坯件均处于磁感线方向及磁通密度相同，磁场强度为不低于0.8T的磁场环境中，然后在保持压力和磁场环境不变的条件下自然冷却至常温，得到半成品铁氧体磁性材料；
第七步，二次加工，完成第六步作业后，将半成品铁氧体磁性材料至于磁场强度不低于0.8T，磁感线方向及磁通密度与第六步一致的磁场环境中静置1—24小时，即可得到成品铁氧体磁性材料。
6.根据权利要求5所述的一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为去离子水、甘油、乙醇中的任意一种或几种以任意比例混合使用。
7.根据权利要求5所述的一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于：所述的第三步中，在搅拌作业过程中，同时向混合物中添加占混合物总量1％—10％的浓度为0.5％—0.9wt％的山梨糖醇及浓度为0.3％—0.4wt％的葡萄糖酸钙中的任意一种。
8.根据权利要求5所述的一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于：所述的第四步和第六步，在进行焙烧作业时，均焙烧炉内均为惰性气体保护环境，且压力为0.5—3倍标准大气压。
9.根据权利要求8所述的一种高性能铁氧体磁性材料的制备方法，其特征在于：所述的惰性气体为氮气、氩气、二氧化碳及氦气中的任意一种。
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