CN110054487A - 一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，粘接永磁铁氧体磁性材料是由三氧化二铁、碳酸锶和无水氯化锶三种原料制成。该工艺主要包括以下步骤：配料、强混、致密、造球、预烧，将达到预烧温度且保温好的预烧球迅速置于水中，冷却后经破碎、振磨、回火、热轧、冷轧等工艺做出轧块即可。本发明减少了生产工艺中繁琐的生产制造流程，大大缩短了粉碎时间，提高了生产效率，极大地降低了生产成本，在改进传统的工业生产工艺的同时，生产出的粘接永磁铁氧体在保证剩磁(Br)不变的前提下，矫顽力(Hcj)得到提高，获得了理想的磁性能。此外，实现了破碎过程中粉尘的零排放，减轻对环境的污染，对可持续发展做出突出贡献。

Description

一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺
技术领域
本发明属于粘接永磁铁氧体磁性材料技术领域，具体为一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺。
背景技术
铁氧体一般是指含铁的磁性复合化合物，按照其特性和应用，主要可分为5大类：软磁铁氧体、永磁铁氧体、旋磁铁氧体、矩磁铁氧体和压磁铁氧体，其中，永磁铁氧体是一种具有亚铁磁性的金属氧化物，它的特点是磁化后不容易退磁，能较长时间保留其磁性，且稳定性较好。
永磁铁氧体的矫顽力和抗腐蚀性都比较好，且生产成本低，居里温度为450℃，最高工作温度可达250℃，质地硬而脆，可用金刚石砂轮等工具进行切割加工。其结构通常为磁铅石型即M型，主要有BaFe12O19和SrFe12O19，可向外界提供磁能。
烧结永磁铁氧体硬而脆，难以进行机械加工，为了制成柔软可挠曲、可加工的永磁铁氧体，常将制备好的永磁粉末加入橡胶、塑料等粘接剂进行均匀混合，经过压延成型、挤出成型等工艺制得粘接永磁铁氧体。
粘接永磁铁氧体，因磁粉、粘接剂的加入，使得制成的磁体具有较高的磁性能和粘接剂的物理性能，如柔性、弹性等；可制备出形状复杂、薄壁形的产品；产品的一致性好，尺寸精度高；磁体密度小，质量轻，有利于设备的轻量化和小型化；有良好的机械加工性能；耐冲击震动，不易碎等优异性能。然而，由于粘接剂是非磁性物质，无原子磁矩，制造的磁体的磁性能只有烧结磁体的50％～70％，所以其磁性能没有烧结磁体高。
传统的粘接永磁铁氧体，其生产工艺包括以下几个步骤：配料、强混、致密、造球、预烧、破碎、球磨、回火。该生产过程复杂、繁琐，产品的生产时间长，生产设备体积大、比重高，能耗大，生产过程中磨损现象严重，保养维修成本高，且生产出的磁粉剩磁(Br)一般在250mT左右，矫顽力(Hcj)在260kA/m左右。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术上的不足，提供一种新的生产工艺生产粘接永磁铁氧体。该工艺一方面改进了传统的生产流程，缩短了生产时间，节约了成本，降低能耗的排放；另一方面在保证剩磁(Br)不变的情况下，使磁粉的矫顽力(Hcj)得到提升。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，包括以下步骤：
(1)混料、致密
将三氧化二铁、碳酸锶和氯化锶倒入强混机中强混得到均匀混合的混料，再将混料倒入矿磨机料仓中矿磨以减少粉体之间的间隙；
(2)造球、预烧
以水为介质，将步骤(1)产物与水搅拌均匀、混合，造球，生球的大小为6～10mm，放入马弗炉中预烧，预烧温度为1220～1260℃，保温2～6小时；
(3)淬火、振磨
将保温好的预烧球迅速取出，倒入水中急冷，冷却后放入设置温度为100～150℃的烘箱中，8～12个小时后取出、破碎，将破碎后的粉料放入振磨罐中振磨；
(4)回火、轧制
将振磨后的粉料再次放入马弗炉中回火，回火温度为880～920℃，将回火后的粉料经高速万能粉碎机打散后，将锶铁氧体磁粉均匀平摊在托盘中，向磁粉中加入硬脂酸、钛酸酯、二辛脂作为待制备的样品，称量氯化聚乙烯均匀倒入热辊上，形成CPE薄膜，将准备好的样品均匀倒入热辊间，使样品能够均匀包裹在CPE薄膜中，经热轧、冷轧后形成长方体胶片，最后用冲压机冲出圆饼状轧块。
优选地，步骤(1)中三氧化二铁、碳酸锶和氯化锶的具体重量份数如下：三氧化二铁90～100份、碳酸锶15～20份、氯化锶3～6份。
优选地，步骤(1)中强混的时间为5～10分钟，强混机转速为300～400转/每分钟。
优选地，步骤(1)中矿磨时间为30～120秒钟。
优选地，步骤(2)中步骤(1)产物与水的质量比例为5：1～4：1。
优选地，步骤(3)中预烧球的淬火温度为800～1000℃。
优选地，步骤(3)中振磨时加入由异丙醇和三乙醇胺混合而成的助磨剂，异丙醇和三乙醇胺的体积比为2：1～3.5：1。
优选地，步骤(3)中振磨时间为60～120分钟。
优选地，步骤(4)中锶铁氧体磁粉、硬脂酸、钛酸酯、二辛脂和氯化聚乙烯的重量份数如下：锶铁氧体磁粉90～96份、硬脂酸0.80～0.85份、钛酸酯0.50～0.60份、二辛脂2.60～2.80份、氯化聚乙烯6.0～6.5份。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
1)由于淬火后预烧球硬而脆，产生的表面残余应力会造成裂纹，使得预烧球更容易被破碎，从而更容易在较短的时间内磨得粒度适宜的粉体；
2)由振磨替代球磨，减少了生产上所需要的时间，降低了生产过程中设备的磨损及产生的能耗，有效控制了生产成本；
3)在保证剩磁(Br)基本不变的情况下，提高粘接铁氧体磁粉的矫顽力(Hcj)。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种粘接永磁铁氧体的生产制造步骤及磁性能检测方法，其制造工艺如下：
(1)混料、致密
分别称量98重量份的三氧化二铁、20重量份的碳酸锶和5重量份的氯化锶，将三种原料倒入强混机中强混5分钟，强混机转速为350转/分钟，得到均匀混合的混料，再将混料倒入矿磨机料仓中，矿磨32秒，减少粉体之间的间隙；
(2)造球、预烧
以水为介质，将料与水按5:1比例搅拌均匀、混合，造球，生球的大小约为8mm，放入马弗炉中预烧，预烧温度为1260℃，保温2h；
(3)淬火、振磨
将保温好的预烧球迅速取出，倒入水中急冷，冷却后放入烘箱中，在设置温度110℃下烘3小时，烘干后进行破碎处理，将破碎后的粉料放入振磨罐中，加入体积比为3：1的异丙醇和三乙醇胺的混合而成的助磨剂，分别振磨60/90/120分钟；
(4)回火、轧制
将振磨后的粉料再次放入马弗炉中回火，回火温度为880℃，将回火后的粉料经高速万能粉碎机打散后，取460g锶铁氧体磁粉均匀平摊在托盘中，向磁粉中分别加入4g硬脂酸、4ml钛酸酯以及14ml二辛脂作为待制备的样品，称量32g氯化聚乙烯均匀倒入热辊上，形成CPE薄膜，将准备好的样品均匀倒入热辊间，使样品能够均匀包裹在CPE薄膜中，经热轧、冷轧后形成长方体胶片，最后用冲压机冲出Φ33.8mm的圆饼状轧块。
采用中国计量科学院永磁性能测试仪测量圆饼轧块的磁性能。获得的圆饼状轧块磁性能如表1所示。
表1 880℃回火温度不同振磨时间下粘接铁氧体磁性能
振磨时间/min Br/mT Hcb/kA·m<sup>-1</sup> Hcj/kA·m<sup>-1</sup> (BH)max/kJ·m<sup>-3</sup>
0 252 180 240 12.2
60 237 197 249 14.5
90 252 191 262 12.6
120 249 185 261 11.9
实施例2
本实施例生产方法同实施例1，不同的是回火温度为900℃。
获得的圆饼状轧块磁性能如表2所示。
表2 900℃回火温度不同振磨时间下粘接铁氧体磁性能
振磨时间/min Br/mT Hcb/kA·m<sup>-1</sup> Hcj/kA·m<sup>-1</sup> (BH)max/kJ·m<sup>-3</sup>
0 252 180 240 12.2
60 241 178 293 10.9
90 254 183 268 12.1
120 249 184 275 11.8
实施例3
本实施例生产方法同实施例1，不同的是回火温度为920℃。
获得的圆饼状轧块磁性能如表3所示。
表3 920℃回火温度不同振磨时间下粘接铁氧体磁性能
振磨时间/min Br/mT Hcb/kA·m<sup>-1</sup> Hcj/kA·m<sup>-1</sup> (BH)max/kJ·m<sup>-3</sup>
0 252 180 240 12.2
60 233 162 220 10.4
90 229 160 236 9.7
120 245 180 284 11.3
综合实施1、2、3例，由表中数据可得出：
淬火工艺可大大提高粉料的破碎效率(传统生产工艺需球磨6～11小时)，相比较于未淬火的粉料及其磁性能而言，淬火工艺可保证在对产品剩磁(Br)影响不大的条件下，提高内禀矫顽力(Hcj)，既能提高效率增加生产量，又能满足客户对产品剩磁和内禀矫顽力的性能需求。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料、致密
将三氧化二铁、碳酸锶和氯化锶倒入强混机中强混得到均匀混合的混料，再将混料倒入矿磨机料仓中矿磨以减少粉体之间的间隙；
(2)造球、预烧
以水为介质，将步骤(1)产物与水搅拌均匀、混合，造球，生球的大小为6～10mm，放入马弗炉中预烧，预烧温度为1220～1260℃，保温2～6小时；
(3)淬火、振磨
将保温好的预烧球迅速取出，倒入水中急冷，冷却后放入设置温度为100～150℃的烘箱中，8～12个小时后取出、破碎，将破碎后的粉料放入振磨罐中振磨；
(4)回火、轧制
将振磨后的粉料再次放入马弗炉中回火，回火温度为880～920℃，将回火后的粉料经高速万能粉碎机打散后，将锶铁氧体磁粉均匀平摊在托盘中，向磁粉中加入硬脂酸、钛酸酯、二辛脂作为待制备的样品，称量氯化聚乙烯均匀倒入热辊上，形成CPE薄膜，将准备好的样品均匀倒入热辊间，使样品能够均匀包裹在CPE薄膜中，经热轧、冷轧后形成长方体胶片，最后用冲压机冲出圆饼状轧块。
2.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(1)中三氧化二铁、碳酸锶和氯化锶的具体重量份数如下：三氧化二铁90～100份、碳酸锶15～20份、氯化锶3～6份。
3.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(1)中强混的时间为5～10分钟，强混机转速为300～400转/每分钟。
4.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(1)中矿磨时间为30～120秒钟。
5.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(2)中步骤(1)产物与水的质量比例为5：1～4：1。
6.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(3)中预烧球的淬火温度为800～1000℃。
7.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(3)中振磨时加入由异丙醇和三乙醇胺混合而成的助磨剂，异丙醇和三乙醇胺的体积比为2：1～3.5：1。
8.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(3)中振磨时间为60～120分钟。
9.根据权利要求1所述的一种粘接永磁铁氧体磁性材料的工业生产工艺，其特征在于：步骤(4)中锶铁氧体磁粉、硬脂酸、钛酸酯、二辛脂和氯化聚乙烯的重量份数如下：锶铁氧体磁粉90～96份、硬脂酸0.80～0.85份、钛酸酯0.50～0.60份、二辛脂2.60～2.80份、氯化聚乙烯6.0～6.5份。
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