CN112159218A - 一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及永磁铁氧体材料技术领域，针对现有技术的永磁铁氧体材料成本较高的问题，公开了提供一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，包括：（1）按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，进行湿法球磨，随后烘干，预压处理，预烧并保温，粉碎处理；（2）称取一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水混合球磨，球磨后浆料脱水并成型；（3）热处理后在空气中烧结，获得成品。本发明提出铁氧体主相Sr1‑x SmxFe3+ 2n‑yCoyO19的铁氧体材料，采用钐钴联合替代LaCo，Co含量可以减少一半以上，成品材料磁性能优良。

Description

一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及永磁铁氧体材料技术领域，尤其涉及一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法。
背景技术
自上世纪五十年代发现永磁铁氧体以来，其品种、生产方法与生产工艺得到了非常大的发展，经历了从各向同性铁氧体到各向异性铁氧体，从钡铁氧体到锶铁氧体，从干压成型到湿压成型等重大技术跨越。永磁铁氧体属于亚铁磁性，其饱和磁化强度不是太高，技术人员通过大量的离子置换试验来提高永磁铁氧体材料的性能，通过La置换Sr，Co置换Fe，饱和磁化强度提高了3％，磁晶各项异性常数提高了30％。现有方法是在制备高性能永磁铁氧体材料时同时添加LaCo置换，使得材料具有Sr1-x LaXFe3+ 2n-yCoyO19特征，一般只有满足y≥0.2时才具有良好的磁性能，由于Co的氧化物价格非常昂贵，因此，开发新的材料主体，在保证铁氧体材料不变的情况下降低材料中Co的使用量具有重要的意义。
专利号为CN201310000053.9，专利名称“一种磁铅石型钇系永磁铁氧体材料及其制备方法”，本发明公开了一种磁铅石型钇系永磁铁氧体材料及其制备方法，磁铅石型钇系磁铁氧体材料是六角晶系，其化学结构式为R1-x-yYxLayO·nFe(12-z)/nCoz/nO3，其中，0.01≤x≤0.5，0.1≤y≤0.75，0.07≤z≤0.82，5.0≤n≤6.5，0≤1-x-y≤0.5，R为Ca、Ba、Sr或不包括La的镧系的Ce、Pr和Nd和Sm中的一种、两种和三种。本发明提供的磁铅石型钇系永磁铁氧体材料与传统的永磁铁氧体相比，能在1150℃～1300℃烧结温度下，剩磁Br的值达到4.2～4.8kGs，磁感应矫顽力Hcb值达到4.2～5.2kOe，内禀矫顽力Hcj的值达到4.5～6.0kOe，磁能积值达到5.2～5.7MGOe。
其不足之处在于，主体材料中Co含量较多，材料成本较高。
发明内容
本发明是为了克服现有技术永磁铁氧体材料成本较高的问题，提供一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，本发明提出铁氧体主相Sr1-x SmxFe3+ 2n-yCoyO19的铁氧体材料，其中5.8≤n≤6.1、0.05≤x≤0.1、0.05≤y≤0.1，采用钐钴联合替代LaCo，使得材料具有如Sr1-x SmXFe3+ 2n-yCoyO19优异的铁氧体性能，同时Co含量可以减少一半以上，制备工艺简单，成品材料磁性能优良。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨，随后烘干，预压处理，随后在空气中预烧并保温，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到一次预烧粉料；
(2)制备成型体：称取上述一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水进行混合球磨，对球磨后的浆料脱水并成型；
(3)制备烧结体：对成型体进行热处理，然后在空气中进行烧结，获得烧结体。
本发明制备一种具有Sr1-x SmxFe3+ 2n-yCoyO19铁氧体主相的预烧料，按配比称取Fe2O3(纯度≥99.1wt％，Cl-≤0.15wt％，颗粒的原始平均粒度≤1.5um)、Sm2O3(纯度≥99.1wt％，颗粒的原始平均粒度≤5um)、氧化钴(Co含量≥72％，颗粒的原始平均粒度≤3um)、SrCO3(纯度≥97wt％，颗粒的原始平均粒度≤1.5um)，再通过球磨-预压-粉碎-球磨-热处理-烧结的步骤来制备出性能优异的低成本铁氧体材料，上述步骤中多次降低粉体的粒径，增加了材料成分分散的均匀性与材料间接合性能，使得最终主相材料中的5.8≤n≤6.1、0.05≤x≤0.1、0.05≤y≤0.1，极大降低了主相材料中的Co含量，降低了综合磁性能优异铁氧体材料的制备成本。
作为优选，步骤(1)中按照100质量分计：Fe2O385-87％、Sm2O31.2-2.4％、Co2O30.3-0.9％,其余为SrCO3。
在M型永磁铁氧体晶体结构中存在五个磁结构的次点阵，通常用2a、2b、12k、4f1、4f2表示，其中2a、2b、12k三个次点阵的离子磁矩平行排列，而与4f1、4f2两个次点阵的离子磁矩反平行排列。发明人通过研究发现，采用SmCo联合替代，Co2+优先进入4f1晶位的离子多于进入2a晶位的离子数，导致自旋向上的磁矩与自旋向下磁矩之差增加，从而造成饱和磁化强度Ms增大，即Br得到明显改善。
作为优选，步骤(1)中SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％。
添加二氧化硅和硼酸主要作用创造低温共烧条件，两者可以生成液相共晶体，阻止晶粒长大，适当降低预烧温度，可以形成细晶粒颗粒。
作为优选，步骤(1)中湿法球磨的时间为9-10h；预压处理的压力为9.5-10MPa；预烧温度为1170-1180℃，预烧保温时间为2-2.5h。
预压的作用是颗粒接触面增大，各反应物之间扩散距离短。预烧的作用是是使原材料颗粒之间发生固相反应，使原材料绝大多数变为铁氧体，便于后续工序加工及提高产品性能的一致性。
作为优选，步骤(1)中粉碎处理后平一次预烧粉料的平均粒径为3.5-4.5um。
作为优选，步骤(2)一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水加入的量比为500g：0.5-2g：2.5-6g：1-5g：600-800ml。
添加剂的主要作用是细化晶粒以便在较宽的温区获得高Hcj，增进铁氧体密度和改善温度系数。碳酸钙起到助熔剂作用，在烧结过程中产生低熔点产物，降低反应温度，促进固相反应，提高密度和剩磁。二氧化硅可以和碳酸钙反应生成硅酸钙，形成液相的玻璃态富集于晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒提高Hcj，采用去离子水主要是考虑水中杂质带入对性能的影响，提高产品性能的一致性。
当二次球磨用水做球磨介质时，用葡萄糖酸钙作分散剂，可以降低磁粉的凝聚。由于降低了磁粉的凝聚，使亚微米级磁粉在磁场作用下取向度提高；同时由于它能解开磁粉的凝聚，填充性得到改进，也使生坯的密度得以提高，最终磁体的剩磁得到提高。
作为优选，步骤(2)混合球磨时间为28-30h，球磨后料浆平均粒度为0.5-0.6um。
作为优选，步骤(2)脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为66-68％，然后在压制方向施加14900-15000Oe的成型磁场，成型压力为4.8-5MPa，得到成型体。
浆料浓度在该范围内能够保证料浆的流动性，便于成型和控制产品尺寸的一致性；施加磁场主要作用使颗粒沿易磁化方向排列，形成各向异性的铁氧体。
作为优选，步骤(3)热处理工艺：100～600℃的温度对成型体进行热处理2-4h，彻底去除水分。
热处理的主要作用是在低温阶段，使加热过程中产生的气体完全排出，当铁氧体完全致密化时所有气孔致密；否则会产生异常晶粒，大量气孔会被卷入晶粒内部，影响产品性能和强度，使得铁氧体内气孔完全被排出，得到高密度的烧结铁氧体，铁氧体密度达到理论值。
作为优选，步骤(3)烧结工艺：以148-150℃/h的速度升温，在1190-1200℃保温60-70min。
升温速率过快会导致产品烧结开裂和发热器件使用寿命，升温过慢会降低制备效率，影响铁氧体烧结效果。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)提供一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，本发明提出铁氧体主相Sr1-xSmxFe3+ 2n-yCoyO19的铁氧体材料，其中5.8≤n≤6.1、0.05≤x≤0.1、0.05≤y≤0.1；。；
(2)采用钐钴联合替代LaCo，使得材料具有如Sr1-x SmXFe3+ 2n-yCoyO19优异的铁氧体性能，同时Co含量可以减少一半以上，制备工艺简单，成品材料磁性能优良；
(3)各材料成本低，各材料组成成分，工艺步骤及使用参数范围明确，制备工艺简单，优质成品率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
总实施例
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9-10h，随后烘干，9.5-10MPa预压处理，随后在空气中1170-1180℃预烧并保温2-2.5h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平平均粒径为3.5-4.5um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O385-87％、Sm2O31.2-2.4％、Co2O30.3-0.9％,其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取上述一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水按照比例500g：0.5-2g：2.5-6g：1-5g：600-800ml进行混合球磨28-30h，球磨后料浆平均粒度为0.5-0.6um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为66-68％，然后在压制方向施加14900-15000Oe的成型磁场，成型压力为4.8-5MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：400-600℃对成型体进行热处理2-4h，彻底去除水分，然后在空气中以148-150℃/h的速度升温，在1190-1200℃保温60-70min进行烧结，获得烧结体。
实施例1
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
实施例2
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9h，随后烘干，9.5MPa预压处理，随后在空气中1170℃预烧并保温2.5h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为3.5um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O385％、Sm2O31.2％、Co2O30.3％,其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、0.5g SiO2、2.5g CaCO3、1g葡萄糖酸钙及600ml去离子水进行混合球磨28h，球磨后料浆平均粒度为0.5um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为66％，然后在压制方向施加14900Oe的成型磁场，成型压力为4.8MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：400℃对成型体进行热处理4h，彻底去除水分，然后在空气中以148℃/h的速度升温，在1190℃保温70min进行烧结，获得烧结体。
实施例3
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨10h，随后烘干，10MPa预压处理，随后在空气中1180℃预烧并保温2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4.5um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O387％、Sm2O31.2％、Co2O30.9％,其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、2g SiO2、6g CaCO3、5g葡萄糖酸钙及800ml去离子水进行混合球磨30h，球磨后料浆平均粒度为0.6um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为68％，然后在压制方向施加15000Oe的成型磁场，成型压力为5MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：600℃对成型体进行热处理4h，彻底去除水分，然后在空气中以150℃/h的速度升温，在1200℃保温70min进行烧结，获得烧结体。
实施例4
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.6MPa预压处理，随后在空气中1172℃预烧并保温2.1h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为3.8um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O385.2％、Sm2O31.4％、Co2O30.5％,其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.06wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1g SiO2、3.5g CaCO3、2.5g葡萄糖酸钙及650ml去离子水进行混合球磨28.5h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为66.5％，然后在压制方向施加14920Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：450℃对成型体进行热处理2.5h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1192℃保温62min进行烧结，获得烧结体。
实施例5
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，
再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.8h，随后烘干，9.9MPa预压处理，随后在空气中1178℃预烧并保温2.4h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386.5％、Sm2O32.3％、Co2O30.7％,其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.09wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.75g SiO2、5g CaCO3、4.8g葡萄糖酸钙及750ml去离子水进行混合球磨29.5h，球磨后料浆平均粒度为0.5um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67.5％，然后在压制方向施加14980Oe的成型磁场，成型压力为4.95MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：550℃对成型体进行热处理3.5h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1198℃保温68min进行烧结，获得烧结体。
对比例1(与实施例1的区别在于，制备Sr0.75La0.25Fe11.8Co0.2O19)
按配比称取Fe2O3(纯度≥99.1wt％，Cl-≤0.15wt％，颗粒的原始平均粒度≤1.5um)、La2O3(纯度≥99.2wt％，颗粒的原始平均粒度≤5um)、氧化钴(Co含量≥72％，颗粒的原始平均粒度≤3um)、SrCO3(纯度≥97wt％，颗粒的原始平均粒度≤1.5um)，将所有原材料进行湿法一次球磨，球磨时间6小时，混合后的颗粒的平均粒度为0.75um，随后将料浆在烘箱中进行烘干，经10MPa压力预压处理，随后在空气中1200℃预烧，保温时间2小时，获得块状预烧料。将预烧料经干式粗粉碎处理，粗粉碎后粉体的平均粒径为3um。
称取上述粉末500g，添加2.5gSiO2、6gCaCO3,3.5g葡萄糖酸钙混合物投入到球磨机，再添加750ml去离子水作为球磨介质进行研磨，研磨时间为25小时，球磨后的料浆平均粒度为0.65um。湿法粉碎之后，对成型用料浆进行离心脱水，料浆的浓度调整为68％，然后成型，在压制的同时，在压制方向施加15000Oe的成型磁场。所得成型体是直径为45mm、高度为10mm的圆柱体，成型压力为5MPa。在100℃～600℃的温度对成型体进行热处理，彻底去除水分，然后在空气中进行烧结，升温速度是150℃/小时，在1200℃保温60分钟，获得烧结体。对烧结体的上下表面研磨，测量其剩余磁感应强度(Br)、矫顽力(Hcb)、内禀矫顽力(Hcj)、最大磁能积(BH)max。
对比例2(与实施例1的区别在于，未加入硼酸)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2的加入量占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例3(与实施例1的区别在于，步骤(2)中未加入CaCO3)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例4(与实施例1的区别在于，未进行热处理)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例5(与实施例1的区别在于，烧结升温速率为200℃/h)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以200℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例6(与实施例1的区别在于，步骤(1)中的预烧温度为1000℃)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1000℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例7(与实施例1的区别在于，在压制成型的时候未施加成型磁场)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3、3.5g葡萄糖酸钙及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
对比例8(与实施例1的区别在于，步骤(2)未加入葡萄糖酸钙)
一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
(1)制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨9.5h，随后烘干，9.8MPa预压处理，随后在空气中1175℃预烧并保温2.2h，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到平均粒径为4um一次预烧粉料；按照100质量分计：Fe2O386％、Sm2O31.8％、Co2O30.6％其余为SrCO3；SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05～0.1wt％；
(2)制备成型体：称取500g上述一次预烧粉料、1.25g SiO2、4.5g CaCO3及700ml去离子水进行混合球磨29h，球磨后料浆平均粒度为0.55um，对球磨后的浆料脱水并成型，脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为67％，然后在压制方向施加14950Oe的成型磁场，成型压力为4.9MPa，得到成型体；
(3)制备烧结体：500℃对成型体进行热处理3h，彻底去除水分，然后在空气中以149℃/h的速度升温，在1195℃保温65min进行烧结，获得烧结体。
实施例1-5，对比例1-8所得成品的测试结果见表1。
表1各实施例与对比例中成品相关性能指标
编号 Br(Gs) Hcb(Oe) Hcj(Oe) (BH)max(MGOe)
实施例1 4570 4080 4600 4.62
实施例2 4480 4060 4560 4.56
实施例3 4504 4102 4532 4.59
实施例4 4510 4100 4525 4.62
实施例5 4496 4092 4583 4.57
对比例1 4430 4020 4520 4.58
对比例2 4240 3920 4350 3.98
对比例3 4357 3885 4402 4.05
对比例4 4289 4005 4325 4.03
对比例5 4268 3840 4410 3.91
对比例6 4324 4009 4408 4.14
对比例7 2560 2140 4560 2.67
对比例8 4372 3984 4412 4.12
结论分析：
对比例1与实施例1的区别在于，制备Sr0.75La0.25Fe11.8Co0.2O19；通过表格比较可以看出，本法用钐钴联合取代镧钴后，在保证铁氧体磁性能不下降的前提下，极大减少了钴氧化物的使用量，进而节约了大量的铁氧体制备成本。
对比例2与实施例1的区别在于，未加入硼酸；添加二氧化硅和硼酸主要作用创造低温共烧条件，两者可以生成液相共晶体，阻止晶粒长大，适当降低预烧温度，可以形成细晶粒颗粒；未加入硼酸必须使烧结温度大量提升，且所形成的晶粒较粗，使得最终铁氧体的整体性能降低。
对比例3与实施例1的区别在于，步骤(2)中未加入CaCO3；碳酸钙起到助熔剂作用，在烧结过程中产生低熔点产物，降低反应温度，促进固相反应，提高密度和剩磁；二氧化硅可以和碳酸钙反应生成硅酸钙，形成液相的玻璃态富集于晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒提高Hcj；未加入碳酸钙，会影响铁氧体最终的整体质量与性能。
对比例4与实施例1的区别在于，未进行热处理；热处理的主要作用是在低温阶段，使加热过程中产生的气体完全排出，当铁氧体完全致密化时所有气孔致密；否则会产生异常晶粒，大量气孔会被卷入晶粒内部，影响产品性能和强度，使得铁氧体内气孔完全被排出，得到高密度的烧结铁氧体，铁氧体密度达到理论值。
对比例5与实施例1的区别在于，烧结升温速率为200℃/h；升温速率过快会导致产品烧结开裂和发热器件使用寿命，升温过快使得铁氧体中的各成分来不及融合渗透，所以各磁性参数下降。
对比例6与实施例1的区别在于，步骤(1)中的预烧温度为1000℃；预烧温度过低，会导致铁氧体中的成分未充分融合初步成型，使得铁氧体初期的成型性能较差，内部存在较多的缺陷，最终烧制出来的铁氧体磁性显著降低。
对比例7与实施例1的区别在于，在压制成型的时候未施加成型磁场；施加磁场主要作用使颗粒沿易磁化方向排列，形成各向异性的铁氧体，未施加磁场，铁氧体内的颗粒成分排列规整性较差，最终所得的铁氧体的各向异性较差，磁性能降低。
对比例8与实施例1的区别在于，步骤(2)未加入葡萄糖酸钙；二氧化硅可以和碳酸钙反应生成硅酸钙，形成液相的玻璃态富集于晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒提高Hcj，采用去离子水主要是考虑水中杂质带入对性能的影响，提高产品性能的一致性，当二次球磨用水做球磨介质时，用葡萄糖酸钙作分散剂，可以降低磁粉的凝聚。由于降低了磁粉的凝聚，使亚微米级磁粉在磁场作用下取向度提高；同时由于它能解开磁粉的凝聚，填充性得到改进，未加入葡萄糖酸钙会降低铁氧体材料的综合性能。
由实施例1～5以及对比例1～8的数据可知，只有在本发明权利要求范围内的方案，才能够在各方面均能满足上述要求，得出最优化的方案，得到最优的性能铁氧体材料。而对于配比的改动、原料的替换/加减，或者加料顺序的改变，均会带来相应的负面影响。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
（1）制备一次预烧粉料：按配比称取Fe2O3、Sm2O3、Co2O3、SrCO3混合均匀，得到混合物氧化物，再加入SiO2和H3BO3，将所有原材料进行湿法球磨，随后烘干，预压处理，随后在空气中预烧并保温，获得块状预烧料，再将预烧料粉碎处理，得到一次预烧粉料；
（2）制备成型体：称取上述一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水进行混合球磨，对球磨后的浆料脱水并成型；
（3）制备烧结体：对成型体进行热处理，然后在空气中进行烧结，获得烧结体。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中按照100质量分计：Fe2O385-87%、Sm2O31.2-2.4%、Co2O30.3-0.9%,其余为SrCO3。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中SiO2和H3BO3的加入量分别占混合物氧化物重量的0.05~0.1wt%。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中湿法球磨的时间为9-10h；预压处理的压力为9.5-10MPa；预烧温度为1170-1180℃，预烧保温时间为2-2.5h。
5.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中粉碎处理后平一次预烧粉料的平均粒径为3.5-4.5um。
6.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（2）一次预烧粉料、SiO2、CaCO3、葡萄糖酸钙及去离子水加入的量比为500g：0.5-2g：2.5-6g：1-5g：600-800ml。
7.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（2）混合球磨时间为28-30h，球磨后料浆平均粒度为0.5-0.6um。
8.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（2）脱水并成型过程为：对料浆进行离心脱水至料浆浓度为66-68％，然后在压制方向施加14900-15000 Oe的成型磁场，成型压力为4.8-5MPa，得到成型体。
9.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（3）热处理工艺：400-600℃的温度对成型体进行热处理2-4h，彻底去除水分。
10.根据权利要求1所述的一种低成本高性能永磁铁氧体材料的制备方法，其特征是，步骤（3）烧结工艺：以148-150℃/h的速度升温，在1190-1200℃保温60-70min。
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