CN115894003B

CN115894003B - 一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法及应用

Info

Publication number: CN115894003B
Application number: CN202211644162.XA
Authority: CN
Inventors: 熊君; 孙威; 王继全; 马斌
Original assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Current assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2042-12-20
Also published as: CN115894003A

Abstract

本发明提供了一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法及应用，涉及永磁铁氧体技术领域。具体而言，预烧料在加压状态下进行造球，得到球体或类球体的预烧球团；其中，所述加压状态的压力为3MPa～20MPa。本发明通过加压成型获得高密度的预烧料球团，进而获得的磁性能、尤其是剩磁更高，且表面磁场强度更高的永磁铁氧体材料。

Description

一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法及应用

技术领域

本发明涉及永磁铁氧体技术领域，具体而言，涉及一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法及应用。

背景技术

永磁铁氧体材料在计算机、微波通信、电视、自动控制、航天航空、仪器仪表、医疗、汽车工业等领域得到了广泛的应用。伴随着社会智能化的发展，电机更新迭代，要求体积越来越小，产品趋向于高性能、小型化、轻量化发展，因此需要开发高密度、高磁性能的永磁铁氧体材料。由于密度的提高，相同的体积下，铁氧体磁体产生更大的磁场，引起磁性能中剩磁的提高，对应磁体表面的磁感应强度的提高，符合产品未来发展趋势。

永磁铁氧体按制备工艺分为烧结铁氧体和粘结铁氧体。烧结铁氧体通过陶瓷工艺法制造而成，质地坚硬易碎，价格较低，不易消磁、退磁，由干压型和湿压型两种成型方式，主要用于汽车、家用电器、扬声器、传感器、电子硬件、智能家居等领域。粘结铁氧体由永磁铁氧体磁粉与各种塑料复合而成，兼具磁性能和塑料性能，适合于加工成条状、卷状、片状及各种复杂形状的磁体，有挤出成型、压制成型和注塑成型三种成型方式。主要用于家用电器、打印机、传感器、玩具等领域。而在这两种铁氧体的制备工艺中，在前置阶段均包括有配料-混合-造球-预烧的工序，只是在原料、配方、温度等方面各有差异。

造球的目的是为了更有利于固相反应的进行，使材料充分铁氧体化。为了实现连续生产，现有造球技术是将配料后的混合粉末通过给料装置进入造球机。随着造球机圆盘转动首先形成仔球。随着粉料和水珠的不断加入，仔球逐渐长大。由于圆盘倾斜的装置和粉料的运动，较大的球上升到料面，较细的料留在下面，随着过程的进行，成球边滚动边超过圆盘，因离心力而抛出造球机，得到合格的预烧料球团，并进入到预烧工序。现有技术中通常限定有造球工艺中原料的含水量或造球粒径等因素，并未发现其他改良方法以使造球工艺条件对永磁铁氧体的磁性能提供正向技术效果。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法，通过加压成型获得高密度的预烧料球团，进而获得的磁性能(尤其是剩磁)更高、表面磁场强度更高的铁氧体材料。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法：预烧料在加压状态下进行造球，得到球体或类球体的预烧球团；其中，所述加压状态的压力为3MPa～20MPa。

优选地，所述预烧球团的密度为2.3g/cm³～3.0g/cm³；

优选地，所述预烧球团的直径为5mm～50mm。

优选地，在进行加压造球时还进行加水，所述加水通过雾化水或液滴状水的形式添加。

优选地，以所述预烧料的质量为100％计，所述加水的质量为0～15％，且加水量与压力呈反比。

优选地，在进行加压造球时还进行添加有粘结剂的水溶液；更优选地，所述粘结剂包括预糊化淀粉、土豆淀粉、膨润土、高岭石粉、蒙脱石粉或蛭石粉。

优选地，以所述预烧料的质量为100％计，所述粘结剂的添加量为0.5wt％～2.0wt％；所述粘结剂的水溶液的质量分数为5％～20％。

本发明的第二目的在于提供一种所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法制备得到的预烧球团。

本发明的第三目的在于提供一种永磁铁氧体的制备方法，包括有如上所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法；

优选地，所述永磁铁氧体为粘结型或烧结型永磁铁氧体。

优选地，所述制备方法包括依次进行的如下步骤：配料、混合、造球和预烧；其他步骤依照现行工艺进行即可。

本发明的第四目的在于提供一种所述的永磁铁氧体的制备方法制备得到的永磁铁氧体材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明通过加压造球得到的铁氧体磁性材料相比于常规磁材料，密度更高，磁性能(尤其是剩磁)更高，表面磁场强度更高。(2)本发明中可以实现在较低的预烧温度下磁粉性能到达常规预烧温度的性能效果，因此加压造球可以降低预烧温度约30℃～50℃，减少窑炉能耗，实现生产工艺更低消耗。(3)传统使用造球盘工艺进行造球，粉尘大，劳动强度高；相对应地本发明采用加压造球机连续作业，可以降低劳动强度，降低粉尘污染。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以粘结铁氧体磁粉的生产流程为例：配料-混合-造球-预烧-破碎-细磨-烘干-高粉-回火-表面处理--解碎-包装，其中，预烧和回火为关键性环节，直接决定了铁氧体微观晶粒结构和宏观磁性能。其中，预烧的过程实际上是碳酸钡或碳酸锶经过高温下的固相反应充分生成六角形的铁氧体晶粒的过程；固相反应是否完善、充分，晶粒形状是否完整，对磁性能有很大影响。如果前置的预烧工艺没控制好，即使后置的回火处理很好，也难以制备出性能优秀的永磁铁氧体。因此，优质的预烧料是生产优质铁氧体磁体的基础。

一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法：预烧料在加压状态下进行造球，得到球体或类球体的预烧球团；其中，所述加压状态的压力为3MPa～20MPa。作为一种优选的实施方式，所述加压状态的压力包括但不限于3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20(MPa)。

经实验发现：通过在造球过程中采用外源压力作用于预烧料会引起预烧料的塑性变形，进而增加预烧料整体结构的不均匀性，进而促使固相反应的进行；通过提高固相反应的效率达到提高磁粉密度和磁性能的目的。

作为一种优选的实施方式，所述加压状态分为高压和低压两种压力区间，其中，高压压力为10MPa～20MPa，低压压力为3MPa～10MPa。高压造球可以一次成型；而低压造球一次成球率较低，有时候需二次加压造球。

作为一种优选的实施方式，所述预烧球团的密度包括但不限于2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0(g/cm³)；不同的加压设备的压力值差异较大，因而在实际生产中不能完全以设备指示的压力参数为准，应当以制得的预烧料球的球团密度为主要参考指标。

作为一种更优选的实施方式，低压造球时所述预烧球团的密度为2.3g/cm³～2.6g/cm³，高压造球时所述预烧球团的密度2.6g/cm³～3.0g/cm³。需要注意点是，本发明中所涉及的预烧球团的密度均为预烧加热前的密度参数。

造球的目的是为了促进预烧过程中固相反应的进行，使材料充分铁氧体化。在本发明中加压造球的球团密度远高于混合粉末的松装密度、或是常规造球机所得到的球团密度，这有利于预烧时离子扩散和固相反应(具体而言，加压将改变混合物料中相邻颗粒之间的平均距离、并改变颗粒的形状，从而使粉料颗粒间的接触面积增大，便于不同原料颗粒间的离子交换)；同时在预烧过程中不易粘结窑壁或球团相互粘结。相对应地，如果球团密度过高则会影响预烧过程的吸氧，优选采用如上密度区间为宜。

作为一种优选的实施方式，所述预烧球团的直径包括但不限于5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50(mm)。作为一种更优选的实施方式，所述预烧球团的直径为20mm～40mm。

作为一种优选的实施方式，本发明的加压造球可以通过干压机、湿压机或压球机等设备进行，也可以通过其他任意一种含有加压功能的造粒机进行。

作为一种优选的实施方式，在进行加压造球时还进行加水，所述加水通过雾化水或液滴状水的形式添加；以所述预烧料的质量为100％计，所述加水的质量为0～15％，且加水量与压力呈反比。

作为一种更优选的实施方式，当采用高压压力进行造球时加水量为0～5％，进一步优选为2％～3％；当采用低压压力进行造球时加水量为5％～15％，进一步优选为8％～12％。

作为一种优选的实施方式，在进行加压造球时还进行添加有粘结剂的水溶液，所述粘结剂包括预糊化淀粉、土豆淀粉、膨润土、高岭石粉、蒙脱石粉或蛭石粉；以所述预烧料的质量为100％计，所述粘结剂的添加量包括但不限于0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％、1.8wt％、2.0wt％；所述粘结剂的水溶液的质量分数包括但不限于5％、10％、15％、20％。

实施例1

将1200g铁红、190g碳酸锶、20g氯化锶进行配料，装入高速混合机干混120S；然后加入8wt％水，物料在压球机上加压成型造球，造球压力8MPa，球团直径20mm～30mm，密度2.55g/cm³。然后将球团在马弗炉中高温预烧，预烧温度1200℃，保温2h；随后再用卧式滚动球磨机研磨5h，烘干后打散回火，回火温度950℃，保温2h，接着酸洗表面处理，烘干打散后得到永磁铁氧体磁粉。测试磁粉性能，如下表1所示。

对比例1

与实施例1基本相同，区别仅在于：在成型造球过程中不添加压力，采用圆盘造球机造球，球团直径20mm～30mm，密度2.08g/cm³。

各参数的检测方法如下：

(一)粒度的检测方法：用WLP-205平均粒度仪测磁粉的平均粒度(APD)。

(二)磁粉压实密度的测量方法：称量15g粉体置于模具中，在100MPa的压强下压制成直径为2.52cm圆柱体，测量其密度。

(三)磁粉压坯磁性能的测量方法：将20g磁粉和1.2g石蜡混匀后放入110℃的烘箱中，加热20min；称取以上混合物18g，在100MPa的压强下压制成直径2.52cm的圆柱磁体，用MATS-3000H永磁测量仪检测磁性能。

表1

实施例2

步骤1、将1200g铁红、190g碳酸锶、20g氯化锶进行配料，装入高速混合机干混120S；然后加入8wt％水，物料在加压机上加压成型造球，造球压力8MPa，球团直径20mm～30mm，密度2.55g/cm³。然后将球团在马弗炉中高温预烧，预烧温度1200℃，保温2h；随后再用卧式滚动球磨机研磨5h，烘干后打散回火，回火温度950℃，保温2h，接着酸洗表面处理，烘干打散后得到永磁铁氧体磁粉。

步骤2、将步骤1的磁粉称取1000g倒入高速混合机中，再称取10gSi-900偶联剂和10g酒精搅拌均匀后(酒精作为Si-900偶联剂的有机溶剂分散剂，起稀释作用，后续在烘箱中加热全部挥发掉，不计入质量比例含量)，加入高速混合机中和磁粉一起混合3分钟。混合完成后，出料放入烘箱，90℃烘2h，将酒精全部挥发掉，得到偶联剂处理后的一次混料磁粉。

步骤3、将偶联剂处理后的一次混料磁粉(90.80wt％)与尼龙6(8.85wt％)、润滑剂EBS(0.35wt％)等按照一定质量比例混合后，经挤出、切粒后得到塑磁颗粒，然后在一定温度和压力下进行注射成型，制成Ф20mm×10mm的圆柱型注塑磁体。挤出温度为240℃±20℃，注射温度为275℃±20℃，注射压力60％，取向电流50A。测试性能如下表2所示。

对比例2

与实施例2基本相同，区别仅在于：在成型造球过程中不添加压力，采用圆盘造球机造球，球团直径20mm～30mm，密度2.08g/cm³。

各参数的检测方法如下：

(一)塑磁颗粒流动性的检测：按照ASTM D1238-98标准，采用日本东洋精机生产的F-F01型熔融指数仪进行流动性能检测，10公斤载荷在温度270℃测试塑磁颗粒熔融指数MFR。

(二)注塑磁体磁性能的检测：用MATS-3000H永磁测量仪检测磁性能。

(三)注塑磁体表面磁场强度的检测：采用上海亨通磁电科技有限公司HT701数字磁通计测试注塑磁体的表面磁场强度。

表2

实施例3

与实施例1基本相同，区别仅在于：造球压力20MPa。

实施例4

与实施例1基本相同，区别仅在于：造球压力3MPa。

表3

实施例5

与实施例2基本相同，区别仅在于：造球压力20MPa。

实施例6

与实施例2基本相同，区别仅在于：造球压力3MPa。

表4

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims

1.一种永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，预烧料在加压状态下进行造球，得到球体或类球体的预烧球团；其中，所述加压状态的压力为3MPa~20MPa；

所述预烧料为1200g铁红、190g碳酸锶和20g氯化锶；

在进行加压造球时还进行加水，以所述预烧料的质量为100%计，所述加水的质量为2%~15%，且加水量与压力呈反比。

2.根据权利要求1所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，所述预烧球团的密度为2.3g/cm³~3.0g/cm³；

所述预烧球团的直径为5mm~50mm。

3.根据权利要求1所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，所述加水通过雾化水或液滴状水的形式添加。

4.根据权利要求1所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，在进行加压造球时还进行添加有粘结剂的水溶液。

5.根据权利要求4所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，所述粘结剂包括预糊化淀粉、土豆淀粉、膨润土、高岭石粉、蒙脱石粉或蛭石粉。

6.根据权利要求4所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法，其特征在于，以所述预烧料的质量为100%计，所述粘结剂的水溶液的添加量为0.5wt%~2.0wt%；所述粘结剂的水溶液的质量分数为5%~20%。

7.如权利要求1~6任一项所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法制备得到的预烧球团。

8.一种永磁铁氧体的制备方法，其特征在于，包括有如权利要求1~6任一项所述的永磁铁氧体用预烧料的造球方法；

所述永磁铁氧体为粘结型或烧结型永磁铁氧体。

9.根据权利要求8所述的永磁铁氧体的制备方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：配料、混合、造球和预烧。

10.如权利要求8或9所述的永磁铁氧体的制备方法制备得到的永磁铁氧体材料。