MX2013014054A

MX2013014054A - Material magnetico de ferrita de tipo magnetoplumbita e iman permanente de tipo segmento derivado del mismo.

Info

Publication number: MX2013014054A
Application number: MX2013014054A
Authority: MX
Inventors: Kilsoo Park; Minho Kim; Dongyoung Lee
Original assignee: Ssangyong Materials Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2014-02-27
Also published as: HUE039686T2; CN103548101B; BR112013029810A2; WO2012165780A1; CN103548101A; MX361918B; EP2715747A4; EP2715747B1; BR112013029810B1; KR101082389B1; US10141091B2; US20130307653A1; EP2715747A1; PL2715747T3

Abstract

Un material magnético de ferrita que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal de tipo magnetoplumbita, la fase primaria teniendo una composición representada por la fórmula (I), puede proveer propiedades magnéticas mejoradas en términos de la densidad de flujo magnético residual (Br), fuerza coercitiva intrínseca (iHc), cuadratura (Hk/iHc) y producto de energía máxima (B.Hmáx). Por lo tanto, un un imán permanente de tipo segmento derivado del mismo se puede usar en la fabricación de motores de tipo pequeño para automóviles, motores para equipos eléctricos, así como para electrodomésticos y otros dispositivos.

Description

MATERIAL MAGNÉTICO DE FERRITA DE TIPO MAGNETOPLUMBITA E IMÁN PERMANENTE DE TIPO SEGMENTO DERIVADO DEL MISMO Campo técnico La presente invención se refiere a un material magnético de ferrita de tipo magnetoplumbita (hexagonal) que tiene propiedades magnéticas mejoradas, y un imán permanente de tipo de segmento derivado del mismo que se usa, en la fabricación de motores tipo pequeño para automóviles, motores para equipos eléctricos,- asi como para electrodomésticos y otros dispositivos.

Técnica antecedente Los imanes de ferrita sinterizados que tienen una estructura cristalina de tipo magnetoplumbita (tipo M) se utilizan como imanes permanentes, que son los componentes de núcleo de motores tipo pequeño para automóviles y motores para equipos eléctricos/electrodomésticos.

Los imanes de ferrita sinterizados a base de Sr o Ba tipo M convencionales se preparan generalmente mediante los siguientes procedimientos. En primer lugar, un óxido de hierro se mezcla con un carbonato de Sr o Ba, y la mezcla se somete a una reacción para formar SrO-nFe203 o BaOnFe203 por calcinación. El material calcinado resultante es pulverizado para obtener un polvo grueso. El polvo grueso se mezcla con un auxiliar de sinterización, tal como S1O2, SrC03, y CaC03 y, después se pulveriza en húmedo para obtener una suspensión de un polvo fino que tiene un tamaño de partícula uniforme. Para el propósito de mejorar las propiedades magnéticas tales como la fuerza coercitiva intrínseca (iHc) del producto final, Cr203 o A1203 se añade' a la suspensión de polvo fino junto con el auxiliar de sinterización. La suspensión de polvo fino resultante se moldea usando un aparato de prensado bajo un campo magnético, se seca, se sinteriza y se procesa para preparar un imán con una forma deseada.

Recientemente, se requieren características de rendimiento mejoradas y una mayor eficiencia de automóviles, aparatos eléctricos y electrodomésticos. Para satisfacer dicha demanda, recientemente se han llevado a cabo muchos estudios para desarrollar un imán permanente que tenga propiedades magnéticas mejoradas en términos de la densidad de flujo magnético residual (Br) , fuerza coercitiva intrínseca (iHc), cuadratura (Hk/iHc) y producto de energía máxima (B.Hmáx).

Por ejemplo, la publicación de patente europea expuesta al público No. 0905718 describe un imán sinterizado que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal que contiene A, R, Fe y M, que está representado por Ai_xRxFei2-yMyOig, en donde A es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de estroncio, bario, calcio y plomo, con el estroncio estando esencialmente contenido en A; R es por lo menos un elemento seleccionado de elementos de tierras raras incluyen lantano, bismuto e itrio, con lantano estando esencialmente contenido en R; M es cobalto o una mezcla de cobalto y zinc (la proporción de cobalto en M es por lo menos 10% atómico),' y las proporciones de los elementos A, R, Fe y M con respecto a la cantidad total de los elementos metálicos están en intervalos de 3 a 9% atómico, 0.5 a 4.0% atómico, 86 a 93% atómico, y 0.5 a 3.0% atómico, respectivamente.

La Patente Europea No. 0940823 Bl (correspondiente a la Patente Japonesa No. 3,181,559 y USP No. 6,402,980) describe un imán sinterizado que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal que contiene Ca, R, Fe y M, que está representada por Cai_xRx ( Fei2-y y) zOig, en donde M es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de Co, Ni y Zn, con Co estando esencialmente contenido en (la proporción de cobalto en es por lo menos 10% atómico) ; R es por lo menos un elemento seleccionado de elementos de tierras raras que incluyen La, Y y Bi, con La estando esencialmente contenido en R; y las proporciones de los elementos Ca, R, Fe y con respecto a la cantidad total de los elementos metálicos se encuentran en los intervalos de 1 a 13% atómico, 0.05 a 10% atómico, 80 a 95% atómico, y 1.0 a 7.0% atómico, respectivamente .

La patente de E.U.A. No. 6,139,766 describe un imán de ferrita sinterizado que tiene la composición de Ai_xRx(Fei2-y y) z0i9 , en donde A es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de Sr, Ba y Pb, con Sr estando esencialmente contenido en A; R es por lo menos un elemento seleccionado de elementos de tierras raras que incluyen La e Y, con La estando esencialmente contenido en R; M es cobalto o una mezcla de cobalto y zinc; y x, y y z cumplen las condiciones de 0.04<x=0.9p 0.04<y<0.5, y 0.7<z<1.2, respectivamente .

La patente coreana No. 10-0839206 describe un material magnético que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal, la fase principal estando representada por LaxCamai-x-y ( Fei2-yCoy) z con a siendo Ba, Sr o una mezcla de los mismos, en donde las relaciones de constituyentes de los elementos metálicos que constituyen la fase primaria satisfacen las siguientes condiciones: en la región unida por los puntos, A: (0.53, 0.27), B: (0.64, 0.27), C: (0.64, 0.35), D:(0.53, 0.45), E: (0.47, 0.45) y F:(0.47, 0.32) en las coordenadas (x, m) , 1.3<x/yz<l .8 , 9.5<12z<ll .0, y (1-x-m) / (lx)<0.42.

Esos materiales magnéticos de ferrita convencionales, sin embargo, aún muestran características magnéticas insatisfactorias . Por consiguiente, continúan los esfuerzos para desarrollar los materiales magnéticos que tienen propiedades magnéticas mejoradas para cumplir con los requerimientos recientes, es decir, de alto rendimiento, alta eficiencia, miniaturización y reducción del peso de los motores de automóviles y motores para equipos eléctricos, asi como para aparatos electrodomésticos.

Sumario de la invención Por consiguiente, un objeto principal de la presente invención es proveer un material magnético de ferrita que pueda proveer propiedades magnéticas mejoradas en términos de la densidad de flujo magnético residual (Br) , fuerza coercitiva intrínseca (iHc) , cuadratura (Hk/íHc) , y producto de energía máximo (B.Hmáx), y un imán permanente de tipo segmento derivado de los mismos.

De conformidad con un aspecto de la presente invención, se provee un material magnético de ferrita que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal tipo magnetoplumbita, la fase primaria teniendo una composición representada por la fórmula (I): Ca (l-x-y-z) SrxBayAzFe (2n-ml-m2)MmiM' m20l9 ( I ) en donde, A es por lo menos un elemento seleccionado de elementos de tierras raras que incluyen La, Nd, Pr y Sm, y Bi, con La estando esencialmente contenido en A; es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de Co, Mn, Ni, y Zn, con Co estando esencialmente contenido en ; M' es Cr, o una mezcla de Cr y Al; 0.02<x<0.3; 0.01<y<0.09; 0.1<z<0.5; 0.1=ml<0.6; 0.0<m2<0.07; y 9.02<n<11.0.

De conformidad con otro aspecto de la presente invención, se provee un imán de ferrita sinterizado obtenido por sinterizacion del material magnético de ferrita; un imán permanente de tipo segmento derivado del material magnético de ferrita, y un producto que comprende el imán permanente de tipo de segmento.

Breve descripción de los dibujos Los anteriores y otros objetos y características de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de la invención tomada junto con los siguientes dibujos anexos, que muestran, respectivamente: Figuras 1 a 4: las propiedades magnéticas, Br(G), iHc(Oe), Hk/iHc (%) y SFC (índice de evaluación sintética, {Br+ (1/3) iHc} x (Hk/iHc) ) de los imanes sinterizados respectivos (temperatura de sinterizacion 1190°C) preparado en el Ejemplo 1, y los Ejemplos Comparativos 1 a 3, respectivamente; Figuras 5 a 8: variaciones en las propiedades magnéticas, Br(G), iHc(Oe), Hk/iHc(%) y SFC, como función de la temperatura de sinterización del imán sinterizado preparado en el Ejemplo 1, respectivamente; Figuras 9 y 10: las propiedades magnéticas, OR -ORG y HGF(80) de los imanes permanentes de tipo segmento preparados en el Ejemplo 2 y Ejemplo Comparativo 4, respectivamente; Figuras 11 y 12: el lado derecho/vistas tridimensionales y vistas frontales/en sección transversal de la moldura usada para la fabricación del imán permanente de ferita tipo segmento (33. Rx21.9Wx6.16Tx45L) en el Ejemplo 2 y el Ejemplo Comparativo 4, respectivamente; Figuras 13 al 16: la estructura de punzón inferior, estructura de dado, estructura de punzón superior y planos de ensamble de la moldura usada para la fabricación del imán permanente de ferita tipo segmento (33.4Rx21.9Wx6.16Tx45L) en el Ejemplo 2 y el Ejemplo Comparativo 4, respectivamente ; y Figuras 17 a 19: variaciones en SFC como función de Ba/ (Sr+Ba) (es decir, el valor de y/x+y) , Ba+Cr (es decir, el valor de y+m2) y Cr (es decir, el valor de m2) de los imanes sinterizados preparados en los Ejemplos 3 a 21 y Ejemplos Comparativos 5 a 15, respectivamente.

Mejor modo para llevar a cabo la invención El material magnético de ferrita de la invención (material calcinado) se caracteriza porque comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal tipo magnetoplumbita, en donde los elementos que constituyen la fase primaria tienen una composición representada por la fórmula (I).

En general, cuando el contenido de Fe, el elemento básico del material magnético de óxido de ferrita, se hace más grande, las fases no magnéticas indeseables, tales como a-Fe203 se generan, reduciendo de las propiedades magnéticas. Por el contrario, cuando el contenido de Fe se hace más pequeño, el sitio que correspondiente al sitio de iones de Fe que tienen un momento magnético se vuelve excesivo, conduciendo asi a un aumento de componentes en partículas no magnéticas indeseables, lo que reduce significativamente las propiedades magnéticas. Las propiedades magnéticas de los imanes de óxido de ferrita sinterizado tipo M se basan en el momento magnético de los iones de Fe, que tienen la estructura magnética de un material ferri-magnético dispuesto en la dirección antiparalela. Con el fin de mejorar las propiedades magnéticas tales como magnetización de saturación y un coeficiente de anisotropía magnética, dichos iones de Fe en los sitios que tienen el momento magnético orientado en la dirección antiparaLela pueden ser sustituidos por otros elementos que tienen un momento magnético más pequeño o que no tienen magnetismo, los iones de Fe en los sitios correspondientes al momento magnético orientado en la dirección paralela pueden ser sustituidos por otros elementos que tienen un momento magnético más grande, y los iones de Fe pueden ser sustituidos por otros elementos que tienen una red cristalina más grande e interacción más fuerte.

Con respecto a la composición de los elementos que constituyen el material magnético de ferrita de la invención, el valor correspondiente al contenido de A, z está en el intervalo de 0.1 y 0.5, preferiblemente de 0.35 y 0.5. Cuando el contenido de A es bajo, es decir, menor que 0.1, la sustitución suficiente de A para mejorar las propiedades magnéticas se hace difícil; mientras que cuando el contenido de A es alto, es decir, más de 0.5, la cantidad de óxido de A que no ha reaccionado aumenta, lo que también da como resultado propiedades magnéticas pobres.

M tal como Co sustituye una parte de Fe, que actúa para mejorar la magnetización de saturación y el coeficiente anisotrópico magnético de cristal del material magnético de ferrita de óxido tipo . El valor del contenido de , mi está en el intervalo de 0.1 y 0.6, preferiblemente de 0.2 y 0.4. Cuando el contenido de M es menor que 0.1, su tasa de sustitución con Fe disminuye, lo que hace que sea difícil mejorar las propiedades magnéticas. Cuando el contenido de M es mayor que 0.6, la valencia de iones con el elemento de sitio A se altera, lo que provoca la formación de fases extrañas indeseables, dando por resultado la degradación aguda de las propiedades magnéticas.

M' tal como Cr sustituye una parte de Fe, que inhibe el crecimiento de partículas e incrementa el radio crítico de partícula, conduciendo a un aumento en el coeficiente de anisotropía magnética, y en última instancia, iHc del de material magnético de ferrita 'de óxido tipo M.

Preferiblemente, los valores de x, y, z, mi y m2 satisfacen las condiciones de 0.1<x+y<0.3, 0.03<y+m2<0.16, 0.09<y/ (x+y)<0.5, 0.3< (x+y) / (ml+m2 ) <0.8 , y 1.2<(1-z ) / (ml+m2 ) <2.0 , en donde la fórmula ( 1-z ) / (ml+m2 ) representa la relación de contenido atómico de ( Sr+Ba+Ca) / (?+?' ) y muy preferiblemente puede caer dentro del intervalo de 1.4 y 1.6.

En la fórmula (I), la relación de contenido atómico (Fe+M+ ' )/ (Ca+A+SR+Ba) corresponde a 2n.

En lo sucesivo, los métodos de preparación ilustrativos del material magnético de ferrita y el imán sinterizado como una modalidad de la invención se explican con más detalle.

Procedimiento de mezclado En primer lugar, los materiales de partida se pesan de acuerdo con los valores de porcentaje en peso calculados a partir de una composición deseable, y por lo general se mezclan en húmedo usando un molino de bolas de tipo húmedo o un molino triturador de tipo húmedo durante 1 a 24 horas para lograr una mezcla uniforme.

SrC03, BaC03, CaC03, La203, Fe203, Cr203, Co304, Pr60n, d203, Sm203, etc., se pueden utilizar como los materiales de partida, cuya diámetro de partícula promedio preferible puede estar dentro del intervalo de 0.2 y 1.0 µp?.

Si es necesario, Si02, H3BO3, etc., se pueden añadir adicionalmente en el procedimiento de mezclado a fin de promover la reacción de formación de ferrita, así como el crecimiento uniforme de las partículas durante el procedimiento de calcinación posterior.

Procedimiento de calcinación Durante el procedimiento de calcinación, la mezcla de los materiales de partida se somete a una reacción de ferrita de fase sólida para formar un material calcinado que tiene una estructura cristalina de tipo magnetoplumbita . La calcinación generalmente puede llevarse a cabo en una atmósfera oxidante, v.gr., aire, a una temperatura de 1080°C a 1350 °C de preferencia durante un período de 1 a 5 horas. El tamaño de partícula del material calcinado está preferiblemente en el intervalo de 0.3 µp? y 2µ??.

Procedimiento de pulverización gruesa El material calcinado resultante es de una escoria o una forma de gránulo, y por lo tanto tiene que ser pulverizado gruesa. La pulverización gruesa puede llevarse a cabo usando un molino vibratorio en seco o un molino de bolas en seco, preferiblemente un molino vibratorio en seco. El tamaño de partícula promedio del polvo grueso después de la pulverización de grano grueso es preferiblemente 2 m~ µp Procedimiento de tratamiento con calor El polvo grueso resultante posee defectos tales como inconsistencia, la distorsión, y agrietarse debido a la tensión física aplicada durante el procedimiento de pulverización anterior. Tales defectos pueden ser eliminados por tratamiento térmico del polvo grueso a una temperatura que varía de 900°C a 1000°C.

Procedimiento de pulverización fina Cuando el polvo con un diámetro de partícula promedio de 1.0 µp? o más se somete a un procedimiento de sinterización, la proporción de los granos de cristal gruesos llega a ser alta debido al crecimiento de partículas, lo que da por resultado la disminución drástica de iHc. Por lo tanto, el polvo tratado con calor es sometido a pulverización fina para obtener un polvo fino que tiene un diámetro de partícula promedio que varía de 0.3 µp? a 0.8 µ??. La pulverización fina puede llevarse a cabo usando un molino de bolas de tipo húmedo o un molino triturador de tipo húmedo. En caso de usar un molino de bolas de tipo húmedo, el tiempo de pulverización puede ser controlado dentro de 5-40 horas, y en caso de usar un molino triturador de tipo húmedo, dentro de 2~20 horas, dependiendo del diámetro de partícula promedio deseable predeterminada.

Con el fin de controlar el crecimiento de partículas, así como su diámetro en un procedimiento de sinterización subsiguiente, un aditivo tal como Si02, CaO o una mezcla de los mismos se puede añadir durante el procedimiento de pulverización fina. También, La203, SrO, CaO, Cr2C>3, A1203, CoO o una mezcla de los mismos se puede añadir para facilitar los efectos de sustitución y para controlar el crecimiento de partículas en el procedimiento de sinterización subsiguiente. Cuando la cantidad de aditivos utilizados es demasiado pequeña o demasiado grande, se producen efectos indeseables. Por lo tanto, cada uno de los aditivos se puede usar en una cantidad que varía de 0.1 a 0.6 partes en peso basadas en 100 partes en peso del polvo pulverizado .

Un dispersante se puede añadir además durante el procedimiento de pulverización fina para incrementar los efectos de la alineación y para mejorar la liquidez de la suspensión mediante la reducción de su viscosidad, en el procedimiento de prensado subsiguiente llevado a cabo en un campo magnético. Se puede usar ya sea un dispersante acuoso o uno no acuoso, pero tomando en cuenta el aspecto ambiental, se prefiere el uso de un dispersante acuoso. Adecuados para usarse como dispersante acuoso son compuestos orgánicos que contienen grupos hidroxilo y carboxilo, sorbitol, gluconato de calcio, y similares. El dispersante se puede usar preferiblemente en una cantidad que varia de 0.05 a 1.0 partes en peso basado en 100 partes en peso del polvo grueso.

Procedimiento de prensado Un procedimiento de prensado se puede realizar por un método de tipo húmedo o de tipo seco, en donde cada método puede ser depositado ya sea en disposición isotrópica o anisotrópica . Para lograr las propiedades magnéticas altas, se prefiere un prensado anisotrópico en húmedo. En este procedimiento, la suspensión después de la . pulverización fina se prensa bajo presión en un campo magnético aplicado y después se obtiene el cuerpo verde para un imán sinterizado anisotrópico por lo tanto.

En una modalidad del prensado anisotrópico en húmedo, la suspensión después de la pulverización fina es sometida a deshidratación y concentración, y a después, prensando a bajo una presión de 300 kgf/cm2~500 kgf/cm2 en un campo magnético de 10~20 kOe a una concentración fija. La deshidratación y concentración se puede llevar a cabo usando un separador centrifugo o prensa de filtro.

Preferiblemente, con el propósito de impedir la generación de grietas, antes de un procedimiento de sinterización subsiguiente, el cuerpo verde asi formado contiene agua residual en una cantidad que varia de 10 a 15% se puede dejar secar. Si el cuerpo verde que tiene el agua residual pasa a través de un procedimiento de sinterización, pueden producirse grietas durante el procedimiento de deshidratación cuando la temperatura se eleva. Por lo tanto, se prefiere secar el cuerpo verde a temperatura ambiente o a una temperatura baja, es decir, 50°O100°C en la atmósfera.

Procedimiento de sinterización Un imán de ferrita sinterizado se obtiene secando y sinterizando continuamente el cuerpo verde resultante en una atmósfera oxidante. Para la eliminación de agua residual y dispersantes que quedan en el cuerpo verde, la deshidratación y desengrasado se lleva a cabo a 50°C~300°C.

Las propiedades magnéticas de los imanes de ferrita sinterizada se pueden optimizar mediante la regulación de las condiciones de sinterización, v.gr., un tiempo de sinterización, una velocidad de calentamiento, una temperatura máxima, un tiempo de permanencia a una temperatura predeterminada, etc. En otras palabras, la regulación de las condiciones de sinterización (tiempo de sinterización, velocidad de calentamiento, temperatura máxima, tiempo de permanencia) puede afectar las concentraciones de los elementos de sustitución, crecimiento del grano, tamaño de partícula, densidad del imán sinterizado, determinando así las propiedades magnéticas del imán de ferrita sinterizado, es decir, Br, bHc, iHc, B.Hmáx, cuadratura, etc.

En una modalidad preferida, la sinterización se puede realizar por medio de tratamiento del sustrato de ferrita en aire a una temperatura que varía de 25°C a 500°C durante 1 hora, de 500°C a 1000°C durante 5 horas, de 1000°C a Tmáx (1180°C a 1210°C) durante 3 horas, a Tmáx (1180°C a 1210°C) durante 1-2 horas, de Tmáx (1180°C a 1210°C) a 1000°C durante 2 horas, y de 1000 °C a temperatura ambiente durante 5 horas .

El imán' de ferrita sinterizado de tipo magnetoplumbita de conformidad con la presente invención presenta excelentes propiedades magnéticas, incluyendo: una densidad de flujo magnético residual (Br) de 4550 G o mayor; una fuerza coercitiva intrínseca (iHc) de 4700 Oe o mayor; una cuadratura (Hk/iHc) de 92% o más, y un índice de evaluación sintética (SFC= { Br+ ( 1 /3 ) iHc } x (Hk/iHc) ) de 5800 o mayor.

También, el imán permanente de tipo segmento derivado del material magnético de ferrita de tipo magnetoplumbita de la invención y preformado para tener un radio exterior de 33.4R, una anchura de 21.9W, un espesor de 6.16T, y una longitud de 45L presenta buenas propiedades magnéticas de OR>Q .330 (mVs) , O>R>0.320 (mVs) , y HGF (80)>310 (kA/m) cuando se prueba con un sistema de medición de propiedad magnética, Robograph 2 (ECKEL) . Como se muestra en el resultado, el imán de ferrita sinterizado de la invención puede satisfacer las características requeridas tales como alto rendimiento, de alta eficiencia, miniaturización y reducción de peso, y por lo tanto, se puede usar en la fabricación de motores de tipo pequeño para automóviles, motores para equipos eléctricos así como para los aparatos electrodomésticos y otros dispositivos.

En lo sucesivo, la presente invención se describe de manera más específica mediante los siguientes ejemplos, pero éstos se proveen sólo con fines de ilustración, y la presente invención no esfá limitada a los mismos.

Ejemplo 1 Carbonato de estroncio (SrCC>3) , carbonato de bario (BaC03) , carbonato de calcio (CaC03) , óxido de lantano (La203) , hidróxido de lantano (La (OH) 3) , óxido de hierro (Fe203) , óxido de cromo (Cr203) , y el óxido de cobalto (CoO) fueron utilizados como materiales de .partida. Estos materiales de partida se pesaron de conformidad con la composición mostrada en la Tabla 2, y se mezclaron con el fin de obtener el imán de ferrita sinterizado de Ca(i-x-y-z)SrxBayLazFe(2n-mi-m2)ComiCrm20i9 como se muestra en la Tabla 3. Antes de la mezcla, todos los materiales de partida fueron pulverizados y desintegrados previamente para tener un diámetro de partícula de 0.61~1.0 m.

La mezcla se diluyó para tener una concentración de 40%, y se agitó en húmedo y circulante durante 20 horas. Después, la mezcla resultante se secó a 200°C durante 24 horas y se calcinó a 1120°C durante 2 horas, en secuencia. El material calcinado resultante se pulverizó usando un molino vibratorio en seco para obtener un polvo grueso con un diámetro promedio de 3 ym. El polvo grueso se trató con calor a 1000°C durante 2 horas y se puso en un molino triturador de tipo húmedo con agua para dar una concentración de 43%. La203 (0.5 partes en peso), CaO (0.45 partes en peso), Si02 (0.4 partes en peso) y gluconato de calcio dispersante (0.3 partes en peso) se añadieron a la misma sobre la base de 100 partes en peso del polvo grueso, y se trituraron durante 8 horas para dar una suspensión que tenía un diámetro de partícula promedio de 0.65 m.

La suspensión así preparada se colocó en una forma cilindrica de una pieza moldeada que tenía un diámetro de 40 mm y una altura de 10 mm, y se sometió a prensado en un campo magnético de 15 kOe con una presión de compactación de 0.4 Ton/cm2 para formar un verde cuerpo. ' El cuerpo verde asi formado se secó a 200 °C durante 10 horas, se sinterizó en aire de acuerdo con la condición especificada en la Tabla 1, y después el producto sinterizado se procesó para tener un diámetro de 35 mm y un espesor de 10 mm. La temperatura máxima en la sinterización (Tmáx) se fijó como 1180, 1190, 1200, 1210 y 1220°C, respectivamente.

Tabla 1 ¦ Las características magnéticas del imán de ferrita sinterizado de tipo M preparado se midieron mediante el uso de un trazador de curva B-H y los resultados de las mismas se muestran en las Tablas 4a a 4e de acuerdo con el valor de Tm¿x. La composición del imán sinterizado se registra en la Tabla 3.

Ejemplos Comparativos 1 a 3 Los procedimientos del Ejemplo 1 anterior se repitieron para preparar los imanes de ferrita sinterizados de tipo M, excepto que los materiales de partida se pesaron de acuerdo con la composición descrita en la Tabla 2 sin utilizar carbonato de bario (BaC03) y óxido de cromo (Cr203) para satisfacer la composición final como se especifica en la Tabla 3.

Las composiciones de los imanes sinterizados y los resultados de las características magnéticas de acuerdo con el valor Tmáx se muestran en la Tabla 3 y Tablas 4a a 4e, respectivamente .

Los resultados de las propiedades magnéticas, Br, iHc, Hk/iHc y SFC de los imanes sinterizados respectivos (temperatura de sinterización 1190°C) preparados- en el Ejemplo 1, y los Ejemplos Comparativos 1 a 3 se muestran en las Figuras 1 a 4, respectivamente. Además, las variaciones en las propiedades magnéticas, Br, iHc, Hk/iHc y SFC, como función de la temperatura de sinterización del imán sinterizado preparado en el Ejemplo 1 se muestran en las Figuras 5 a 8, respectivamente.

Tabla 2 Ca (1_x_y_z) SrxRyAzFe (2n-mi-m2)MmiM' m20i9 (composición mixta) Tabla 3 Ca (i-x_y-z) SrxRyAzFe (2n-mi-m2)MmiM' m2019 (composición de imán sinterizado) Tabla 4a. Propiedades magnéticas del sinterizado (1180°C) Tabla 4b. Propiedades magnéticas del imán sinterizado (1Í90°C) Tabla 4c. Propiedades magnéticas del imán sinterizado (1200°C) Tabla 4d. Propiedades magnéticas del imán sinterizado (1210°C) Tabla 4e. Propiedades magnéticas del imán sinterizado (1220°C) Como se muestra en las Tablas 4a a 4e y Figuras .1 a 4, el imán sinterizado preparado en el Ejemplo 1 presentó propiedades magnéticas significativamente _ mejoradas, incluyendo Br, iHc, y SFC en absoluto de la temperatura de sinterización máxima, en comparación con aquellos preparados en los Ejemplos Comparativos 1 a 3. En particular, las Figuras 5 a 8 mostraron que el imán sinterizado del Ejemplo 1 sinterizado a la temperatura máxima de 1190°C tiene la SFC de 5927, lo que sugiere que es de una condición óptima. También se confirma que Hk/iHc a la temperatura de sinterización máxima de 1210°C muestra el nivel más alto de 95.5%, y SFC={Br+ (1/3) iHc}x (Hk/iHc) representa valores que varían de 5904 a 5934 a la temperatura de sinterización máxima de 1180°C~1210°C.

Mientras tanto, el valor de Br aumenta a medida que aumenta la temperatura de sinterización, mientras que el valor de iHc disminuye gradualmente y cae rápidamente a la temperatura de sinterización máxima de 1220°C. Se espera que la aparición de este fenómeno sea causada por el crecimiento excesivo de partículas debido al aumento de la temperatura de sinterización máxima.

Ejemplo 2 Los procedimientos del Ejemplo 1 se repitieron para preparar el imán permanente de ferrita de tipo segmento 33.4Rx21.9W*6.16Tx45L, excepto que se utilizó una moldura de tipo segmento (33.4R(radio exterior ) x21.9W (ancho) x6.16T (espesor) x45L (longitud) ) en lugar de la moldura de tipo cilindrico (diámetro 40mm x altura 10 mm) , la temperatura de sinterización máxima fue fijada como 1180°C, y el producto sinterizado resultante se procesó mediante el uso de una máquina de moler de tipo segmento.

Las propiedades magnéticas del imán permanente de tipo segmento así preparado se midieron usando un sistema de medición de la propiedad magnética, Robograph 2 (ECKEL) , y los resultados de sus propiedades magnéticas de OR, J>RG y HGF(80) se muestran en la Tabla 5, en donde el valor de " RG" fue por lo menos 0.94 x ORmin (el sistema de medición se fijó como F¾??<F<F?p?;¾?) , que se usó para evaluar la cuadratura del ciclo de histéresis. También, "HGF(80)" representa un valor donde el 80% de R intersecta la curva de desmagnetización del 2 ° cuadrante, que se usó para evaluar la cuadratura y la iHc del ciclo de histéresis.

Tabla 5 Como se muestra en la Tabla 5, el imán permanente preparado en el Ejemplo 2 satisfizo las condiciones de OR>0.333 (mVs) , ORG>0.320 (mVs ) y HGF(80)>339 (kA/m) .

Ejemplo Comparativo 4 Los procedimientos del Ejemplo Comparativo 2 se repitieron para preparar el imán permanente de tipo segmento 33.4Rx21.9 x6.16Tx45L, excepto por el uso de Sr(i-x-y_ Z)CaxLayFe(2n-z)CozOi9 (n=5.85, x=0.25 y z=0.2) como una composición del material calcinado.

Las propiedades magnéticas de los imanes permanentes asi preparados con tamaños de muestra se muestran en la Tabla 6.

Además, las propiedades magnéticas, d>R - ORG y HGF(80), de los imanes permanentes de tipo segmento preparados en el Ejemplo 2 y Ejemplo Comparativo 4 se muestran en las Figuras 9 y 10, respectivamente.

Tabla 6 Como se muestra en las Tablas 5-6 y las Figuras 9-10, t>R, ORG y HGF(80) del imán permanente preparado en el Ejemplo 2 fueron 11.7%, 10.7% y 8.2% mayores que sus contrapartes del Ejemplo Comparativo 4, respectivamente.

Ejemplos 3 a 21 y Ejemplos Comparativos 5 a 15 Los procedimientos del Ejemplo 1 se repitieron para preparar los imanes de ferrita sinterizados de tipo M, excepto que los materiales de partida se pesaron de acuerdo con la composición descrita en; la Tabla 7 utilizando CaCC>3 (0.8 partes en peso) en lugar de CaO (0.45 partes en peso) como un auxiliar de pulverización fina para cumplir con la composición final como se especifica en la Tabla 8, y la temperatura de sinterización máxima se fijó como 1180°C.

Las composiciones y las propiedades magnéticas de los imanes sinterizados asi preparados se registraron en las Tablas 8 y 9, respectivamente.

También, variaciones en SFC como una función de Ba/(Sr+Ba) (es decir, el valor de y/x+y) , Ba + Cr, (es decir, el valor de y+m2), y Cr (es decir, el valor de m2 ) de los imanes sinterizados preparados en los Ejemplos 3 a 21 y Ejemplos Comparativos 5 a 15, se midieron y se registraron en las Figuras 17 a 19, respectivamente.

Tabla 7 Ca(i-x_y-z)SrxRyA2Fe (2n-mi-m2)MmiM' m20i9 (composición mixta) Tabla 8 Ca 1-x-y.z) SrxRyAzFe ( 2n-mi-m2 ) MmiM ' m20i9 (composición de imán sinterizado) Como se muestra en la Tabla 9 y las Figuras 17 a 19, los imanes sinterizados preparados en los Ejemplos 3 a 21 mostraron propiedades magnéticas significativamente mejoradas en comparación con aquellos preparados en los Ejemplos Comparativos¦ 5 a 15.

Tabla 9 Aunque se han descrito e ilustrado las modalidades de la presente invención, es obvio que se pueden hacer varios cambios y modificaciones en la misma sin apartarse de la esencia de la presente invención que debería ser limitada únicamente por el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un material magnético de ferrita que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal de tipo magnetoplumbita, la fase primaria teniendo una composición representada por la fórmula (I) : Ca(i-x-y-2) SrxBayAzFe (2n-ml-m2)MmlM' m20i9 ( I ) en donde, A es por lo menos un elemento seleccionado de elementos de tierras raras que incluyen La, Nd, Pr y Sm, y Bi, con La estando esencialmente contenido en A; es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de Co, Mn, Ni, y Zn, con Co estando esencialmente contenido en M; M' es Cr, o una mezcla de Cr y Al; 0.02<x<0.3; 0.01<y<0.09; 0.1<z<0.5; 0.1<ml<0.6; 0.0<m2<0.07; y 9.02<n<11.0.

2. El material magnético de ferrita de conformidad con la reivindicación 1, en donde z está en el intervalo de 0.35 y 0.5.

3. El material magnético de ferrita de conformidad con la reivindicación 1, en donde mi está en el . intervalo de 0.2 y 0.4.

4. El material magnético de ferrita de conformidad con la reivindicación 1, en donde los valores de x, y, y m2 satisfacen las condiciones de 0.1<x+y<0.3, y 0.03<y+m2<0.16.

5. El material magnético de ferrita de conformidad con la reivindicación 1, en donde los valores de x, y, z, mi y m2 satisfacen las condiciones de 0 : 09<y/ (x+y ) <0.5 , 0.3<(x+y) / (ml+m2)<0.8 y 1.2< ( 1-z ) / (ml+m2 ) <2.0.

6. El material magnético de ferrita de conformidad con la reivindicación 5, en donde el valor de (1-z) / (ml+m2 ) está en el intervalo de 1.4 y 1.6.

7. El imán de ferrita sinterizado obtenido por sinterización del material magnético de ferrita de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. El imán de ferrita sinterizado de conformidad con la reivindicación 7, en donde la sinterización del material magnético de ferrita se realiza mediante el tratamiento del substrato de ferrita a una temperatura que varia de 25°C a 500°C durante 1 hora, de 500°C a 1000°C durante 5 horas, de 1000°C a una temperatura máxima durante 3 horas, a la temperatura máxima durante 1-2 horas, de la temperatura máxima a 1000°C durante 2 horas, y de 1000°C a temperatura ambiente durante 5 horas, la temperatura máxima estando en el intervalo de 1180°C y 1210°C.

9. El imán de ferrita sinterizado de conformidad con la reivindicación 7, que tiene una densidad de flujo magnético residual (Br) de 4550 G o mayor, una fuerza coercitiva intrínseca (iHc) de 4700 Oe o mayor, una cuadratura (Hk/iHc) de 92% o mayor, y un índice de evaluación sintética (SFC={Br+ (1/3) }xiHc (HK/iHc) ) de 5800 o mayor.

10. Un imán permanente de tipo segmento derivado del material magnético de ferrita de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

11. El imán permanente de tipo segmento de conformidad con la reivindicación 10, que satisface las condiciones de OR>0.333 (mVs) , ORG>0.320 (mVs ) y HGF ( 80 ) >339 ( kA/m) cuando se prueba con un sistema de medición de propiedades magnéticas, Robograph 2 (ECKEL) .

12. Un producto que comprende el imán permanente de tipo de segmento de la reivindicación 10. RESUMEN Un material magnético de ferrita que comprende una fase primaria de una ferrita hexagonal de tipo magnetoplumbita, la fase primaria teniendo una composición representada por la fórmula (I),, puede proveer propiedades magnéticas mejoradas en términos de la densidad de flujo magnético residual (Br) , fuerza coercitiva intrínseca (iHc) , cuadratura (Hk/iHc) y producto de energía máxima (B.Hmáx). Por lo tanto, un un imán permanente de tipo segmento derivado del mismo se puede usar en la fabricación de motores de tipo pequeño para automóviles, motores para equipos eléctricos, así como para electrodomésticos y .otros dispositivos.