RU1656776C

RU1656776C - Method of production of permanent magnets from strontium ferrite

Info

Publication number: RU1656776C
Authority: RU
Inventors: И.Н. Иванова; М.Б. Данилович; Л.А. Голубков; Э.Н. Ткаленко; Димитор Вастлев Димитров; Васил Максимов Владимиров; Виолета Александрова Маринова; Василка Стоименова Славова
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Домен"
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: production of permanent magnets. SUBSTANCE: the method consists in mixing of source components, calcining of mixture at 1170 to 1210 C with subsequent cooling, ferritizing at 1230 to 1270 C, milling, extrusion and sintering. Magnets with induction Br = 4000 - 4100 Gs, coercive force H_cb = 3050 - 3300 Oe and energy (BH)_max. = 3.95 - 4.10 MGsxO are produced. EFFECT: intensified process of production of magnets owing to reduction of milling time and enhanced coercive force with preservation of high values of residual induction and maximum energy product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения ферритового материала для постоянных магнитов и может быть использовано в технологии получения постоянных магнитов по керамическому методу. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to methods for producing ferrite material for permanent magnets and can be used in the technology of producing permanent magnets by the ceramic method.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет сокращения времени помола и повышение коэрцитивной силы магнитов при сохранении высоких значений остаточной индукции и максимального энергетического произведения. The purpose of the invention is the intensification of the process by reducing the grinding time and increasing the coercive force of the magnets while maintaining high values of residual induction and maximum energy product.

Изобретение основано на том, что перед ферритизацией в интервале температур 1230-1270^оС, согласно изобретению, проводят предварительный обжиг в интервале температур 1170-1210^оС. Это приводит к созданию совершенной зерновой микроструктуры ферритизованного материала, что, в свою очередь, обуславливает высокую коэрцитивную силу магнита.The invention is based on the fact that before the ferritization in the temperature range 1230-1270 ^{° C} according to the invention is carried out preliminary firing in the temperature range 1170-1210 ° ^C. This results in an improved grain microstructure ferritizovannogo material, which in turn causes high coercive force of a magnet.

Сущность влияния предложенного способа на конечные магнитные параметры магнитов заключаются в следующем: предварительный обжиг шихты проводится в интервале температур 1170-1210^оС, в котором не имеет места вторичная рекристаллизация, приводящая к появлению крупных зерен и следовательно, к падению коэрцитивной силы.The essence of the proposed method to influence the final magnet magnetic parameters are as follows: precalcination charge is held in the temperature range 1170-1210 ^{° C,} which does not hold the secondary recrystallization, resulting in the occurrence of large grains, and hence a drop in coercive force.

Таким образом, при предварительном обжиге шихты образуется материал с очень однородным мелким гранулометрическим составом (размер зерна колеблется от 0,5 до 1,0 мкм, коэрцитивная сила материала составляет ≈ 4000 Э). Предварительный обжиг "загрубляет" материал, уменьшает его активность, это является предпосылкой к тому, что при ферритизации, которая проводится при высоких температурах, вторичная рекристаллизация материала также не имеет места. В результате этого в процессе ферритизации образуется феррит стронция со средним размером зерна 2-3 мкм (зерна с размером, превышающим средний 5 мкм, отсутствуют) и коэрцитивной силой ≈ 3000 Э. Совершенная микроструктура материала, формируемая в процессе предварительного обжига и ферритизации, обуславливает высокую коэрцитивную силу магнитов, которая достигает величины 3300-3400 Э при величине остаточной индукции Вг≥ 4000 Гс. Thus, upon preliminary firing of the charge, a material with a very uniform fine particle size distribution is formed (grain size ranges from 0.5 to 1.0 μm, the coercive force of the material is ≈ 4000 Oe). Preliminary firing "coarsens" the material, reduces its activity, this is a prerequisite for the fact that during ferritization, which is carried out at high temperatures, secondary recrystallization of the material also does not take place. As a result of this, strontium ferrite is formed in the ferritization process with an average grain size of 2-3 microns (there are no grains with a size exceeding the average 5 microns) and a coercive force of ≈ 3000 E. The perfect microstructure of the material formed during preliminary firing and ferritization causes a high the coercive force of magnets, which reaches a value of 3300-3400 Oe with a residual induction of Br> 4000 G.

Отсутствие легирующих добавок в составе шихты приводит к тому, что в процессе предварительного обжига и ферритизации зерна не припекаются, при дальнейшем помоле разъединение агрегатов зерен не затруднено, вследствие этого не требуются продолжительные помолы для получения однородного порошка с размером частиц ≈ 1 мкм. The absence of alloying additives in the composition of the charge leads to the fact that during preliminary firing and ferritization, the grains are not baked, with further grinding, separation of the aggregates of grains is not difficult, as a result of which continuous grinding is not required to obtain a uniform powder with a particle size of ≈ 1 μm.

Это приводит к интенсификации процесса получения постоянных магнитов за счет сокращения длительности помола ферритизованной шихты. This leads to an intensification of the process of producing permanent magnets by reducing the grinding time of the ferritized charge.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

Исходные компоненты (оксид железа и карбонат стронция) смешивают и подвергают предварительному обжигу при 1170-1210^оС с последующим охлаждением. Затем, предварительно обожженную шихту подвергают ферритизации при 1230-1270^оС. Ферритизованную шихту подвергают сухому помолу в течение 1,5 ч и мокрому помолу в течение 4-5 ч с получением суспензии дисперсностью 1 мкм. Из полученного порошка прессуют магниты в магнитном поле напряженностью 6 кЭ при удельном давлении Р_уд.= 0,25 т/см² и спекают при температуре 1140^оС.The starting components (iron oxide and strontium carbonate) are mixed and subjected to preliminary firing at 1170-1210 ^about With subsequent cooling. Then, the charge was subjected to pre-fired at 1230-1270 ferritization ^C. Ferritizovannuyu batch was dry milled for 1.5 hours, and wet-milled for 4-5 hours to obtain a dispersion slurry 1 micrometer. Magnets are pressed from the obtained powder in a magnetic field of 6 kOe at a specific pressure of R _beats. = 0.25 t / cm ² and sintered at a temperature of 1140 ^about C.

П р и м е р 1. Для получения стронциевого ферритового магнита 2 кг 600 г оксида железа смешивают в вибромельнице М-10 в течение 1 ч с 400 г карбоната стронция. После смешения шихту подвергают предварительному обжигу при 1190^оС. На обожженной шихте определяют коэрцитивную силу Н_см, которая составляет 4000 Э (измерение величины Нсм проводят на коэрцитиметре ЭМ8-7) и изучают микроструктуру с помощью растрового электронного микроскопа φ - 570 - средний размер частиц составляет 0,7 мкм. Далее проводят ферритизацию при 1240^оС, на ферритизованном материале определяют намагниченность насыщения, которая составляет 69,5 Гс·cм³/г (определение намагниченности насыщения осуществляют на вибрационном магнитометре ЭМ2-19), определяют коэрцитивную силу, которая составляет 3000 Э, исследуют микроструктуру - средний размер частиц составляет 2,5 мкм, количество частиц с размером > 5 мкм - 1% . Ферритизованный спек измельчают сухим способом 1,5 ч, полученный порошок подвергают мокрому помолу в течение 5 ч с добавлением присадки следующего состава: CaCO₃ - 1%, H₃BO₃ - 0,3%, SiO₂ - 0,25%. Дисперсность пресс-порошка определяют по прибору Саминского-Ходакова, она составляет φ _уд. = 1,25 м²/г. Полученную суспензию подвергают прессованию в магнитном поле напряженностью 6 кЭ с одновременным отсосом воды при удельном давлении Р_уд.= 0,25 т/см².PRI me R 1. To obtain a strontium ferrite magnet 2 kg 600 g of iron oxide are mixed in a vibrating mill M-10 for 400 hours with 400 g of strontium carbonate. After mixing, the batch is pre-fired at 1190 ^C. At the burnt charge is determined coercivity H _cm, which is 4000 Oe (Ncm measurement values is performed on Coercimeters EM8-7) and study the microstructure with a scanning electron microscope φ - 570 - average particle size is 0.7 microns. Further ferritization carried out at 1240 ^{° C,} for a material ferritizovannom determine the saturation magnetization, which is 69.5 ° C · cm ³ / g (for the definition of saturation magnetization is carried out on a vibration magnetometer EM2-19) determine the coercive force which is 3000 Oe, the microstructure examined - the average particle size is 2.5 μm, the number of particles with a size> 5 μm is 1%. The ferritized cake was ground dry for 1.5 hours, the obtained powder was subjected to wet grinding for 5 hours with the addition of the following composition: CaCO ₃ - 1%, H ₃ BO ₃ - 0.3%, SiO ₂ - 0.25%. The dispersion of the press powder is determined by the device Saminsky-Khodakov, it is φ _beats. = 1.25 m ² / g. The resulting suspension is subjected to pressing in a magnetic field of 6 kOe with simultaneous suction of water at a specific pressure of R _beats. = 0.25 t / cm ² .

Спрессованные в поле магниты спекают при 1140^оС, шлифуют. Магнитные параметры изделий измеряют на гистерезографе УИФИ 40015-003. Полученные свойства приведены в таблице.Magnets pressed into the field is sintered at 1140 ^{° C,} grind. The magnetic parameters of the products are measured on a hystereograph UFI 40015-003. The properties obtained are shown in the table.

П р и м е р 2. Берут 2 кг 600 г оксида железа 400 г углекислого стронция, смешивают их в вибромельнице М-10 в течение 1 ч. Полученную шихту подвергают предварительному обжигу при 1170^оС, при этом получают материал с коэрцитивной силой Н_cм = 4200 Э и средним размером частиц ≈0,5 мкм. Ферритизацию проводят при 1250^оС, намагниченность насыщения феррита составляет 69 Гс см³/г коэрцитивная сила - 3050 Э, средний размер частиц - 2 мкм, частицы с размером более 5 мкм отсутствуют. Феррит измельчают сухим помолом 1,5 ч, далее мокрым способом в течение 5 ч с добавлением присадок, как в примере 1. Суспензию пресс-порошка с дисперсностью φ_уд. = 1,2 м²/г подвергают мокрому прессованию в соответствии с примером 1.PRI me R 2. Take 2 kg 600 g of iron oxide 400 g of carbon dioxide of strontium, mix them in a vibrating mill M-10 for 1 h. The resulting mixture is subjected to preliminary firing at 1170 ^about With this receive material with a coercive force N _cm = 4200 Oe and an average particle size of ≈0.5 microns. Ferritization is performed at 1250 ^C, the ferrite saturation magnetization of 69 Gauss cm ³ / g, the coercive force - 3050 Oe, an average particle size - 2 microns, with particles larger than 5 microns are absent. Ferrite is ground by dry grinding for 1.5 hours, then wet for 5 hours with the addition of additives, as in example 1. Suspension of a press powder with a dispersion of φ _beats . = 1.2 m ² / g is subjected to wet pressing in accordance with example 1.

Магнитные параметры спеченных при 1160^оС изделий приведены в таблице.Magnetic parameters sintered at 1160 ^C product are given in the table.

П р и м е р 3. Берут 2 кг 700 г оксида железа и 410 г углекислого стронция, смешивают их в вибромельнице М-10 в течение 1 ч. Полученную шихту подвергают предварительному обжигу при 1210^оС, при этом получают материал с коэрцитивной силолй Н_cм= 3850 Э и средним размером ≈ 1 мкм. Ферритизацию проводят при 1260^оС, намагниченность насыщения феррита составляет 70,5 Гс х см³/г, коэрцитивная сила - 2850 Э, средний размер частиц - 3 мкм, частицы с размером более 5 мкм присутствуют в количестве ≈ 5% Феррит измельчают сухим способом 1,5 ч, далее проводят мокрый помол в течение 6 ч с добавлением присадки, как в примере 1. Суспензию пресс-порошка с дисперсностью φ_уд. = 1,25 м²/г подвергают мокрому прессованию в соответствии с примером 1. Магнитные параметры спеченных при 1170^оС изделий приведены в таблице.PRI me R 3. Take 2 kg of 700 g of iron oxide and 410 g of strontium carbonate, mix them in a vibrating mill M-10 for 1 h. The resulting mixture is subjected to preliminary firing at 1210 ^about C, while receiving material with coercive silol N _cm = 3850 Oe and an average size of ≈ 1 μm. Ferritization carried out at 1260 ^{° C,} the saturation magnetization of the ferrite is 70.5 Gauss x cm ³ / g, the coercive force - 2,850 Oe, an average particle size of - 3 microns, with particles larger than 5 microns are present in an amount of ≈ 5% Ferrite pulverized dry method 1.5 hours, then wet grinding is carried out for 6 hours with the addition of an additive, as in example 1. A suspension of press powder with a dispersion of φ _beats. = 1.25 m ² / g is wet-pressed according to Example 1. Magnetic parameters sintered at 1170 ^C product are given in the table.

П р и м е р 4. Берут 2 кг 600 г оксида железа и 400 г углекислого стронция, смешивают их в вибромельнице М-10 в течение 1 ч. Полученную шихту подвергают предварительному обжигу при 1160^оС, при этом коэрцитивная сила Нсм материала равна 4300 Э, средний размер частиц составляет 0,3 мм. После предварительного обжига проводят ферритизацию материала при 1250^оС: намагниченность насыщения феррита составляет 67 Гс см³/г, коэрцитивная сила - 330 Э, средний размер частиц - 1,5 мкм, частицы с размером более 5 мкм отсутствуют. Феррит измельчают 1,5 ч сухим способом, далее проводят мокрый помол в течение 4 ч с добавлением присадки, как в примере 1. Суспензию пресс-порошка дисперсностью φ _уд. = 1,2 м²/г подвергают мокрому прессованию в соответствии с примером 1. Магнитные параметры спеченных при 1170^оС образцов приведены в таблице. Из таблицы видно, что при снижении температуры предварительного обжига ниже 1170^оС уменьшается намагниченность насыщения ферритизованного материала (она составляет лишь 67 Гс см³). Это обуславливает низкую остаточную индукцию спеченного магнита.PRI me R 4. Take 2 kg of 600 g of iron oxide and 400 g of strontium carbonate, mix them in a vibrating mill M-10 for 1 h. The resulting mixture is subjected to preliminary firing at 1160 ^about C, while the coercive force Ncm of the material is 4300 Oe, the average particle size is 0.3 mm. After the preliminary calcination is carried ferritization material at 1250 ^{° C:} the ferrite saturation magnetization of 67 Gauss cm ³ / g, the coercive force - 330 Oe, mean particle size - 1.5 microns, with particles larger than 5 microns are absent. The ferrite is ground for 1.5 hours in a dry way, then wet grinding is carried out for 4 hours with the addition of an additive, as in example 1. A suspension of press powder with a particle size of φ _beats. = 1.2 m ² / g is wet-pressed according to Example 1. Magnetic parameters sintered at 1170 ^{° C} samples are shown in the table. The table shows that reducing the preliminary firing temperature below ^about 1170 C ferritizovannogo material decreases saturation magnetization (it is only 67 Gauss cm ^3). This causes a low residual induction of the sintered magnet.

П р и м е р 5. Берут 2 кг 700 г оксида железа и 410 г углекислого стронция, смешивают их в вибромельнице М-10 в течение 1 ч. Полученную шихту подвергают предварительному обжигу при 1220^оС, материал с коэрцитивной силой 3600 Э, и средним размером частиц 1,2 мкм ферритизуют при 1240^оС. Намагниченность насыщения ферритизованного материала составляет 70 Гс·см³/г, коэрцитивная сила Нсм - 2500 Э, средний размер частиц - 4 мкм, частицы с размером более 5 мкм присутствуют в количестве 25%. Далее проводят сухой помол феррита в течение 1,5 ч, затем мокрый помол в течение 6,5 ч с добавлением присадки, как в примере 1. Суспензию пресс-порошка дисперсностью 1,2 м²/г подвергают мокрому прессованию в соответствии с примером 1. Магнитные параметры спеченных образцов приведены в таблице. Из таблицы видно, что повышение температуры предварительного обжига до 1220^оС приводит к увеличению среднего размера частиц и снижению коэрцитивной силы Нсм как на этапе предварительного обжига, так и при ферритизации, а также к появлению в ферритизованном материале большого количества крупных частиц с размером более 5 мкм. Это обусловливает значительное (на 500 Э) уменьшение коэрцитивной силы спеченных при 1180^оС магнитов.PRI me R 5. Take 2 kg of 700 g of iron oxide and 410 g of strontium carbonate, mix them in a vibrating mill M-10 for 1 h. The resulting mixture is subjected to preliminary firing at 1220 ^about C, material with a coercive force of 3600 Oe, and an average particle size of 1.2 microns ferritizuyut at 1240 ^C. The saturation magnetization ferritizovannogo material is 70 ° c · cm ³ / g, the coercive force Ncm - 2500 Oe, an average particle size - 4 microns, with particles larger than 5 microns are present in an amount 25% Next, dry grinding of ferrite is carried out for 1.5 hours, then wet grinding for 6.5 hours with the addition of an additive, as in example 1. A suspension of the press powder with a dispersion of 1.2 m ² / g is subjected to wet pressing in accordance with example 1 The magnetic parameters of the sintered samples are given in the table. The table shows that increasing the pre-calcination temperature to 1220 ^{° C} leads to an increase in mean particle size and a decrease in the coercive force Ncm as preliminary firing step, and at the ferritization as well as to the appearance ferritizovannom material a large amount of coarse particles with size greater than 5 microns. This leads to a significant (500-e) reduction of the coercive force sintered at 1180 ^{° C} magnets.

П р и м е р 6. Стронциевый магнит изготовлен в соответствии с известным (2) способом. Берут 2 кг 600 г оксида железа и 395 г углекислого стронция, смешивают их в течение 1 ч с добавлением присадки следующего состава, мас.% : PbB₂O₄ - 0,5 и Bi₂O₃ - 0,3. Полученную шихту ферритизуют при 1230^оС, коэрцитивная сила феррита составляет 2800 Э, намагниченность насыщения - 69,5 Гс·см³/г, средний размер частиц - 4 мкм, при этом частицы с размером > 5 км присутствуют в количестве 25%. Ферритизованную шихту измельчают в течение 40 ч, дисперсность пресс-порошка φ_уд.= 1,16 м²/г. Суспензию подвергают мокрому прессованию, как в примере 1. Магнитные параметры образцов, спеченных при 1180^оС, приведены в таблице.PRI me R 6. The strontium magnet is made in accordance with the known (2) method. Take 2 kg 600 g of iron oxide and 395 g of strontium carbonate, mix them for 1 h with the addition of the following composition, wt.%: PbB ₂ O ₄ - 0.5 and Bi ₂ O ₃ - 0.3. The resulting charge ferritizuyut at 1230 ^{° C,} the coercive force of ferrite is 2800 Oe, the saturation magnetization - 69.5 ° C · cm ³ / g, average particle size - 4 microns, the particles with size> 5 km present in an amount of 25%. The ferritized charge is ground for 40 hours, the dispersion of the press powder φ _beats. = 1.16 m ² / g. The slurry was subjected to wet-pressed as in Example 1. The magnetic parameters of the samples sintered at 1180 ^{° C,} are given in the table.

Как следует из примеров, предложенный способ (примеры 1-3) позволяет интенсифицировать процесс получения магнитов из феррита стронция за счет сокращения времени помола ферритизованной шихты с 40 ч для известного способа (пример 6) до 5-6 ч. При этом магниты, полученные предложенным способом, характеризуются более высоким уровнем коэрцитивной силы (Н_св = 3050-3300 Э, Н_cм= 3270-3450 Э) чем полученные известным способом (пример 6, Н_св = 2700 Э, Н_cм= 2780 Э). Значения остаточной магнитной индукции (Вч) и максимального энергетического произведения (ВА) макс. сохраняются или даже повышаются.As follows from the examples, the proposed method (examples 1-3) allows to intensify the process of obtaining magnets from strontium ferrite by reducing the grinding time of the ferritized charge from 40 hours for the known method (example 6) to 5-6 hours. Moreover, the magnets obtained by the proposed the method are characterized by a higher level of coercive force (N _sv = 3050-3300 Oe, N _cm = 3270-3450 Oe) than those obtained in a known manner (example 6, N _sv = 2700 Oe, N _cm = 2780 Oe). The values of residual magnetic induction (HF) and maximum energy product (VA) max. persist or even increase.

Использование изобретения позволит повысить эффективность производства постоянных магнитов из феррита стронция. The use of the invention will improve the efficiency of production of permanent magnets from strontium ferrite.

Claims

METHOD FOR PRODUCING PERMANENT MAGNETS FROM STRONTIUM FERRITE, including mixing the starting components, ferritizing the mixture at 1230 - 1270 ^o C, dry and wet grinding of the ferritized mixture, pressing and sintering of magnets, characterized in that, in order to intensify the process by reducing the grinding time and increase the coercive force of the magnets while maintaining high values of residual induction and the maximum energy product before ferritization carry out preliminary firing of the mixture at 1170 - 1210 ^o With subsequent cooling.