RU2431545C2 - Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder - Google Patents

Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder Download PDF

Info

Publication number
RU2431545C2
RU2431545C2 RU2009145892/02A RU2009145892A RU2431545C2 RU 2431545 C2 RU2431545 C2 RU 2431545C2 RU 2009145892/02 A RU2009145892/02 A RU 2009145892/02A RU 2009145892 A RU2009145892 A RU 2009145892A RU 2431545 C2 RU2431545 C2 RU 2431545C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
drying
caco
sio
phase
Prior art date
Application number
RU2009145892/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009145892A (en
Inventor
Марат Фатыхович Булатов (RU)
Марат Фатыхович Булатов
Алексей Владимирович Рыбаков (RU)
Алексей Владимирович Рыбаков
Фардин Касаинович Ильясов (RU)
Фардин Касаинович Ильясов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ)
Priority to RU2009145892/02A priority Critical patent/RU2431545C2/en
Publication of RU2009145892A publication Critical patent/RU2009145892A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431545C2 publication Critical patent/RU2431545C2/en

Links

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to materials intended for production of permanent magnets. Strontium hexaferrite powder is synthesized from aqueous solutions of individual sulphates in stoichiometric ratio corresponding to final product, i.e. phase SrFe12O19. To increase content of phase SrFe12O19 additives are introduced in the following concentrations: CaCO3-1.2%, SiO2-0.25% and H3BO3-0.3% or CaCO3-0.75%, SiO2-0.3% and H3BO3-0.35%. Mixed solution is dispersed and frozen by liquid commercial nitrogen while produced granules are subjected to sublimation dewatering at 1.5 Pa and 230 K in drying start and 363 K at drying finish to obtain salt product. Salt product is subjected to thermal decomposition at 1200-1220 °C for 4 hours to produce ferrite powder by ferritising oxides formed. Impurities are extracted from powder by treatment with distilled water and ultrasound at frequency of 20=25 kHz for 20 minutes. Powder is dried at 353-373 °C to residual moisture content of not over 2 wt %.Thereafter, compaction in magnetic field is carried out and sintering at 1100-1300 °C in tunnel furnace in jog mode.
EFFECT: higher coercive force and mechanical strength.

Description

Изобретение относится к технологии производства электротехнических материалов, в частности к технологии производства постоянных магнитов, и может быть использовано для улучшения характеристик ферритовых магнитов.The invention relates to a technology for the production of electrical materials, in particular to a technology for the production of permanent magnets, and can be used to improve the characteristics of ferrite magnets.

Известны способ синтеза стронциевых ферритовых порошков в вертикальных печах (RU №2313151) и способ изготовления анизотропного стронциевого феррита (RU №2256534), в которых используется керамическая технология производства магнитных порошков для изготовления постоянных магнитов на основе феррита стронция, которые находят все более широкое применение в электронике, радиотехнике, приборостроении, медицине и др. областях. Недостатками указанных аналогов являются низкое качество изготовленных магнитов (максимальное значение коэрцитивной силы магнитов на основе стронциевых ферритовых порошков, полученных по керамической технологии, составляет не более 3 кЭ) и быстрая потеря магнитных качеств с течением времени. Данные недостатки объясняются структурными свойствами исходных порошков, которые имеют средний размер частиц порядка 0,7-0,9 мкм.A known method for the synthesis of strontium ferrite powders in vertical furnaces (RU No. 2313151) and a method for manufacturing anisotropic strontium ferrite (RU No. 2256534), which use ceramic technology for the production of magnetic powders for the manufacture of permanent magnets based on strontium ferrite, which are increasingly used in electronics, radio engineering, instrument making, medicine and other areas. The disadvantages of these analogues are the low quality of the manufactured magnets (the maximum value of the coercive force of magnets based on strontium ferrite powders obtained by ceramic technology is not more than 3 kOe) and the rapid loss of magnetic qualities over time. These disadvantages are explained by the structural properties of the initial powders, which have an average particle size of about 0.7-0.9 microns.

В качестве прототипа может быть использована криохимическая технология [1], позволяющая получать материалы, обладающие высокой гомогенностью. С использованием данной технологии изготавливают магнитные полупроводники типа халькошпинелей, катализаторы, электродные материалы, пористую керамику, твердые электролиты, композиты, включая дисперсоиды, резистивные материалы, порошки для стекловарения и выращивания монокристаллов, фармацевтические препараты, пьезоматериалы, ферменты, химические реактивы, сорбенты, пигменты. Однако данная технология не применяется для производства магнитожестких материалов.As a prototype can be used cryochemical technology [1], which allows to obtain materials with high homogeneity. Using this technology, magnetic semiconductors such as chalcospinels, catalysts, electrode materials, porous ceramics, solid electrolytes, composites, including dispersoids, resistive materials, powders for glass melting and growing single crystals, pharmaceuticals, piezomaterials, enzymes, chemicals, sorbents, pigments are made. However, this technology is not used for the production of magnetically rigid materials.

Задачей предлагаемого способа является изготовление постоянных магнитов с высокими значениями коэрцитивной силы, большим запасом механической прочности и сохраняющих свои качества долгое время.The objective of the proposed method is the manufacture of permanent magnets with high values of coercive force, a large margin of mechanical strength and retaining their qualities for a long time.

Предлагаемый способ позволяет изготавливать постоянные магниты на основе криогранулята, из которого после сублимации прессуются в магнитном поле заготовки требуемой формы.The proposed method allows the manufacture of permanent magnets based on cryogranulate, from which, after sublimation, blanks of the desired shape are pressed in a magnetic field.

Отличием предлагаемого способа является применение криохимической технологии для производства магнитожестких материалов с большим процентным содержанием фазы SrFe12O19, использование ультразвуковой обработки водной суспензии ферритового порошка с целью дезагрегации агломератов частиц и прессование заготовки в магнитном поле.The difference of the proposed method is the use of cryochemical technology for the production of magnetically rigid materials with a high percentage of the SrFe 12 O 19 phase, the use of ultrasonic treatment of an aqueous suspension of ferrite powder to disaggregate particle agglomerates and compress the workpiece in a magnetic field.

Предлагаемый способ производства постоянного магнита из порошка гексаферрита стронция включает следующие этапы:The proposed method for the production of a permanent magnet from strontium hexaferrite powder includes the following steps:

1. В дистиллированной воде ГОСТ 6709-72, подкисленной серной кислотой до рН 1,5…2,0 при комнатной температуре проводится приготовление близких к насыщенным растворов индивидуальных сульфатов в соответствии с химическим составом. Затем путем строгого дозирования индивидуальных растворов, предварительно подвергнутых анализу на содержание основного вещества, приготавливается смешанный раствор с концентрацией 20-22%. В качестве исходных компонентов берутся хорошо растворимые в воде нитраты либо сульфаты стронция и железа. Концентрация растворов составляет 1-2 моль/л и 0.3-0.32 моль/л для раствора. Растворы смешиваются в стехиометрическом для конечного продукта соотношении (6:1). В состав вводятся добавки в следующих концентрациях СаСО3 - 1,2%, SiO2 - 0,25% и Н3ВО3 - 0,3% или СаСО3 - 0,75%, SiO2 - 0,3% и Н3ВО3 - 0,35% для увеличения содержания фазы SrFe12O19.1. In distilled water GOST 6709-72, acidified with sulfuric acid to pH 1.5 ... 2.0 at room temperature, close to saturated solutions of individual sulfates are prepared in accordance with the chemical composition. Then, by rigorous dosing of individual solutions, previously subjected to analysis for the content of the basic substance, a mixed solution with a concentration of 20-22% is prepared. Water-soluble nitrates or strontium and iron sulfates are taken as starting components. The concentration of solutions is 1-2 mol / l and 0.3-0.32 mol / l for the solution. The solutions are mixed in a stoichiometric ratio for the final product (6: 1). The composition contains additives in the following concentrations of CaCO 3 - 1.2%, SiO 2 - 0.25% and H 3 BO 3 - 0.3% or CaCO 3 - 0.75%, SiO 2 - 0.3% and N 3 VO 3 - 0.35% to increase the phase content of SrFe 12 O 19 .

2. С помощью распылителя с получением полидисперсных капель осуществляется диспергирование и замораживание раствора жидким техническим азотом ГОСТ 9293-74. Замороженный раствор выгружается в противни.2. Using a spray gun to produce polydispersed droplets, dispersion and freezing of the solution with liquid technical nitrogen is carried out according to GOST 9293-74. Frozen solution is unloaded in baking sheets.

3. Затем при давлении 1,5 Па и температуре от 230 К (начало процесса) до 363 К (в конце сушки) производится сублимационное обезвоживание криогранул. Изменение температурного режима производится по заданной программе, позволяющей избежать макроплавление криогранулята. Солевой продукт из сублиматора герметично упаковывают.3. Then, at a pressure of 1.5 Pa and a temperature from 230 K (beginning of the process) to 363 K (at the end of drying), freeze-drying of cryogranules is carried out. The temperature regime is changed according to a predetermined program, which allows avoiding macromelting of cryogranulate. The salt product from the sublimator is sealed.

4. В электропечах конвейерного типа, обеспеченных системой поглощения и утилизации выходящих газов, при температурах 1200-1220°С в течение 4 часов производится термическое разложение солевой массы с последующей ферритизацией образующихся оксидов.4. In conveyor-type electric furnaces provided with an exhaust gas absorption and utilization system, at a temperature of 1200-1220 ° C for 4 hours, the salt mass is thermally decomposed, followed by ferritisation of the resulting oxides.

5. Путем обработки ферритового порошка дистиллированной водой при 3-4-кратном ее избытке и температуре, близкой к кипению, удаляются водорастворимые примеси (в частности, сульфатов и хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов). При этом водная суспензия ферритового порошка с целью дезагрегации агломератов частиц, образующихся на предыдущих стадиях, в течение 20 минут подвергается ультразвуковой обработке с частотой 20-25 кГц.5. By treating the ferrite powder with distilled water at a 3-4-fold excess and a temperature close to boiling, water-soluble impurities (in particular, sulfates and chlorides of alkali and alkaline-earth metals) are removed. In this case, an aqueous suspension of ferrite powder in order to disaggregate the agglomerates of particles formed in the previous stages is subjected to ultrasonic treatment at a frequency of 20-25 kHz for 20 minutes.

6. В обычных печах при температурах 353-373°С проводится сушка ферритового порошка до остаточной влажности не больше 2 мас.%.6. In conventional furnaces at temperatures of 353-373 ° C, the ferrite powder is dried to a residual moisture content of not more than 2 wt.%.

7. Сухим способом в магнитном поле проводится прессование магнита.7. The magnet is pressed by a dry method in a magnetic field.

8. В туннельной печи непрерывного действия с режимом толкания 25 минут при температуре от 1100-1300°С проводится спекание порошка и приобретение им необходимых свойств.8. In a continuous tunnel kiln with a pushing mode of 25 minutes at a temperature of 1100–1300 ° C, the powder is sintered and acquired with the necessary properties.

Размеры частиц порошка с содержанием фазы SrFe12O19 98±1,4%, полученного на этапах 1-6 предлагаемого способа, составляют 0.43-0.63 мкм. Коэрцитивная сила полученных магнитов - 4,5 кЭ.The particle size of the powder with a phase content of SrFe 12 O 19 98 ± 1.4% obtained in stages 1-6 of the proposed method is 0.43-0.63 μm. The coercive force of the obtained magnets is 4.5 kOe.

Увеличение коэрцитивной силы достигается за счет изменения кристаллической структуры образцов, а именно наличия немагнитных фаз, распределенных в межзеренном пространстве, и уменьшения размера зерен.An increase in the coercive force is achieved due to a change in the crystal structure of the samples, namely, the presence of nonmagnetic phases distributed in the intergrain space and a decrease in grain size.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет изготавливать постоянные магниты с высокими значениями коэрцитивной силы, большим процентным содержанием фазы SrFe12O19, большим запасом механической прочности и сохраняющие свои качества долгое время.Thus, the proposed method allows the manufacture of permanent magnets with high values of coercive force, a large percentage of the SrFe 12 O 19 phase, a large margin of mechanical strength and retaining their qualities for a long time.

Список использованной литературыList of references

1. Ю.Д. Третьяков. Низкотемпературные процессы в химии и технологии // Соросовский образовательный журнал №4, 1996.1. Yu.D. Tretyakov. Low-temperature processes in chemistry and technology // Soros Educational Journal No. 4, 1996.

Claims (1)

Способ производства постоянного магнита из порошка гексаферрита стронция, включающий синтез порошка гексаферрита стронция путем приготовления водных растворов индивидуальных сульфатов, в соответствии с химическим составом, смешивания их в стехиометрическом соотношении, соответствующем конечному продукту - фазе SrFeH12O19, с введением для увеличения содержания фазы SrFe12O19 добавок в следующих концентрациях СаСО3 - 1,2%, SiO2 - 0,25% и Н3ВО3 - 0,3% или СаСО3 - 0,75%, SiO2 - 0,3% и Н3ВО3 - 0,35%, диспергирования смешанного раствора и замораживания жидким техническим азотом с получением криогранул, сублимационного обезвоживания криогранул при давлении 1,5 Па и температуре от 230 К в начале сушки до 363 К в конце сушки, изменяющейся по заданной программе, позволяющей избежать макроплавление криогранулята, с получением солевого продукта, термического разложения солевого продукта при 1200-1220°С в течение 4 ч и последующей ферритизации образующихся оксидов с формированием ферритового порошка, удаления из ферритового порошка водорастворимых примесей путем обработки дистиллированной водой при температуре, близкой к температуре кипения, и последующей ультразвуковой обработки с частотой 20-25 кГц в течение 20 мин для дезагрегации агломератов частиц, сушки ферритового порошка при 353-373°С до остаточной влажности не более 2 мас.%, последующее прессование в магнитном поле и спекание при 1100-1300°С в тоннельной печи с режимом толкания 25 мин. A method for the production of a permanent magnet from strontium hexaferrite powder, including the synthesis of strontium hexaferrite powder by preparing aqueous solutions of individual sulfates, in accordance with the chemical composition, mixing them in a stoichiometric ratio corresponding to the final product - SrFeH 12 O 19 phase, with the introduction of SrFe phase to increase the content 12 O 19 additives in the following concentrations of CaCO 3 - 1.2%, SiO 2 - 0.25% and H 3 BO 3 - 0.3% or CaCO 3 - 0.75%, SiO 2 - 0.3% and H 3 BO 3 - 0.35%, and dispersing the mixed solution freeze liquid techni nitrogen nitrogen to obtain cryogranules, freeze-drying of cryogranules at a pressure of 1.5 Pa and a temperature from 230 K at the beginning of drying to 363 K at the end of drying, which varies according to a predetermined program, avoiding macromelting of cryogranules, with the formation of a salt product, thermal decomposition of the salt product at 1200-1220 ° C for 4 hours and subsequent ferritization of the formed oxides with the formation of ferrite powder, removal of water-soluble impurities from the ferrite powder by treatment with distilled water at a temperature re, close to the boiling point, and subsequent ultrasonic treatment with a frequency of 20-25 kHz for 20 min to disaggregate the particle agglomerates, dry the ferrite powder at 353-373 ° C to a residual moisture content of not more than 2 wt.%, subsequent pressing in a magnetic field and sintering at 1100-1300 ° C in a tunnel furnace with a pushing mode of 25 minutes
RU2009145892/02A 2009-12-10 2009-12-10 Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder RU2431545C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145892/02A RU2431545C2 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145892/02A RU2431545C2 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009145892A RU2009145892A (en) 2011-06-20
RU2431545C2 true RU2431545C2 (en) 2011-10-20

Family

ID=44737507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009145892/02A RU2431545C2 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2431545C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507031C1 (en) * 2012-11-08 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of ferrites synthesis
RU2510550C1 (en) * 2012-08-06 2014-03-27 Анатолий Александрович Клёнушкин Strontium hexaferrite as cathode material for lithium battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510550C1 (en) * 2012-08-06 2014-03-27 Анатолий Александрович Клёнушкин Strontium hexaferrite as cathode material for lithium battery
RU2507031C1 (en) * 2012-11-08 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of ferrites synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009145892A (en) 2011-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ogasawara et al. Microstructure and hysteresis curves of the barium hexaferrite from co-precipitation by organic agent
Guo et al. Preparation and properties of AlN ceramic suspension for non-aqueous gel casting
CN105130421A (en) Ti-position high-valence substituted SrTiO3 giant dielectric ceramic and preparation method thereof
CN113363041A (en) High-saturation low-loss bi-component microwave ferrite material and preparation method and application thereof
RU2431545C2 (en) Method of producing permanent magnet from strontium hexaferrite powder
CN113968732A (en) Preparation method of high-stability low-loss microwave dielectric ceramic material and microwave dielectric ceramic material prepared by applying same
CN102503393A (en) Method for preparing high-performance ferrite material with microwave sintering method
JP5871211B2 (en) Method for producing Li2MSiO4
CN115304367B (en) Preparation method and product of microwave dielectric ceramic
CN106747398B (en) Preparation method of copper-doped magnesium aluminate tunable luminescent material
US3751366A (en) Process for preparing ferrite and garnet raw materials for microwave applications
CN109650869A (en) A kind of preparation method of high magnetic conductivity ferrite material
RU2416492C2 (en) Method of producing magnetic granules for electromagnetic apparatuses
CN110357628B (en) Ca5Mg4-xCox(VO4)6Low-temperature sintering microwave ceramic material and preparation method thereof
CN110734292B (en) Method for uniformly mixing CuO and ceramic powder
JP5067781B2 (en) Manufacturing method of inorganic material molded body by binderless molding utilizing hydration reaction and molded body thereof
JPH10114522A (en) Production of powdery zirconium dioxide
CN106495194A (en) A kind of method of low temperature preparation alpha-type aluminum oxide superfine powder
KR101870793B1 (en) Method for producing mullite whiskers of using a illite and mullite whiskers manufactured by the same
Puyoô-Castaings et al. LiTaO3 ceramics obtained by a gelation process
CN104528817A (en) Aluminum titanate powder and preparation method thereof
JPH0834613A (en) Production of high homogeneity and high purity yttrium-containing zirconia powder
RU2651009C1 (en) Method for synthesis of nano-dimensional powder material based on lanthanum scandate
CN105503189A (en) Preparation method of YFeO3 ceramic
Xu et al. Characteristics of Ba6− 3 x Nd8+ 2 x Ti18O54 microwave dielectric ceramics derived from ethylenediaminetetraacetic acid precursor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121211

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140910

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151211

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181211