TWI799294B

TWI799294B - 鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法與鈣鍶系鐵氧體磁石及其製備方法

Info

Publication number: TWI799294B
Application number: TW111122933A
Authority: TW
Inventors: 洪永熊; 蕭宗瀚; 邱軍浩
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-04-11
Also published as: TW202400521A

Abstract

本發明提供一種鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法與鐵氧體磁石及其製備方法，鐵氧體磁石之製備方法包括步驟：提供原料粉，將原料粉進行加熱，以得到經加熱之原料粉，其中原料粉包括具有特定純度與比表面積之氧化鐵、碳酸鍶、碳酸鈣、氧化鑭及四氧化三鈷；將經加熱之原料粉冷卻至常溫，以得到母材；將母材進行解碎，以得到鈣鍶系鐵氧體磁粉；將鈣鍶系鐵氧體磁粉與添加劑混合後，進行濕式研磨，以得到磁漿；將磁漿置於磁場成型機內，進行磁場配向步驟，以形成胚體；以及將胚體進行燒結，以得到鈣鍶系鐵氧體磁石。

Description

鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法與鈣鍶系鐵氧體磁石及其製備方法

本發明係有關一種鐵氧體磁粉之製備方法，尤指一種鈣鍶系鐵氧體磁粉及其製備方法。本發明亦有關一種鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法，及該鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁石。

永磁鐵氧體磁石之主要原料為氧化鐵（Fe ₂O ₃），由於氧化鐵之來源取得容易、價格便宜，且可100%回收使用，因此，永磁鐵氧體磁石已被廣泛使用於人類日常生活中的許多設備，例如，無刷直流馬達（brushless DC motor, BLDC）。相較於傳統的感應馬達，無刷直流馬達可減少絕大部分的轉子能量損失（約40%），進而提高輸出效率，並達到節能的效果。

在現有技術中，永磁鐵氧體磁石通常係使用氧化鐵粉作為主原料，並加入諸如鍶（Sr）、鋇（Ba）或鈣（Ca）等其他的金屬氧化物燒結而成。一般而言，於鋼鐵生產過程中，從熱軋步驟至冷軋步驟之間，通常需要透過酸液將鋼鐵之表面上的氧化鐵移除，溶於該酸液中的氧化鐵可透過回收及純化之製程而獲得，進而作為永磁鐵氧體磁石的基礎材料。然而，從鋼鐵生產過程中所獲得之氧化鐵粉的純度難以預測，進而造成所製得之永磁鐵氧體磁石的性質不穩定或不佳，因此氧化鐵粉之物化性將影響所製得之永磁鐵氧體磁石的性質。

此外，鈣鍶系鐵氧體磁粉必須具備高數值之本質矯頑磁力（iHc）及殘餘磁化強度（Br）方能製備無刷直流馬達。現有技術為提高永磁鐵氧體磁石之磁特性，會添加La ₂O ₃及Co ₃O ₄等添加劑，然而，Co ₃O ₄係高單價原料，導致永磁鐵氧體磁石之生產成本高。再者，基於技術及製備成本之考量，一種鍛燒粉必需搭配特定二次添加劑之生產模式，目前此鍶系鐵氧體磁粉或鈣鍶系鐵氧體磁石之製造方法僅適合於磁石生產之大型廠商，不適於磁石生產之小型廠商。

因此，如何開發出一種無需使用太多高單價之Co ₃O ₄來製備鈣鍶系鐵氧體磁石之鈣鍶系鐵氧體磁粉及其製備方法係本領域亟待解決之問題。

為解決上述現有技術之問題，本發明之目的在於提供一種鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法，透過將具有特定組成之原料粉進行加熱，以得到鈣鍶系鐵氧體磁粉。

本發明之另一目的在於提供一種鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法，其係透過將該鈣鍶系鐵氧體磁粉與具有特定組成之添加劑混合，進行磁場配向步驟後再進行燒結，以得到鈣鍶系鐵氧體磁石。

本發明之再一目的在於提供一種鈣鍶系鐵氧體磁石，其係經由本發明之鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法所製得。該鈣鍶系鐵氧體磁石符合日本TDK公司之鐵氧體磁石之FB9B系列或FB9H系列之規格。

為了達成上述目的，本發明提供一種鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法，包括步驟：提供原料粉，以該原料粉之總重量計，該原料粉包括介於82.5 wt%與87.9 wt%之間的氧化鐵（Fe ₂O ₃）、介於2.60 wt%與3.50 wt%之間的碳酸鍶（SrCO ₃）、介於2.7 wt%與4.0 wt%之間的碳酸鈣（CaCO ₃）、介於6.0 wt%與9.5 wt%之間的氧化鑭（La ₂O ₃）及介於0.3 wt%與1.0 wt%之間的四氧化三鈷（Co ₃O ₄）；其中該氧化鐵管控雜質及比表面積，該雜質包括鋁（Al）、鉻（Cr）、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni），其中該鋁及該鉻的含量加種係介於20 ppm與400 ppm之間；該鋁、該鉻、該二氧化矽、該鈣、該磷及該鎳的加種含量（即，氧化鐵之總雜質含量）係介於180 ppm與700 ppm之間；及該氧化鐵之比表面積係介於3.0 m ²/g與4.2 m ²/g之間；將該原料粉置於煆燒爐內，加熱使溫度達到介於1240℃與1260℃之間，以得到經加熱之原料粉；將該經加熱之原料粉冷卻至常溫，以得到母材；以及利用粗碎機將該母材進行解碎，以得到粒徑介於2.6 μm與2.7 μm之間的鈣鍶系鐵氧體磁粉。

在一具體實施例中，在將該原料粉置於該煆燒爐內，加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間的步驟中，進一步包括步驟：於該加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間之後，持溫1小時。

在一具體實施例中，在將該原料粉置於該煆燒爐內，加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間的步驟中，該加熱係以介於170℃/小時與190℃/小時之間的升溫速率進行加熱。

在一具體實施例中，在將該經加熱之原料粉冷卻至常溫，以得到該母材之步驟中，該冷卻係以介於170℃/小時與190℃/小時之間的冷卻速率進行冷卻。

在一具體實施例中，該原料粉包括85.88 wt%的氧化鐵、2.71wt%的碳酸鍶、3.47 wt%的碳酸鈣、7.51 wt%的氧化鑭及0.43 wt%的四氧化三鈷。

本發明另提供一種鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法，包括步驟：提供如上述鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉；將該鈣鍶系鐵氧體磁粉與添加劑混合後，置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑介於0.65 μm與0.85 μm之間之球磨粉的磁漿；將該磁漿置於磁場成型機內，進行磁場配向步驟，以形成胚體；其中該磁場配向步驟之配向磁場強度係介於1.3特斯拉與1.7特斯拉之間，以及成型壓力係介於3噸/平方米與4噸/平方米之間；以及將該胚體置於介於1240℃與1260℃之間的溫度中進行燒結，以得到該鈣鍶系鐵氧體磁石；其中以該添加劑之總重量計，該添加劑包括介於1.2 wt%與2.0 wt%之間的碳酸鈣、介於0.3 wt%與0.8 wt%之間的二氧化矽、介於1.5 wt%與2.0 wt%之間的四氧化三鈷、介於0.6 wt%與1.2 wt%之間的三氧化二鉻，及介於0.3 wt%與0.5 wt%之間的葡萄酸鈣，或該添加劑包括介於1.2 wt%與2.0 wt%之間的碳酸鈣、介於0.2 wt%與0.6 wt%之間的二氧化矽、介於0.10 wt%與0.20 wt%之間的硼酸（H ₃BO ₃）、介於1.0 wt%與2.0 wt%之間的四氧化三鈷，及介於0.3 wt%與0.5wt%之間的葡萄酸鈣。

在一具體實施例中，在將該胚體置於介於1240℃與1260℃之間的溫度中進行燒結的步驟中，進一步包括步驟：將該胚體於介於1240℃與1260℃之間的溫度中持溫60分鐘，以進行燒結。

在一具體實施例中，該添加劑包括1.6 wt%的碳酸鈣、0.6 wt%的二氧化矽、1.85 wt%的四氧化三鈷、1.0 wt%的三氧化二鉻及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

在一具體實施例中，該添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

本發明另提供一種由上述鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁石，其中該鈣鍶系鐵氧體磁石符合日本TDK公司之鐵氧體磁石之FB9B系列或FB9H系列之規格，其中該FB9B系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於4300 Oe的本質矯頑磁力（iHc）；及該FB9H系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於5050 Oe的本質矯頑磁力（iHc）。

本發明之鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法利用具有特定組成之原料粉所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉，並透過與具有特定組成之添加劑混合，進行磁場配向步驟後再進行燒結，可得到具有不同磁特性之鈣鍶系鐵氧體磁石，且該鈣鍶系鐵氧體磁石符合日本TDK公司之鐵氧體磁石之FB9B系列或FB9H系列之規格，其中該FB9B系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於4300 Oe的本質矯頑磁力（iHc）；及該FB9H系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於5050Oe的本質矯頑磁力（iHc）。因此，本發明之鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉無須使用大量高成本之四氧化三鈷，即可依據磁石製造廠商之需求，選用適當之添加劑，以製得具有不同磁特性之高階永磁磁石，藉以提高馬達效率，進而達到節能之目的。

以下係藉由特定之具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。然而，本發明中所揭示之例示性實施例僅出於說明之目的，不應被視為限制本發明之範圍。換言之，本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同的觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

除非本文另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之單數形式「一」及「該」包括複數個體。除非本文另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語「或」包括「及/或」之含義。

除非本文另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之「總雜質含量」係指氧化鐵中所含有的總雜質的含量，該總雜質含量包括鋁（Al）、鉻（Cr）、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）之含量。

製備例1　製備第一鈣鍶系鐵氧體磁粉及第一鈣鍶系鐵氧體磁石

參見第1圖，第一鈣鍶系鐵氧體磁粉及第一鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法包括步驟：步驟1（S1）：將第一原料粉混合後，置於煆燒爐內，以180℃/小時的升溫速率加熱至1250℃，並持溫1小時，以得到經加熱之第一原料粉；其中以該第一原料粉之總重量計，該第一原料粉包括85.88 wt%的氧化鐵（Fe ₂O ₃）、2.71wt%的碳酸鍶（SrCO ₃）、3.47 wt%的碳酸鈣（CaCO ₃）、7.51 wt%的氧化鑭（La ₂O ₃）及0.43 wt%的四氧化三鈷（Co ₃O ₄）；其中該氧化鐵具有雜質及比表面積，該雜質包括鋁（Al）、鉻（Cr）、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni），其中鋁及鉻的含量為26 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽、鈣、磷及鎳的含量（即，氧化鐵之總雜質含量）為268 ppm；及該氧化鐵之比表面積為3.3 m ²/g；步驟2（S2）：將該經加熱之第一原料粉以180℃/小時的冷卻速率冷卻至常溫，以得到第一母材；步驟3（S3）：利用粗碎機將該第一母材進行解碎，以得到粒徑介於2.6 μm與2.7 μm之間的第一鈣鍶系鐵氧體磁粉；步驟4（S4）：將該第一鈣鍶系鐵氧體磁粉與第一添加劑混合後，置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑為0.75

0.2 μm之第一球磨粉的第一磁漿；其中該第一添加劑包括1.6 wt%的碳酸鈣、0.6 wt%的二氧化矽、1.85 wt%的四氧化三鈷、1.0 wt%的三氧化二鉻（Cr ₂O ₃）及0.5 wt%的葡萄酸鈣；步驟5（S5）：將該第一磁漿置於磁場成型機內，進行磁場配向步驟，以形成第一胚體；其中該磁場配向步驟之配向磁場強度係介於1.3特斯拉與1.7特斯拉之間，以及成型壓力係介於3噸/平方米與4噸/平方米之間；以及步驟6（S6）：將該第一胚體置於1250℃之溫度中持溫60分鐘進行燒結，以得到第一鈣鍶系鐵氧體磁石。

製備例2　製備第二鈣鍶系鐵氧體磁粉及第二鈣鍶系鐵氧體磁石

第二鈣鍶系鐵氧體磁粉及第二鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例1，差異在於：製備例2於步驟1中提供第二原料粉，該第二原料粉與該第一原料粉之間的差異在於該第二原料粉中的氧化鐵所包含的雜質中的鋁（Al）及鉻（Cr）的含量為102 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）的含量為266 ppm；及該第二原料粉中的氧化鐵之比表面積（specific surface area, SSA）為4.2 m ²/g。

製備例3　製備第三鈣鍶系鐵氧體磁粉及第三鈣鍶系鐵氧體磁石

第三鈣鍶系鐵氧體磁粉及第三鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例1，差異在於：製備例3於步驟1中提供第三原料粉，該第三原料粉與該第一原料粉之間的差異在於該第三原料粉中的氧化鐵所包含的雜質中的鋁（Al）及鉻（Cr）的含量為314 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）的含量為634 ppm；及該第三原料粉中的氧化鐵之比表面積為3.8 m ²/g。

製備例4　製備第四鈣鍶系鐵氧體磁粉及第四鈣鍶系鐵氧體磁石

第四鈣鍶系鐵氧體磁粉及第四鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例1，差異在於：製備例4於步驟4中將由步驟3所得到之第四鈣鍶系鐵氧體磁粉與第四添加劑混合後置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑為0.75±0.2 μm之第四球磨粉的第四磁漿；其中該第四添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸（H ₃BO ₃）、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

製備例5　製備第五鈣鍶系鐵氧體磁粉及第五鈣鍶系鐵氧體磁石

第五鈣鍶系鐵氧體磁粉及第五鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例2，差異在於：製備例5於步驟4中將由步驟3所得到之第五鈣鍶系鐵氧體磁粉與第五添加劑混合後置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑為0.75±0.2 μm之第四球磨粉的第四磁漿；其中該第五添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸（H ₃BO ₃）、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

比較例1　製備第六鈣鍶系鐵氧體磁粉及第六鈣鍶系鐵氧體磁石

第六鈣鍶系鐵氧體磁粉及第六鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例1，差異在於：比較例1於步驟1中提供第六原料粉，該第六原料粉與該第一原料粉之間的差異在於該第六原料粉中的氧化鐵所包含的雜質中的鋁（Al）及鉻（Cr）的含量為566 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）的含量為1003 ppm，氧化鐵之比表面積＞3.0 m ²/g。

比較例2　製備第七鈣鍶系鐵氧體磁粉及第七鈣鍶系鐵氧體磁石

第七鈣鍶系鐵氧體磁粉及第七鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例2，差異在於：比較例2於步驟1中提供第七原料粉，該第七原料粉與該第二原料粉之間的差異在於該第七原料粉中的氧化鐵所包含的雜質中的鋁（Al）及鉻（Cr）的含量為689 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）的含量為1051 ppm ，氧化鐵之比表面積＞3.0 m ²/g。

比較例3　製備第八鈣鍶系鐵氧體磁粉及第八鈣鍶系鐵氧體磁石

第八鈣鍶系鐵氧體磁粉及第八鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例3，差異在於：比較例3於步驟1中提供第八原料粉，該第八原料粉與該第三原料粉之間的差異在於該第八原料粉中所的氧化鐵包含的雜質中的鋁（Al）及鉻（Cr）的含量為440 ppm，及鋁、鉻、二氧化矽（SiO ₂）、鈣（Ca）、磷（P）及鎳（Ni）的含量為1177 ppm；及該第八原料粉中的氧化鐵之比表面積為0.62 m ²/g。

比較例4　製備第九鈣鍶系鐵氧體磁粉及第九鈣鍶系鐵氧體磁石

第九鈣鍶系鐵氧體磁粉及第九鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例4，差異在於：比較例4於步驟4中將由步驟3所得到之第九鈣鍶系鐵氧體磁粉與第九添加劑混合後置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑為0.75±0.2 μm之第九球磨粉的第九磁漿；其中該第九添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸（H ₃BO ₃）、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

比較例5　製備第十鈣鍶系鐵氧體磁粉及第十鈣鍶系鐵氧體磁石

第十鈣鍶系鐵氧體磁粉及第十鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法概同於製備例5，差異在於：比較例5於步驟4中將由步驟3所得到之第十鈣鍶系鐵氧體磁粉與第十添加劑混合後置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑為0.75±0.2 μm之第十球磨粉的第九磁漿；其中該第十添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸（H ₃BO ₃）、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。

實施例1　檢測第一鈣鍶系鐵氧體磁石、第二鈣鍶系鐵氧體磁石、第三鈣鍶系鐵氧體磁石、第六鈣鍶系鐵氧體磁石、第七鈣鍶系鐵氧體磁石及第八鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能

依據日本產業標準（Japanese Industrial Standard, JIS） C 2501及C 2502，利用中國計量科學研究院（National Institute of Metrology, China, NIM）-2000型的直流磁滯回綫儀（B-H Loop Tracer）檢測第一鈣鍶系鐵氧體磁石、第二鈣鍶系鐵氧體磁石、第三鈣鍶系鐵氧體磁石、第六鈣鍶系鐵氧體磁石、第七鈣鍶系鐵氧體磁石及第八鈣鍶系鐵氧體磁石之殘餘磁化強度（Br）、矯頑磁力（bHc）、本質矯頑磁力（iHc）及最大磁能積（（BH）max）等磁性性能。參見表1，結果顯示相較於第一鈣鍶系鐵氧體磁石、第二鈣鍶系鐵氧體磁石及第三鈣鍶系鐵氧體磁石，比較例1利用僅去除二氧化矽之微純化製程所得到含有低純度氧化鐵之第六原料粉所製得之第六鈣鍶系鐵氧體磁石、比較例2利用未經純化製程所得到含有低純度氧化鐵之第七原料粉所製得之第七鈣鍶系鐵氧體磁石，及比較例3利用未經純化製程所得到含有低純度氧化鐵及比表面積僅為0.62 m ²/g之氧化鐵的第八原料粉所製得之第八鈣鍶系鐵氧體磁石，皆無法達到FB9H系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞5050 Oe之規格需求。表1　第一鈣鍶系鐵氧體磁石、第二鈣鍶系鐵氧體磁石、第三鈣鍶系鐵氧體磁石、第六鈣鍶系鐵氧體磁石、第七鈣鍶系鐵氧體磁石及第八鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能

	原料粉中的氧化鐵	鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能
	鋁及鉻的含量（ppm）	總雜質含量（ppm）	之比表面積（m ²/g）		Br（G）	bHc（Oe）	iHc（Oe）	（BH）max（MGOe）
製備例1	26	268	3.3	第一鈣鍶系鐵氧體磁石	4499	4288	5242	4.893
製備例2	102	266	4.2	第二鈣鍶系鐵氧體磁石	4474	4297	5281	4.838
製備例3	314	634	3.8	第三鈣鍶系鐵氧體磁石	4453	4252	5078	4.796
比較例1	566	1003	3.3	第六鈣鍶系鐵氧體磁石	4432 ^*	4207	4876 ^*	4.754
比較例2	689	1051	4.2	第七鈣鍶系鐵氧體磁石	4444 ^*	3871	4555 ^*	4.829
比較例3	440	1177	0.62	第八鈣鍶系鐵氧體磁石	4403 ^*	4180	4940 ^*	4.685

^*表示未符合FB9H系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞5050 Oe之規格需求

上述結果可知，比較例1、比較例2及比較例3分別使用氧化鐵之總雜質含量（ppm）過高之第六原料粉、第七原料粉及第八原料粉將影響磁石之磁體化，且比較例3使用氧化鐵之比表面積僅為0.62 m ²/g之第八原料粉將影響第八原料之混合效果，導致比較例1、比較例2及比較例3分別所製得之第六鈣鍶系鐵氧體磁石、第七鈣鍶系鐵氧體磁石及第八鈣鍶系鐵氧體磁石皆無法達到FB9H系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞5050 Oe之規格需求。反觀製備例1、製備例2及製備例3分別使用高純度氧化鐵且氧化鐵之總雜質含量（ppm）低之第一原料粉、第二原料粉及第三原料粉，可使磁石之磁體化完整，使得製備例1、製備例2及製備例3分別所製得之第一鈣鍶系鐵氧體磁石、第二鈣鍶系鐵氧體磁石及第三鈣鍶系鐵氧體磁石皆可達到FB9H系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞5050 Oe之規格需求。

實施例2　檢測第四鈣鍶系鐵氧體磁石、第五鈣鍶系鐵氧體磁石、第九鈣鍶系鐵氧體磁石及第十鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能

依據日本產業標準（Japanese Industrial Standard, JIS） C 2501及C 2502，利用中國計量科學研究院（National Institute of Metrology, China, NIM）-2000型的直流磁滯回綫儀（B-H Loop Tracer）檢測第四鈣鍶系鐵氧體磁石、第五鈣鍶系鐵氧體磁石、第九鈣鍶系鐵氧體磁石及第十鈣鍶系鐵氧體磁石之殘餘磁化強度（Br）、矯頑磁力（bHc）、本質矯頑磁力（iHc）及最大磁能積（（BH）max）等磁性性能。參見表2，結果顯示相較於第四鈣鍶系鐵氧體磁石及第五鈣鍶系鐵氧體磁石，比較例4利用僅去除二氧化矽之微純化製程所得到含有低純度氧化鐵之第九原料粉所製得之第九鈣鍶系鐵氧體磁石，及比較例5利用未經純化製程所得到含有低純度氧化鐵之第十原料粉所製得之第十鈣鍶系鐵氧體磁石，第九鈣鍶系鐵氧體磁石及第十鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能皆無法達到FB9B系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞4300 Oe之規格需求。表2　第四鈣鍶系鐵氧體磁石、第五鈣鍶系鐵氧體磁石、第九鈣鍶系鐵氧體磁石及第十鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能

	原料粉中的氧化鐵	鈣鍶系鐵氧體磁石之磁性性能
	鋁及鉻的含量（ppm）	總雜質含量（ppm）	之比表面積（m ²/g）		Br（G）	bHc（Oe）	iHc（Oe）	（BH）max（MGOe）
製備例4	26	268	3.3	第四鈣鍶系鐵氧體磁石	4517	4236	4615	4.975
製備例5	102	266	4.2	第五鈣鍶系鐵氧體磁石	4499	4140	4564	4.88
比較例4	566	1003	3.3	第九鈣鍶系鐵氧體磁石	4394 ^*	3543	3765 ^*	4.66
比較例5	440	1177	0.62	第十鈣鍶系鐵氧體磁石	4406 ^*	3527	3708 ^*	4.688

^*表示未符合FB9B系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞4300 Oe之規格需求

上述結果可知，比較例4及比較例5分別使用氧化鐵之總雜質含量（ppm）過高之第九原料粉及第十原料粉將影響磁石之磁體化，及其原料混合之均勻度，導致比較例4及比較例5分別所製得之第九鈣鍶系鐵氧體磁石及第十鈣鍶系鐵氧體磁石皆無法達到FB9B系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞4300 Oe之規格需求。反觀製備例4及製備例5分別使用高純度氧化鐵且氧化鐵之總雜質含量（ppm）低之第四原料粉及第五原料粉，可使磁石之磁體化完整，使得製備例4及製備例5分別所製得之第四鈣鍶系鐵氧體磁石及第五鈣鍶系鐵氧體磁石皆可達到FB9B系列（日本TDK公司產品標準）之鐵氧體磁石之Br＞4450G、iHc＞4300 Oe之規格需求。

由上可知，本發明之鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法利用具有特定組成之原料粉與控制一定純度與比表面積的氧化鐵所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉，並透過與具有特定組成之添加劑混合，進行磁場配向步驟後再進行燒結，可得到具有不同磁特性之鈣鍶系鐵氧體磁石，且該鈣鍶系鐵氧體磁石符合日本TDK公司之鐵氧體磁石之FB9B系列或FB9H系列之規格，其中該FB9B系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於4300 Oe的本質矯頑磁力（iHc）；及該FB9H系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於5050 Oe的本質矯頑磁力（iHc）。因此，本發明之鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉無須使用大量高成本之四氧化三鈷，即可依據磁石製造廠商之需求，選用適當之添加劑，以製得具有不同磁特性之高階永磁磁石，藉以提高馬達效率，進而達到節能之目的。

上述實施例僅例示性說明本發明之鈣鍶系鐵氧體磁粉及其製備方法與鐵氧體磁石及其製備方法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技術之人士皆可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。

S1:步驟1 S2:步驟2 S3:步驟3 S4:步驟4 S5:步驟5 S6:步驟6

第1圖係根據本發明之鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法的流程圖。

S1:步驟1

S2:步驟2

S3:步驟3

S4:步驟4

S5:步驟5

S6:步驟6

Claims

一種鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法，包括步驟：提供原料粉，以該原料粉之總重量計，該原料粉包括介於82.5 wt%與87.9 wt%之間的氧化鐵、介於2.60 wt%與3.50 wt%之間的碳酸鍶、介於2.7 wt%與4.0 wt%之間的碳酸鈣、介於6.0 wt%與9.5 wt%之間的氧化鑭，及介於0.3 wt%與1.0 wt%之間的四氧化三鈷；其中該氧化鐵控制雜質及比表面積，該雜質包括鋁、鉻、二氧化矽、鈣、磷及鎳，其中該鋁及該鉻的含量加總係介於20 ppm與400 ppm之間；該鋁、該鉻、該二氧化矽、該鈣、該磷及該鎳的加總含量係介於180 ppm與700 ppm之間；及該氧化鐵之比表面積係介於3.0 m ²/g與4.2 m ²/g之間；將該原料粉置於煆燒爐內，加熱使溫度達到介於1240℃與1260℃之間，以得到經加熱之原料粉；將該經加熱之原料粉冷卻至常溫，以得到母材；以及利用粗碎機將該母材進行解碎，以得到粒徑介於2.6 μm與2.7 μm之間的鈣鍶系鐵氧體磁粉。
如請求項1所述之製備方法，其中在將該原料粉置於該煆燒爐內，加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間的步驟中，進一步包括步驟：於該加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間之後，持溫1小時。
如請求項1所述之製備方法，其中在將該原料粉置於該煆燒爐內，加熱使該溫度達到介於1240℃與1260℃之間的步驟中，該加熱係以介於170℃/小時與190℃/小時之間的升溫速率進行加熱。
如請求項1所述之製備方法，其中在將該經加熱之原料粉冷卻至常溫，以得到該母材之步驟中，該冷卻係以介於170℃/小時與190℃/小時之間的冷卻速率進行冷卻。
如請求項1所述之製備方法，其中該原料粉包括85.88 wt%的氧化鐵、2.71wt%的碳酸鍶、3.47 wt%的碳酸鈣、7.51 wt%的氧化鑭及0.43 wt%的四氧化三鈷。
一種鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法，包括步驟：提供如請求項1至5中任一項所述之鈣鍶系鐵氧體磁粉之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁粉；將該鈣鍶系鐵氧體磁粉與添加劑混合後，置於球磨機內，進行濕式研磨，以得到包含粒徑介於0.65 μm與0.85 μm之間之球磨粉的磁漿；將該磁漿置於磁場成型機內，進行磁場配向步驟，以形成胚體；其中該磁場配向步驟之配向磁場強度係介於1.3特斯拉與1.7特斯拉之間，以及成型壓力係介於3噸/平方米與4噸/平方米之間；以及將該胚體置於介於1240℃與1260℃之間的溫度中進行燒結，以得到該鈣鍶系鐵氧體磁石；其中以該添加劑之總重量計，該添加劑包括介於1.2 wt%與2.0 wt%之間的碳酸鈣、介於0.3 wt%與0.8 wt%之間的二氧化矽、介於1.5 wt%與2.0 wt%之間的四氧化三鈷、介於0.6 wt%與1.2 wt%之間的三氧化二鉻，及介於0.3 wt%與0.5 wt%之間的葡萄酸鈣，或該添加劑包括介於1.2 wt%與2.0 wt%之間的碳酸鈣、介於0.2 wt%與0.6 wt%之間的二氧化矽、介於0.10 wt%與0.20 wt%之間的硼酸、介於1.0 wt%與2.0 wt%之間的四氧化三鈷，及介於0.3 wt%與0.5 wt%之間的葡萄酸鈣。
如請求項6所述之製備方法，在將該胚體置於介於1240℃與1260℃之間的溫度中進行燒結的步驟中，進一步包括步驟：將該胚體於介於1240℃與1260℃之間的溫度中持溫60分鐘，以進行燒結。
如請求項6所述之製備方法，其中該添加劑包括1.6 wt%的碳酸鈣、0.6 wt%的二氧化矽、1.85 wt%的四氧化三鈷、1.0 wt%的三氧化二鉻，及0.5 wt%的葡萄酸鈣。
如請求項6所述之製備方法，其中該添加劑包括1.575 wt%的碳酸鈣、0.45 wt%的二氧化矽、0.1 wt%的硼酸（H ₃BO ₃）、1.5 wt%的四氧化三鈷及0.5 wt%的葡萄酸鈣。
一種如請求項6至9中任一項所述之鈣鍶系鐵氧體磁石之製備方法所製得之鈣鍶系鐵氧體磁石，其中該鈣鍶系鐵氧體磁石符合日本TDK公司之鐵氧體磁石之FB9B系列或FB9H系列之規格，其中該FB9B系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度（Br），及大於4300 Oe的本質矯頑磁力（iHc）；及該FB9H系列具有大於4450 G的殘餘磁化強度，及大於5050 Oe的本質矯頑磁力。