M型钙永磁铁氧体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种M型钙永磁铁氧体的制备方法，其中，该M型钙永磁铁氧体具有以下特征的分子式：A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19，该方法在烧结步骤之前设置了烘干步骤、微波预烧步骤，并且微波预烧步骤可进一步细分为一次预烧步骤及二次预烧步骤，其中的一次预烧步骤和/或二次预烧步骤采用微波预烧。两步预烧的设置使得在预烧阶段，能确保料体完全反应。通过在预烧步骤中引入微波预烧，有望得到反应完全、均匀细小的晶粒。从而使得预烧后得到的料体一方面具有好的性能，另一方面也可以减少二次球磨的难度，并降低二次球磨带来掺杂和长时间球磨导致粒度分布加宽的现象，因而能提高最终得到的产品的综合磁性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，其中，该M型钙永磁铁氧体具有以下特征的分子式：A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19，该方法在烧结步骤之前设置了烘干步骤、微波预烧步骤，并且微波预烧步骤可进一步细分为一次预烧步骤及二次预烧步骤，其中的一次预烧步骤和/或二次预烧步骤采用微波预烧。两步预烧的设置使得在预烧阶段，能确保料体完全反应。通过在预烧步骤中引入微波预烧，有望得到反应完全、均匀细小的晶粒。从而使得预烧后得到的料体一方面具有好的性能，另一方面也可以减少二次球磨的难度，并降低二次球磨带来掺杂和长时间球磨导致粒度分布加宽的现象，因而能提高最终得到的产品的综合磁性能。【专利说明】Μ型钙永磁铁氧体的制备方法
本专利技术涉及永磁材料
，尤其涉及一种Μ型钙永磁铁氧体的制备方法。
技术介绍
铁氧体按照其特性和用途，一般分为永磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁铁氧体等五类。 永磁铁氧体的最终磁性能，一般是由剩磁Br，内禀矫顽力Hcj来衡量。其中，高性 能永磁铁氧体通常是指具有较高的剩余磁感应强度、较强的抗退磁性能以及制造成本低廉 等优势的铁氧体。由于高性能永磁铁氧体具有这些优势，因而广泛地应用于电子、信息、摩 托车、汽车、电动工具等行业。 大量使用的传统的铁氧体材料，是具有Μ型磁铅石结构Sr铁氧体（SrFe120 19)和Ba 铁氧体（BaFe12019)，这些铁氧体是以氧化铁和Sr或Ba的碳酸盐为原料，用粉末冶金法制造 而成。其具体的制备方法为：首先，将氧化铁、碳酸锶或碳酸钡等原料进行混合，通过预烧， 发生初步的固相反应，得到预烧料块（或料球），将其粗破碎，然后以水为介质，将其细粉碎 到平均粒径为0. 5?0. 7μ m的颗粒。在细粉碎过程中，通常加入可以控制产品晶粒生长、 提高产品致密度度的添加剂，然后，将磨好的料浆在磁场中成型，将所得的坯体烧结制成永 磁铁氧体。 近年来，随着各种电机向轻量、小型、高效率化方向发展，对其关键材料-永磁铁 氧体的制备工艺和性能提出了更高的要求，要求磁体体积越来越小，综合磁性能更高，即要 求永磁铁氧体在保持高剩磁Br的同时，也要具有更强的抗退磁能力（即材料的内禀矫顽力 Hcj要求高)。而传统的Μ型磁铅石结构Sr铁氧体和Ba铁氧体已经满足不了这些要求。 La、La-Co、Ca-La-Co等稀土元素的掺杂取代能大幅度提高材料的内禀属性，所以 掺杂取代能有效提高样品磁性能。但矫顽力Hcj等对微观结构灵敏的参数不仅与掺杂有 关，而且与晶粒的微观形貌有关，对Μ型六角铁氧体样品晶粒形貌有重要影响的因素包括： 粉末细化后的平均粒度及粒度分布、CaC0 3和Si02作为烧结助剂对晶粒的调控作用、烧结 制度的优化等。研究发现，随着LaCo掺杂量的增加，烧结样品的矩形比（Hk/Hcj)会降低， 降低的矩形比主要是因为掺杂取代后，预烧料的不完全反应和预烧料晶粒存在不同程度的 掺杂取代，使晶粒尺寸存在差异，而Hcj与晶粒尺寸紧密相关，不同的尺寸的晶粒有不同的 Hcj，因而抗退磁能力不同，最终导致Hk/Hcj和综合磁性能的下降。这很难通过二次工艺去 弥补，因此如何保证晶粒在预烧阶段完全铁氧体化，并且晶粒均匀细小成为得到高性能产 品的关键。 为了改善和消除预烧微结构变差带来的磁性能降低，很多学者对掺杂LaCo化合 物的粒度进行调整去调控预烧料的微观形貌，进而提高磁性能，虽然有一定的进展，但是 由于在制备过程中依然采用传统的马弗炉进行预烧，因而很难在降低晶粒尺寸方面做出改 进，这就导致二次球磨的时间较长，二次球磨后粒度分布较宽，从而使最终磁性能的提高受 到限制，特别是矫顽力和矩形比等的提高受到限制。 因此，为了获得性能优异的永磁铁氧体，以提高电机整机的性能，需大力发展永磁 铁氧体的制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Μ型钙永磁铁氧体的制备方法，以提高Μ型钙永磁铁 氧体的性能。 为解决上述问题，本专利技术提出一种Μ型钙永磁铁氧体的制备方法，其中，该Μ型钙 永磁铁氧体包括A，R，Ca，Fe和Μ等元素的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式： AmCa^Fe^MAg，其中，Α为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合；R为La、Pr、Nd或Bi中至 少一种，但必须含有La ;M为Co、Ni和Zn中至少一种或几种，但必须含有Co ;x, y, ζ, η表示 各主要金属元素的添加比例，x为〇· 05-0. 3, y为0· 2-0. 5, ζ为0· 10-0. 40, η为5· 50-5. 90 ; 该方法包括如下步骤： 配料：按化学结构式AmCa^Fe^AC^的组成要求配制主料粉末；按重量百分比 添加添加剂 H3B03、Si02、CaC03、La 203、Co304 以及 SrC03，其各组分占 的重 量百分比为 0 彡 H3B03 彡 0· 5%，0 彡 Si02 彡 1. 0%，0· 1% 彡 CaC03 彡 1. 2%，0 彡 La203 彡 1. 0%， 0 < C〇304 < 1. 0%，0< SrC03 < 0. 8% ;并将所述主料粉末与所述添加剂混合搅拌成料粉； 一次球磨：将料粉投入球磨机中进行研磨，研磨时在球磨机中加入直径为6mm的 钢球以及水，其中水、料粉以及钢球的重量比为水：料粉：钢球=1 :1 :8 ;在球磨机中进行混 合搅拌〇. 5-5小时，得到悬浮颗粒平均粒径为0. 1-2. Oum的混料； 烘干：将经球磨机研磨后的浆料进行烘干，去除浆料中多余的水分，使浆料含水率 为30% ;烘干温度为105°C -125°c ; 微波预烧：将烘干后的料体进行微波预烧，生成钙永磁铁氧体预烧料，预烧温度范 围为 1120°C?1160°C，保温 20 ?30/min ; 初破碎：将微波预烧后得到的钙永磁铁氧体预烧料进行初破碎，得到平均粒度为 2?9 μ m的粗粉； 二次球磨：称取上述初破碎后的料体，并以质量配比方式加入二次添加料和分散 齐?，将所得的混合物采用湿法方式连续球磨，球磨至浆料颗粒的平均粒度小于〇. 7um ;其 中，所述的二次添加料包括 A1203、Cr203、H3B0 3、Si02、CaC03xLa203、C〇 304 和 SrC03，且各二次 添加料颗粒的平均粒度不超过2. Oum，所述二次添加料的添加量为：0彡A1203彡1. 0%， 0 ^ Cr203 ^ 1.0%, 0 ^ H3B〇3 ^ 0. 5%,0 ^ Si02 ^ 1.0%, 0.1% ^ CaC03 ^ 1.2%, 0彡La203彡1. 0%，0彡C〇304彡1. 0%，0彡SrC03彡0· 8% ;所述分散剂为葡萄糖酸钙、聚乙烯 醇、山梨糖醇中的一种或多种，且添加剂的添加量为总成分重量的〇. 2-1. 2wt% ; 压制生坯：将二次球磨后得到的样品在磁场中进行压制生坯，得到直径为15? 30mm的Μ型|丐永磁铁氧体圆饼，压制的压强为7MPa，取向磁场大小为5-15k0e ; 烧结：将生坯在1000-1300°C下的空气氛围中进行烧结得到成品，烧结时间为 0. 5-3小时，升温速率为2-5°C 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种M型钙永磁铁氧体的制备方法，其中，该M型钙永磁铁氧体包括A，R，Ca，Fe和M等元素的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式：A1‑x‑yCaxRyFe2n‑zMzO19，其中，A为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合；R为La、Pr、Nd或Bi中至少一种，但必须含有La；M为Co、Ni和Zn中至少一种或几种，但必须含有Co；x,y,z,n表示各主要金属元素的添加比例，x为0.05‑0.3，y为0.2‑0.5，z为0.10‑0.40，n为5.50‑5.90；其特征在于，该方法包括如下步骤：配料：按化学结构式A1‑x‑yCaxRyFe2n‑zMzO19的组成要求配制主料粉末；按重量百分比添加添加剂H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4以及SrCO3，其各组分占A1‑x‑yCaxRyFe2n‑zMzO19的重量百分比为0≤H3BO3≤0.5%，0≤SiO2≤1.0%，0.1%≤CaCO3≤1.2%，0≤La2O3≤1.0%，0≤Co3O4≤1.0%，0≤SrCO3≤0.8%；并将所述主料粉末与所述添加剂混合搅拌成料粉；一次球磨：将料粉投入球磨机中进行研磨，研磨时在球磨机中加入直径为6mm的钢球以及水，其中水、料粉以及钢球的重量比为水：料粉：钢球=1：1：8；在球磨机中进行混合搅拌0.5‑5小时，得到悬浮颗粒平均粒径为0.1‑2.0u m的混料；烘干：将经球磨机研磨后的浆料进行烘干，去除浆料中多余的水分，使浆料含水率为30%；烘干温度为105℃‑125℃；微波预烧：将烘干后的料体进行微波预烧，生成钙永磁铁氧体预烧料，预烧温度范围为1120℃～1160℃，保温20～30/min；初破碎：将微波预烧后得到的钙永磁铁氧体预烧料进行初破碎，得到平均粒度为2～9μm的粉料；二次球磨：称取上述初破碎后的粉料，并以质量配比方式加入二次添加料和添加剂，将所得的混合物采用湿法方式连续球磨，球磨至浆料颗粒的平均粒度小于0.7um；其中，所述的二次添加料包括Al2O3、Cr2O3、H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4和SrCO3，且各二次添加料颗粒的平均粒度不超过2.0um，所述二次添加料的添加量为:0≤Al2O3≤1.0%，0≤Cr2O3≤1.0%，0≤H3BO3≤0.5%，0≤SiO2≤1.0%，0.1%≤CaCO3≤1.2%，0≤La2O3≤1.0%，0≤Co3O4≤1.0%，0≤SrCO3≤0.8%；所述分散剂为葡萄糖酸钙、聚乙烯醇、山梨糖醇中的一种或多种，且添加剂的添加量为总成分重量的0.2‑1.2wt%；压制生坯：将二次球磨后得到的样品在磁场中进行压制生坯，得到直径为15～30mm的M型钙永磁铁氧体圆饼，压制的压强为7MPa，取向磁场大小为5‑15kOe；烧结：将生坯在1000‑1300℃下的空气氛围中进行烧结得到成品，烧结时间为0.5‑3小时，升温速率为2‑5℃/min。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪南东，陈中艳，王凡，冯则坤，吕兆民，
申请(专利权)人：广东江粉磁材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44