【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁氧体材料制备，尤其涉及一种永磁锶铁氧体及其制备方法与应用。
技术介绍
1、铁氧体磁性材料应用最大的领域为电动机领域，为了满足永磁电机市场的要求，须对铁氧体永磁材料的性能进行全方位的提升。目前，除了常温下的磁性能外，人们也关注铁氧体在变温情况下保持磁性能稳定的能力。永磁铁氧体具有负的剩磁温度系数，随温度变化剩磁降低过快会损耗永磁电机的输出转矩；永磁铁氧体具有正的矫顽力温度系数，在高温下不易退磁，随温度变化矫顽力升高过快会增大永磁电机的转矩脉动。实现对永磁铁氧体温度系数的调控可扩大永磁电机的可靠运行范围，避免退磁，对永磁电机的发展有着重要的意义。
2、目前在降低铁氧体矫顽力温度系数方面，yang,z.等人用zn-ti、ni-ti和ni-zn-ti替代钡铁氧体(yang,z.；wang,c.s.；li,x.h.；zeng,h.x.(zn,ni,ti)substituted bariumferrite particles with improved temperature coefficient ofcoercivity.materials science and engineering:b 2002,90(1-2),142-145.)bafe10.8-2xnixtixo19，ni-ti取代能有效减小矫顽力温度系数α(hc)，但会降低bam的饱和磁化强度σs。在降低铁氧体剩磁温度系数方面，haneda,k.等人用(cu2+,ge4+)等取代fe3+的钡和锶铁氧体。剩磁温度系数能下降到0.1％左右，但该方法制备
3、因此，开发出一种高温度稳定性的锶铁氧体材料及制备方法，在保证高磁特性的基础上改善锶铁氧体的温度特性、改善锶铁氧体在变温环境下容易退磁的问题，对拓宽永磁锶铁氧体的应用范围有很大意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种永磁锶铁氧体及其制备方法与应用。本专利技术所提供的永磁锶铁氧体室温下磁性能良好，且具有高温度稳定性，有较高应用价值。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种永磁锶铁氧体，所述永磁锶铁氧体的化学式为：srcux/2six/2fe11.8-xo19，其中0＜x≤0.3。
4、本专利技术在永磁锶铁氧体化学组成的基础上，掺杂特定量的cu和si元素，采用非磁性离子cu2+和si4+的组合替代锶铁氧体晶格中的fe3+。cu2+和si4+能够减弱铁氧体中fe3+间的超交换作用，使晶粒中fe3+离子的相互平行排列的自旋磁矩不易受到温度变化的影响，从而改善材料磁性的温度特性。
5、在上述化学式范围内cu和si的掺杂比例下，可获得室温下磁性能好、且具有高温度稳定性的永磁锶铁氧体材料。温度变化时，相比未掺杂cu、si的锶铁氧体，本专利技术所提供的永磁锶铁氧体的矫顽力温度系数绝对值显著降低、受温度影响的变化小；同时剩磁温度系数的绝对值下降，铁氧体磁性能的高温稳定性得到综合提升。若继续增大cu和si的掺杂量，则可能显著降低铁氧体室温下的磁性能。
6、本专利技术所提供的永磁锶铁氧体具有高温稳定性，矫顽力及剩磁温度系数随温度变化小，并能保证室温下良好的磁性能，可用于永磁电机中，减小其转矩的损耗。
7、优选地，所述永磁锶铁氧体的化学式中，0.1≤x≤0.2。在该化学式的cu和si掺杂比例下，永磁锶铁氧体在室温下的br在3.959kg以上、hcj在3.902koe以上、hcb在3.512koe以上，相比未掺杂的铁氧体，显著提升温度稳定性，同时避免室温磁性能下降。
8、第二方面，本专利技术提供了上述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9、(1)将制备原料和水混合，进行一次球磨，得到一次球磨浆料；所述制备原料包括铁源、锶源、铜源和硅源；
10、(2)将所述一次球磨浆料进行干燥、预烧，然后破碎过筛，得到预烧料颗粒；所述预烧的温度为1200-1240℃；
11、(3)将所述预烧料颗粒和添加剂、水混合，进行二次球磨，得到二次球磨浆料；所述二次球磨浆料的颗粒尺寸为d50＝0.8-0.9μm；
12、(4)将所述二次球磨浆料加磁场取向，湿法压制成型，得到生坯；
13、(5)将所述生坯干燥，然后梯度升温至1100-1150℃烧结，得到所述永磁锶铁氧体。
14、本专利技术对所述永磁锶铁氧体的制备方法进行了优化：对原料采用进行一次球磨后，以特定的温度预烧使制备原料初步反应，破碎过筛得到预烧料颗粒；然后进行二次球磨，进一步细化产物浆料中的颗粒，使尺寸达到特定范围，再经磁场取向成型、压制成生坯、烧结，特定温度下烧结充分反应得到所述永磁锶铁氧体。
15、控制步骤(1)中的预烧温度在1200-1240℃，可确保永磁锶铁氧体的磁性能。预烧温度过低，则制备得到的材料无法生成纯相，残留有2％～3％fe2o3，非磁性相的存在恶化磁性能；预烧温度过高，则磁粉出现沿c轴的取向，磁性能下降，无法进一步制备为块体。
16、控制二次球磨浆料中颗粒粒径在d50＝0.8-0.9μm范围内，可提升永磁锶铁氧体的矫顽力和方形度，抗退磁能力强；二次球磨浆料的粒径过大或过小，都不利于永磁锶铁氧体的磁性能。
17、控制最终烧结在1100-1150℃，充分反应得到磁性能良好的永磁锶铁氧体；烧结温度过高，则矫顽力显著降低；温度过低，则反应不充分。
18、优选地，所述步骤(1)中，制备原料包括铁红、碳酸锶、氧化铜和氧化硅；进一步优选地，所述步骤(1)中，铁红、碳酸锶、氧化铜、氧化硅的摩尔比为5.9：1：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)。
19、优选地，所述步骤(1)中，一次球磨中，球磨介质、制备原料与水的质量比为球磨介质：制备原料：水＝(14-18)：(0.9-1.1)：(1-1.5)，球磨时间为1.5-2.5h。使用的球磨介质的直径为3mm。
20、进一步优选地，所述步骤(1)中，一次球磨中，球磨介质、制备原料与水的质量比为球磨介质：制备原料：水＝16：1：1.2，球磨时间为2h。
21、采用卧式球磨机进行球磨，然后采用微波干燥：功率400w，干燥的温度为80℃，干燥的时间为1-3h，干燥后进行预烧。
22、优选地，所述步骤(2)中，预烧的升温时间为6-6.5h，保温时间为0.5-1h。
23、进一步优选地，所述步骤(2)中，预烧的升温时间为6.5h，保温时间为0.5h。
24、经6.5h升温至预烧温度后，继续保温0.5h，完成预烧，然后随炉冷却至室温，采用破碎机进行破碎、过筛，得到预烧料颗粒。
25、优选地，所述步骤(2)中，破碎过筛的筛网目数为100目。
26、优选地，所述步骤(3)中，添加剂为葡萄糖酸钙、sio2、h3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁锶铁氧体，其特征在于，所述永磁锶铁氧体的化学式为：SrCux/2Six/2Fe11.8-xO19，其中0＜x≤0.3。
2.根据权利要求1所述的永磁锶铁氧体，其特征在于，所述永磁锶铁氧体的化学式中，0.1≤x≤0.2。
3.根据权利要求1或2所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，一次球磨中，球磨介质、制备原料与水的质量比为球磨介质：制备原料：水＝(14-18)：(0.9-1.1)：(1-1.5)，球磨时间为1.5-2.5h。
5.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，预烧的升温时间为6-6.5h，保温时间为0.5-1h。
6.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，破碎过筛的筛网目数为100目。
7.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，添加剂为葡萄糖酸钙、SiO2、H3BO3和CaCO3。
8
9.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，梯度升温包括以下阶段：第一阶段，以1.5-2.5℃/min从室温升温至400℃；第二阶段，以4.5-5.5℃/min从400℃升温至800℃；第三阶段，以4.5-5.5℃/min从800℃升温至烧结温度。
10.根据权利要求1或2所述永磁锶铁氧体在永磁电机中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种永磁锶铁氧体，其特征在于，所述永磁锶铁氧体的化学式为：srcux/2six/2fe11.8-xo19，其中0＜x≤0.3。
2.根据权利要求1所述的永磁锶铁氧体，其特征在于，所述永磁锶铁氧体的化学式中，0.1≤x≤0.2。
3.根据权利要求1或2所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，一次球磨中，球磨介质、制备原料与水的质量比为球磨介质：制备原料：水＝(14-18)：(0.9-1.1)：(1-1.5)，球磨时间为1.5-2.5h。
5.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，预烧的升温时间为6-6.5h，保温时间为0.5-1h。
6.根据权利要求3所述永磁锶铁氧体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李梦琪，赵同云，宫华扬，孙洋，周东清，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。