一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及永磁材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵及 其制備方法，該鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵廣泛應(yīng)用于汽車、家用電器或電動(dòng)工具等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 六角晶型磁鉛石永磁鐵氧體磁鐵是由二價(jià)陽(yáng)離子金屬氧化物（SrO和BaO)和三氧 化二鐵（Fe203)所構(gòu)成的化合物的總稱，永磁鐵氧體磁鐵廣泛地適用于汽車、家用電器和工 業(yè)自動(dòng)化等行業(yè)。作為永磁鐵氧體材料，具有六角晶型磁鉛石結(jié)構(gòu)的鍶鐵氧體（SrFe12019) 和鋇鐵氧體（BaFe12019)被廣泛應(yīng)用。影響永磁鐵氧體材料磁性能的主要參數(shù)有兩個(gè)，即剩 余磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br)和內(nèi)稟矯頑力（Hcj)。磁鐵的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br)由密度、取向度、和 晶體結(jié)構(gòu)的飽和磁化強(qiáng)度（4jtIs)所決定。因此，Br表示為Br= 4jtIsX取向度X密度。 另一方面，內(nèi)稟矯頑力（Hcj)正比于HAXfc，其中HA(HA= 2K/IS)是各向異性場(chǎng)，fc是單 疇顆粒的比例，&是各向異性常數(shù)，K:與Is-樣也由晶體結(jié)構(gòu)決定。最近，特別是汽車電 機(jī)轉(zhuǎn)子的小型化和輕量化，以及變頻壓縮機(jī)磁鐵的鐵氧體化（由釹鐵硼轉(zhuǎn)為鐵氧體）都需 要用到尚性能的永磁鐵氧體磁鐵。關(guān)于尚性能永磁鐵氧體磁鐵的制備，近年來(lái)，已提出：在 上述的鍶鐵氧體（SrFe12019)中，用鑭（La)等稀土元素置換鍶（Sr)的一部分、用鈷（Co)置 換鐵（Fe)的一部分而生成鍶鑭鈷（SrLaCo)鐵氧體，由此使鍶鑭鈷（SrLaCo)鐵氧體的剩余 磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br)和內(nèi)稟矯頑力（Hcj)提高。另外，已提出：與鍶鐵氧體（SrFe12019)的情況 同樣地，在鈣鐵氧體（CaFe12019)中用鑭（La)置換鈣（Ca)的一部分、用鈷（Co)置換鐵（Fe) 的一部分而生成媽銅鉆（CaLaCo)鐵氧體，由于媽鐵氧體（CaFe12019)的銅、鉆替換量更尚，因 此鈣鑭鈷（CaLaCo)鐵氧體獲得了更高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br)和內(nèi)稟矯頑力（Hcj)。
[0003] 現(xiàn)有的尚性能永磁鐵氧體磁鐵制備技術(shù)中，主要關(guān)注點(diǎn)在于進(jìn)一步提尚永磁鐵氧 體磁鐵的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br)和內(nèi)稟矯頑力（Hej)，但對(duì)于如何進(jìn)一步提高永磁鐵氧體磁 鐵燒結(jié)過(guò)程的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本方面卻較少公開。已公開的相關(guān)專利文件，多為從 改變永磁鐵氧體磁鐵的配料成分來(lái)降低生產(chǎn)成本，如中國(guó)專利號(hào)ZL2007100709427,授權(quán)公 告日為2011年1月12日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種經(jīng)濟(jì)型燒結(jié)永磁鐵氧體及其制備方法，該 申請(qǐng)案涉及一種經(jīng)濟(jì)型燒結(jié)永磁鐵氧體及其制備方法，該燒結(jié)永磁鐵氧體包括含有A、R、FE 和AL的六角型鐵氧體主相，并具有以下特征的分子式夂_此飾12_具1〇19，其中A代表SR、 BA、CA中的一種或一種以上元素，但必須含有SR;R代表選自稀土元素和BI中的一種或一 種以上元素；X、Y、Z代表摩爾比，并且X為0? 01~0? 1 ;Y為0? 05~0? 3 ;Z為0? 8~1. 2。 該申請(qǐng)案的經(jīng)濟(jì)型燒結(jié)永磁鐵氧體采用成本相對(duì)低的多的AL203代替了昂貴的氧化物， 而且各元素配置合理，大幅度降低了稀土元素的添加量，成本較低。但該種從改變永磁鐵氧 體磁鐵的配料成分來(lái)降低生產(chǎn)成本的方法，一是無(wú)法保證改變永磁鐵氧體磁鐵的配料成分 后仍具有未改變配料成分前的良好物理性能，二是無(wú)法同步提高生產(chǎn)效率。如何進(jìn)一步提 高永磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)過(guò)程生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，一直是永磁鐵氧體磁鐵制造行業(yè)多 年難以解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前永磁鐵氧體磁鐵在燒結(jié)過(guò)程中無(wú)法進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和降低 生產(chǎn)成本的不足，提供了一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵及其制備方法，進(jìn)一步提高了永 磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)過(guò)程的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，滿足了永磁鐵氧體磁鐵大工業(yè)化生 產(chǎn)的需要。
[0006] 2?技術(shù)方案
[0007] 永磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)后的徑向收縮比是判斷永磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)過(guò)程生產(chǎn)效率 的一個(gè)重要指標(biāo)（徑向定義為垂直于取向磁場(chǎng)的長(zhǎng)、寬方向，收縮比=生坯尺寸/熟坯尺 寸），降低永磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)后的徑向收縮比，可以使相同噸位的成型壓機(jī)每次成型更多 的件數(shù)，同時(shí)窯爐的燒結(jié)產(chǎn)量同比提高，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的雙重作用。但 是，現(xiàn)有技術(shù)中卻鮮有關(guān)于如何降低徑向收縮比的報(bào)道。
[0008] 本發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，硅的氧化物和硅酸鹽對(duì)六角型永磁鐵氧體磁鐵 各向異性的徑向收縮比影響極大。在永磁鐵氧體磁鐵的制備過(guò)程中，發(fā)明人創(chuàng)造性地提出 鍶鈣鐵氧體的混合生成方式及優(yōu)化的配比，并改變現(xiàn)有在一次配料中添加硅的氧化物或硅 酸鹽作為鐵氧體助燒結(jié)劑生產(chǎn)鐵氧體的傳統(tǒng)模式，采用不添加任何一次非主相生成添加劑 (即硅及其化合物），二次添加微量的硅及其化合物使鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的徑向收縮比 降低約5%，同時(shí)配合本發(fā)明中二次添加劑的使用，使制備得到的鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的剩 余磁感應(yīng)強(qiáng)度、內(nèi)稟矯頑力和矩形度均得到顯著提升。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0010] 本發(fā)明的一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵，該鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的一次預(yù) 混料原料的組成按原子比為SrxCayLa^FezCcv其中：0. 2彡x彡0. 8、0. 1彡y彡0. 4、 9. 0 彡z彡 11. 0、0? 1 彡m彡 0? 2 且 1. 5 彡y/m彡 2. 0〇
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵具有六方晶結(jié)構(gòu)的主相，并具 有& :4200Gs~4600Gs，Hej:40000e~56000e，矩形度Hk/Hcj高于 0. 90 的高磁性能。
[0012] 本發(fā)明的一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的制備方法，具體步驟如下，
[0013] (1) -次配料：按原子比SrxCayLahiFefcv計(jì)算稱量含有所需元素的碳酸隹$ 粉末、碳酸鍶粉末、氧化鑭粉末、氧化鈷粉末及氧化鐵粉末，獲得一次預(yù)混料原料，其中： 0? 2 彡x彡 0? 8、0. 1 彡y彡 0? 4、9. 0 彡z彡 11. 0、0? 1 彡m彡 0? 2 且 1. 5 彡y/m彡 2. 0 ;
[0014] (2)混合：將上述一次預(yù)混料原料通過(guò)濕式球磨工藝混合，形成平均粒度為0. 9~ 1. 1ym的混合料漿，然后將混合料漿進(jìn)行脫水；
[0015] (3)預(yù)燒：將上述脫水后的混合料漿進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為1250~1350°C，預(yù)燒時(shí) 間為5~7小時(shí)，預(yù)燒后獲得一次預(yù)燒料顆粒；
[0016] (4)粗粉碎：將上述一次預(yù)燒料顆粒研磨成平均粒度為2. 0~6. 0ym的粉末，獲 得一次預(yù)燒料粉；
[0017] (5)二次配料：稱取上述一次預(yù)燒料粉，并以重量配比方式加入二次添加劑，形成 二次配料混合物；
[0018] (6)二次球磨：將上述二次配料混合物采用濕式球磨工藝混合，混合后的二次配 料混合物形成平均粒度為0. 8~1. 0ym的二次混合料漿；
[0019] (7)成型：將上述二次混合料漿自然降溫，等到二次混合料漿溫度達(dá)到50°C以下， 對(duì)二次混合料漿進(jìn)行含水量調(diào)整，調(diào)整二次混合料漿的濃度為60-80wt%，然后壓制成型， 得到成形體，并在壓制方向施加取向磁場(chǎng)；
[0020] (8)燒結(jié)：將上述成形體先在100~300°C的溫度進(jìn)行熱處理，除去水分，然后在空 氣中進(jìn)行燒結(jié)，最終獲得鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵。
[0021] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（5)中二次添加劑包括CaC03、SrC03、Si02、A1203、 Cr203、H3B03、La203、C〇304、HC00H、C6H1406和Bi203,各添加劑均以粉末形式加入，各添加劑以一 次預(yù)燒料粉重量計(jì)，添加比例為：CaC03 0.2~1.2wt%，SrC03 0.2~1.0wt%，Si02 0.01~ 0. 15wt%，A1203 0 ~1. 2wt%，Cr203 0 ~1. 2wt%，H3B03 0. 1 ~0. 3wt%，La203 0. 2 ~ 0? 6wt%，C〇304 0 ~0? 6wt%，HCOOH0 ~0? 5wt%，C6H1406 0 ~0? 6wt%，Bi203 0 ~0? 3wt%。
[0022] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1)中一次預(yù)混料原料的平均粒度為0.9~ 2. 0 u m〇
[0023] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（2)中脫水后混合料漿的濃度為60~65%。
[0024] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（7)中取向磁場(chǎng)的強(qiáng)度不小于400kA/m。
[0025] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（8)中燒結(jié)過(guò)程的升溫速度是120~130°C/小 時(shí)，燒結(jié)溫度為1150~1250°C，保溫時(shí)間為1~2小時(shí)。
[0026] 3?有益效果
[0027] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0028] (1)本發(fā)明的一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的制備方法，使用一次配料不添加 硅及其化合物的一次預(yù)混料原料，二次配料添加微量的硅及其化合物（二次配料中添加 的含硅物質(zhì)僅為Si02粉末，且該SiO2粉末以一次預(yù)燒料粉重量計(jì)，其添加比例最高僅為 0. 15wt% )，降低了鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵燒結(jié)后的徑向收縮比，可以使相同噸位的成型壓機(jī) 每次成型更多的件數(shù)，同時(shí)窯爐的燒結(jié)產(chǎn)量同比提高，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本 的雙重作用，滿足了鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵大工業(yè)化生產(chǎn)的需要。
[0029] (2)本發(fā)明的一種高性能鍶鈣永磁鐵氧體磁鐵的制備方法，在二次配料步驟中加