一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法:專利背景,發明內容,專利目的

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》是安徽龍磁科技股份有限公司於2012年10月31日申請的專利，該專利的公布號為CN102924069A，申請號為2012104283320，授權公布日為2013年2月13日，發明人是翁革平。

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》公開了一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法，其組成式用Ca_x1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bOy表示，其中，x1為0.1-0.3，x2為0.2-0.5,x3為0.1-0.4,x為0.1-0.3，a為0.1-1.0，b為12,0-14.0，12.1≤a+b≤15.0，y=1+1/2x+a+3/2b。通過加入氧化鑭和提高M型鐵氧體中鐵的摩爾數，並在燒結過程中控制氧的濃度以提供合適的非氧化氣氛以抑制α-Fe₂O₃相的生成，即可在原M型永磁鐵氧體中生成M+W混合型磁鉛石結構。該發明的優點是：（1）與單相M型鐵氧體相比提高了材料的剩餘磁通密度（Br)，並保持了較高的矯頑力（Hcj)；（2）比單相W型鐵氧體生產工藝簡單，在M型永磁鐵氧體生產工藝基礎上稍作調整，即可進行工業化生產；（3）磁體中不含稀有貴金屬鈷，成本較低。

2018年12月20日，《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》摘要附圖）

基本介紹

中文名：一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法
公布號：CN102924069A
授權日：2013年2月13日
申請號：2012104283320
申請日：2012年10月31日
申請人：安徽龍磁科技股份有限公司
地址：安徽省合肥市徽州大道418號金萬通大廈22樓
發明人：翁革平
Int.Cl.：C04B35/26(2006.01)I; C04B35/622(2006.01)I
代理機構：安徽合肥華信智慧財產權代理有限公司
代理人：余成俊
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,專利優點,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

M型磁鉛石永磁鐵氧體磁體是由二價陽離子金屬氧化物（SrO和BaO）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）所構成的化合物的總稱，永磁鐵氧體磁體廣泛地適用於汽車、家用電器，工業自動化等行業。作為永磁鐵氧體材料，具有M型磁鉛石結構的鍶鐵氧體（SrFe₁₂O₁₉）和鋇鐵氧體（BaFe₁₂O₁₉）被廣泛套用。對於M型鐵氧體磁體，主要著眼於使鐵氧體晶粒的粒徑接近單疇粒徑、使鐵氧體晶粒在磁各向異性方向排列以及進行高密度化方面，一直進行高性能化的努力。這種努力的結果是，M型鐵氧體磁體的磁性能已接近其上限，難以期望磁性能得到飛躍性提高。

作為可能表現出優於M型鐵氧體磁體的磁性能，W型鐵氧體磁體是公知的。W型鐵氧體磁體與M型鐵氧體磁體相比，飽和磁化強度（4πIs）高約10%，各向異性磁場是相當程度。中國專利（公開號CN1082496C）中，公開了一種W型鐵氧體磁體，它是由SrO•2（FeO）•n（Fe₂O₃）表示，其中n滿足7.2-7.7的組成而構成，其燒結體的平均晶粒為2微米或以下、（BH）max為5兆高·奧或以上。中國專利（公開號CN100393664C）中，公開了一種W型鐵氧體磁體，它是由AFe2+aFe3+bO27表示組分，A為從Sr、Ba以及Pb之中選擇的至少1種元素，且1.5≤a≤2.1、12.9≤b≤16.3。通過添加副成分的最佳化來提高磁性能，獲得了最高磁性能是剩餘磁通密度（Br）4600高斯，矯頑力（Hcj）3200奧斯特。

發明內容

專利目的

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》的目的是提供一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法，通過加入氧化鑭和提高M型鐵氧體中鐵的摩爾數，並在燒結過程中控制氧的濃度以提供合適的非氧化氣氛以抑制α-Fe₂O₃相的生成，即可在原M型永磁鐵氧體中生成M+W混合型磁鉛石結構，從而提高了燒結鐵氧體的剩餘磁通密度（Br），並保持了較高的矯頑力（Hcj）。

技術方案

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》採用的技術方案如下：

一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體，其特徵在於，其組成式用C_ax1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bO_y表示，其中，x1為0.1-0.3，x2為0.2-0.5，x3為0.1-0.4，x為0.1-0.3，a為0.1-1.0，b為12.0-14.0，12.1≤a+b≤15.0，y=1+1/2x+a+3/2b。

六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體的製備方法，其特徵在於，包括配料混合、預燒、粗粉碎、球磨、成型和燒結等工序，具體步驟如下：

（1）配料混合

按C_ax1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bO_y計算稱量含有所需元素的碳酸鈣粉末、碳酸鍶粉末、碳酸鋇粉末、氧化鑭粉末及氧化鐵粉末。

其中：x1為0.1-0.3，

x2為0.2-0.5，

x3為0.1-0.4，

x為0.1-0.3，

a為0.1-1.0，

b為12.0-14.0，

12.1≤a+b≤15.0，

y=1+1/2x+a+3/2b。

將上述稱量好的粉末通過濕式工藝混合均勻，混合時間控制在3-5小時，混合後的混合物料平均粒度不大於1.0微米。如果混合後料漿粒度過大，在預燒過程中容易引起預燒不充分，使得生成六角晶相鐵氧體的含量過低；

（2）預燒

將上述混合物料在空氣中進行預燒，預燒溫度為1200-1350℃，保溫時間為1-3小時，得到預燒料顆粒；

（3）粗粉碎

將上述預燒料顆粒進行乾式球磨粉碎至平均粒度3-5微米，得到預燒料粉；

（4）球磨：

向上述預燒料粉以重量配比方式加入二次添加劑，將所得混合物採用濕式球磨方式連續研磨，直至達到顆粒的平均粒度在0.7-0.8微米；

（5）成型

將上述步驟所得的料漿進行脫水處理，脫水方式可採用離心方式或壓濾方式進行，調整至料漿濃度在60-65wt%，然後進行磁場成型，成型磁場強度不小於500千安/米；

（6）燒結

將成形體在非氧化氣氛中進行燒結，燒結溫度為1150-1250℃，保溫1.0-3.0小時，通過在燒結爐中通入氮氣來控制氧分壓，氮氣的通入，在500℃到最高溫度之間的溫度範圍內進行。

所述的配料混合工序中，還包含有一次添加劑二氧化矽和硼酸，其添加比例為：二氧化矽0.05-0.5wt%、硼酸0.05-0.2wt%。

所述的二次添加劑包括CaCO₃粉末、SiO₂粉末、Al₂O₃粉末、Cr₂O₃粉末、H₃BO₃粉末、ZnO粉末、Mn₃O₄粉末中的一種或多種，其中各化合物粉末的平均粒度不大於2.0微米，各添加劑的添加比例為：CaCO₃：0.3～1.5wt%、SiO₂：0.1～1.0wt%、Al₂O₃：0.1～1.5wt%、Cr₂O₃：0.1～1.5wt%、H₃BO₃：0.05～0.2wt%、ZnO：0.05～1.2wt%、Mn₃O₄：0.05～1.5wt%。

所述的二次添加劑還包括在燒結工序發揮還原作用的碳黑。

所述的球磨工序中，需添加一定量的分散劑，所述分散劑為葡萄糖酸鈣、山梨糖醇、抗壞血酸等的一種或多種，添加量為總成分重量的0.2-1.5wt%。

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》的六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體，具有4500高斯以上的Br，3500奧斯特以上的Hcj，0.90以上矩形度（Hk/Hcj）。

專利優點

（1）與單相M型鐵氧體相比提高了材料的剩餘磁通密度（Br），並保持了較高的矯頑力（Hcj）；

（2）比單相W型鐵氧體生產工藝簡單，在M型永磁鐵氧體生產工藝基礎上稍作調整，即可進行工業化生產；

（3）磁體中不含稀有貴金屬鈷，成本較低。

附圖說明

圖1為工藝流程圖。

技術領域

《一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法》涉及一種高性能永磁鐵氧體磁體，具體的說涉及一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體及其製備方法。

權利要求

1.一種六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體，其特徵在於，其組成式用C_ax1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bO_y表示，其中，x1為0.1-0.3，x2為0.2-0.5，x3為0.1-0.4，x為0.1-0.3，a為0.1-1.0，b為12.0-14.0，12.1≤a+b≤15.0，y=1+1/2x+a+3/2b；其製備方法包括配料混合、預燒、粗粉碎、球磨、成型和燒結的工序，具體步驟如下：

（1）配料混合：按C_ax1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bO_y計算稱量含有所需元素的碳酸鈣粉末、碳酸鍶粉末、碳酸鋇粉末、氧化鑭粉末及氧化鐵粉末；其中：x1為0.1-0.3，x2為0.2-0.5，x3為0.1-0.4，x為0.1-0.3，a為0.1-1.0，b為12.0-14.0，12.1≤a+b≤15.0，y=1+1/2x+a+3/2b；將稱量好的粉末通過濕式工藝混合均勻，混合時間控制在3-5小時，混合後的混合物料平均粒度不大於1.0微米；如果混合後料漿粒度過大，在預燒過程中容易引起預燒不充分，使得生成六角晶相鐵氧體的含量過低；

（2）預燒：將上述混合物料在空氣中進行預燒，預燒溫度為1200-1350℃，保溫時間為1-3小時，得到預燒料顆粒；

（3）粗粉碎：將上述預燒料顆粒進行乾式球磨粉碎至平均粒度3-5微米，得到預燒料粉；

（4）球磨：向上述預燒料粉以重量配比方式加入二次添加劑，將所得混合物採用濕式球磨方式連續研磨，直至達到顆粒的平均粒度在0.7-0.8微米；所述的二次添加劑包括CaCO₃粉末、SiO₂粉末、Al₂O₃粉末、Cr₂O₃粉末、H₃BO₃粉末、ZnO粉末、Mn₃O₄粉末中的一種或多種，其中各化合物粉末的平均粒度不大於2.0微米，各添加劑的添加比例為：CaCO₃：0.3～1.5wt%、SiO₂：0.1～1.0wt%、Al₂O₃：0.1～1.5wt%、Cr₂O₃：0.1～1.5wt%、H₃BO₃：0.05～0.2wt%、ZnO：0.05～1.2wt%、Mn₃O₄：0.05～1.5wt%；

（5）成型：將上述步驟所得的料漿進行脫水處理，脫水方式可採用離心方式或壓濾方式進行，調整至料漿濃度在60-65wt%，然後進行磁場成型，成型磁場強度不小於500千安/米；

（6）燒結：將成形體在非氧化氣氛中進行燒結，燒結溫度為1150-1250℃，保溫1.0-3.0小時，通過在燒結爐中通入氮氣來控制氧分壓，氮氣的通入，在500℃到最高溫度之間的溫度範圍內進行。

2.根據權利要求1所述的六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體的製備方法，其特徵在於，所述的配料混合工序中，還包含有一次添加劑二氧化矽和硼酸，其添加比例為：二氧化矽0.05-0.5wt%、硼酸0.05-0.2wt%。

3.根據權利要求1所述的六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體的製備方法，其特徵在於，所述的二次添加劑還包括在燒結工序發揮還原作用的碳黑。

4.根據權利要求1所述的六角晶M+W混合型燒結永磁鐵氧體磁體的製備方法，其特徵在於，所述的球磨工序中，需添加一定量的分散劑，所述分散劑為葡萄糖酸鈣、山梨糖醇、抗壞血酸中的一種或多種，添加量為總成分重量的0.2-1.5wt%。

實施方式

實施例1

La添加量的研究：

稱量指定量的氧化鐵（Fe₂O₃）粉末（純度≥99.0wt%、顆粒的原始平均粒度：0.7～1.0微米）、碳酸鈣（CaCO₃）粉末、（純度≥98.5wt%、顆粒的原始平均粒度：2.0～5.0微米）、碳酸鍶（SrCO₃）粉末（純度≥98.5wt%、顆粒的原始平均粒度：1.0～2.0微米）、碳酸鋇（BaCO₃）粉末（純度≥98.5wt%、顆粒的原始平均粒度：1.0～2.0微米）、氧化鑭（La₂O₃）粉末（純度≥99.0wt%、顆粒的原始平均粒度：2.0～5.0微米），在上述混合物中添加0.3wt%的SiO₂粉末（純度≥98.0wt%、顆粒的原始平均粒度：1.0微米）、0.1wt%的H₃BO₃粉末（純度≥99.0wt%）並進行濕式混合，混合後混合物的平均粒度為0.9微米。將混合物乾燥後，以1280℃在大氣中預燒2小時。

將所得的預燒料顆粒在振動磨碎機中進行乾式粗粉碎，得到平均粒度3.0～5.0微米的粗粉。

接著，稱取上述粗粉料500克，添加0.25wt%的SiO₂、0.60wt%的CaCO₃、0.80wt%的Cr₂O₃、0.10wt%的H₃BO₃、0.25wt%的Al₂O₃、0.20wt%的ZnO、0.25wt%的Mn₃O₄、0.60wt%的葡萄糖酸鈣及0.30wt%的碳黑，再添加700毫升的水，進行濕式粉碎，得到平均粒度0.75微米的鐵氧體料漿。

將微粉碎後的料漿脫水後，在外加磁場強度700千安/米的平行磁場中，以成型壓力0.4噸/平方厘米進行壓縮成型。所得成形體的直徑為40毫米、高度15毫米的圓柱體。

在100-500℃的溫度對成形體進行熱處理，除去水分和有機分散劑，然後向燒結爐內通入氮氣來控制氧濃度，在非氧化氣氛中進行燒結，升溫速度是120℃/小時，在1200℃保溫1.5小時，獲得燒結永磁體。

對所製備的鐵氧體磁體樣品組成進行分析，測定式C_ax1Sr_x2Ba_x3La_xFe_aFe_bO_y中的x1、x2、x3、x、a、b，氧含量y值（y=1+1/2x+a+3/2b）是根據化合價平衡原則計算而得。a（Fe2+）的測定採用滴定法，x1、x2、x3、x、b的測定採用X-射線螢光分析法，主相狀態用X射線衍射法測定。測定結果如表1中所示。

用磁性能測試儀測量磁體樣品的剩餘磁感應強度（Br）、內稟矯頑力（Hcj）及矩形度（Hk/Hcj），所得測定值如表2中所示。