一種永磁鐵氧體材料及其制備方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種永磁鐵氧體材料及其制備方法。以具有六方磁鉛石結構的M型永磁鐵氧體為主相，組成式為Me1?xSmxFe12?y?zTiyZnzO19所表示的組合物為主要成分。該主相中含有Me、Sm、Fe、Ti和Zn，其中Me是Sr、Ba或Ca中的一種或兩種元素；x、y、z代表按摩爾數計各元素的加入比例，其中x為0.10～0.30，y為0.05～0.15，z為0.05～0.25。本發明由于不摻雜價格昂貴的Co，得到的Sm?Zn?Ti摻雜磁體具有成本低、性能高等優點，可廣泛應用于對綜合性能要求較高的永磁鐵氧體材料的實際生產中。
【專利說明】
-種永磁鐵氧體材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于磁性材料的領域，具體設及到在不滲雜價格昂貴的Co的情況下的一種 高性能低成本永磁鐵氧體材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 永磁材料作為重要的功能材料，在能源、交通、機械、計算機、通信終端設備、醫療 器具等領域得到了廣泛的應用，其產量和消費量已成為衡量一個國家綜合國力和經濟發展 水平的重要標尺。工業上廣泛應用的永磁鐵氧體主要是Μ型鐵氧體，其化學式為MeFei2〇i9 (其中Me為Sr或Ba)，晶體結構是磁鉛石結構。鐵氧體的亞鐵磁性決定了它的飽和磁化強度 相對較低。眾所周知，通過La-Co組合滲雜能顯著提高Μ型永磁鐵氧體的綜合性能，但是在此 方面開發產品受到中外諸多專利所限制，如專利CN201210397740.4公開的一種燒結永磁鐵 氧體及其制造方法W及CN201110442801.X公開的一種鐵氧體磁性材料及其制造方法中都 得到了綜合性能較好的磁體，但是運些永磁鐵氧體中都有價格昂貴的Co滲入，導致成本升 高。因此，開發高性能低成本永磁鐵氧體材料具有實用價值。

【發明內容】

[0003] 針對上述的現實情況，本發明提供了一種不滲雜Co的高性能低成本永磁鐵氧體材 料及其制備方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用W下技術方案：
[0005] -種永磁鐵氧體材料，該材料是W具有磁鉛石結構的Μ型永磁鐵氧體為主相，其化 學組成式為Mei-xSmxFei2-y-zTiyZnz〇i9所表示的組合物為主要成分，該主相中含有Me、Sm、Fe、 T巧脂11。
[0006] 其中Me是S;r、Ba或Ca中的一種或兩種元素；X為0.02~0.30，y為0.05~0.15，z為 0.05 ~0.25。
[0007] 優選成分為 x = 0.25、y = 0.10、z = 0.10,或 x = 0.25、y = 0.15、z = 0.15。
[000引本發明提供永磁鐵氧體材料的制備方法，包括W下步驟：
[0009] 1)配料及混合:根據組成式為Mei-xSmxFei2-y-zTiyZnz〇i9所表示的組合物按質量配比 加入各原料成份MeC〇3、Sm2化、Fe2〇3、Ti化和化0，然后在球磨機中進行濕法混磨；
[0010] 2)預燒:在氧氣含量不小于8%的氣氛中預燒1100~1300°C，保溫1~化，獲得顆粒 狀預燒料；
[0011] 3)制粉及二次球磨:對所得的預燒料在連續式干式振動球磨機中對預燒料進行粗 粉碎至2~4μπι，然后加入添加劑及分散劑，并用濕法細粉碎至0.7WI1~0.9μπι，即得到料漿；
[0012] 4)成型:將上述步驟所得料漿的含水量控制在30%~45%，成型壓力為0.35~0.5 噸/cm2，充磁電流為15.0Α，外加磁場約是5~15K0e，保壓3.5s，退磁4s;
[0013] 5)燒結:在200~600°C的溫度下對成型體進行熱處理，去除分散劑和水，然后在空 氣中燒結，在1150~1320°C保溫1~化，獲得燒結體。
[0014] 進一步地，步驟(3)中的添加劑為51〇2、〔曰0)3、412〇3、2'〇2和^2〇3，從當原料質量為 100 %計，添加量分別為0.1 ~0.6wt % 的Si〇2、0.05~0.6wt % 的CaC〇3、0.2~0.8wt % 的 Al203、0.01~0.5wt%的Zr02和0.2~1.0wt%的Bi203。
[0015] 進一步地，步驟(3)中的分散劑由十二烷基硫酸鋼和聚乙締醇組成，添加量為總原 料質量的0.1 %~2.5wt%，球磨時加入復合分散劑實現靜電分散和空間位阻分散的雙重分 散，防止料漿中鐵氧體粉的凝聚，降低球磨產生的新表面的高表面能，降低粒子間的摩擦， 使球磨產物中顆粒球化并均勻分布。
[0016] 進一步地，步驟(3)球磨工藝中，為防止球磨過程中磨損的Fe進入原料影響永磁鐵 氧體的摩爾比，采用皿055的優質軸承鋼球進行多級球磨，粉料顆粒達到一定粒度標準后 才能進入下一級球磨，W利于縮短球磨時間，窄化粒度分布。
[0017] 有益效果：
[0018] 1.提供了一種新的滲雜體系并顯著提高Μ型永磁鐵氧體的綜合性能，且滲雜所需 的稀±元素 Sm的用量也作了一定的限制，保證滲雜后永磁鐵氧體綜合磁性能上升的前提下 有效的降低了成本。
[0019] 2.本發明未使用價格昂貴Co，轉而使用價格相對較低的Zn和T i作為滲雜。通過滲 雜，可W代換處于4fl或4f2上的反向自旋的化3+，從而可W增大飽和磁化強度。
[0020] 3.本發明使用已經成熟的工業制備永磁鐵氧體工藝方法致力于高性能永磁鐵氧 體的制備，具有成本相對較低、磁性能高的優點，可廣泛應用于高性能低成本永磁鐵氧體生 產中。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過幾組實施例來對本發明作進一步的說明，但本發明并不僅僅限于運些實 施例。
[0022] 實施例1
[0023] 根據組成式為Mei-xSmxFei2-y-zTiyZnz0i9所表示的組合物，Me代表的元素為S;r，x，y，z 分別取0.10、0.05、0.05，根據配比加入各原料成份5祐03、5111203、化203、1102和化0，然后在球 磨機中進行濕法混磨。隨后進行干燥，在氧氣含量不小于8%的氣氛中預燒1280°C，保溫 1.5h，獲得顆粒狀預燒料。對所得的預燒料在連續式干式振動球磨機中對預燒料進行粗粉 碎，加入l.Owt%的由十二烷基硫酸鋼和聚乙締醇按質量1:3配比的復配分散劑和添加劑， 添加劑添加量為 〇.6wt% 的 Si〇2、0.6wt% 的 CaC〇3、0.8wt% 的 Al2〇3、0.5wt% 的 Zr〇2 及 1. Owt %的Bi2〇3，然后進行二次球磨，球磨后的料漿的平均粒度為0.6~0.祉m。在成型磁場 為lOOOOOe、成型壓力為400kg/cm2下成型。在450°C的溫度下對成型體進行熱處理，去除分 散劑和水，然后在空氣中燒結，在1240°C保溫比，獲得燒結體。對燒結體的上下表面研磨，用 振動樣品磁強計測量磁性能。
[0024] 實施例2
[00巧]與實施例1相比，將實施例中的X，y，Z分別取0.20、0.10、0.25，Me代表的元素為Sr 和Ba，其他工藝流程與參量設定和實施例1相同。
[00%] 實施例3
[0027] 與實施例1相比，將實施例中x，y，z分別取0.25、0.10、0.15，其他工藝流程與參量 設定和實施例1相同。
[00%]表1各實施例的主組成成分及磁性能
[0029]
[0030] 對比例
[00川根據組成式為Mei-xSmxFei2-y-zTiyZnz0i9所表示的組合物，其中X，y，Z都取0。然后在 球磨機中進行濕法混磨，隨后進行干燥，在氧氣含量不小于8%的氣氛中預燒1280°C，保溫 1.5h，獲得顆粒狀預燒料。對所得的預燒料在連續式干式振動球磨機中對預燒料進行粗粉 碎，加入l.Owt%的由十二烷基硫酸鋼和聚乙締醇按質量1:2配比的復配分散劑和添W及劑 添加量為0.6wt % 的 Si 02、0.6wt % 的 CaC03、0.8wt % A1203、0.5wt % 的 Zr02及 1. Owt % 的 Bi 203 進行二次球磨，球磨后的料漿的平均粒度為0.6~0.祉m。在成型磁場為lOOOOOe、成型壓力 為400kg/cm2下成型。在450°C的溫度下對成型體進行熱處理，去除分散劑和水，在空氣中燒 結，在1240°C保溫化，獲得燒結體。對燒結體的上下表面研磨，用振動樣品磁強計測量磁性 能。
[0032] 對比例的磁性能為：Br = 420.6mT，Hcb = 168.9kA/m，Hcj = 260 . OkA/m，（BH)max = ：M.lkJ/m3。
[0033] 可W看出各實施例相對于對比例性能均有較為明顯的提高，實施例的性能更佳， 可廣泛應用于高性能低成本的永磁鐵氧體材料的生產。
[0034] 本發明中所描述的具體實施例僅對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域 的技術人員可W對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代， 但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
[0035] 盡管對本發明已作出了詳細的說明并引證了一些具體實例，但是對本領域熟悉技 術人員來說，只要不離開本發明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
【主權項】
1. 一種永磁鐵氧體材料，其特征在于，該材料是以具有磁鉛石結構的Μ型永磁鐵氧體為 主相，其化學組成式為Mei- xSmxFei2-y-zTiyZn z0i9所表不的組合物為主要成分，該主相中含有 Me、Sm、Fe、T0PZn。 其中Me是Sr、Ba或Ca中的一種或兩種元素;X為0.02~0.30，y為0.05~0.15, z為0.05~ 0.25〇2. 根據權利要求1所述的永磁鐵氧體材料，其特征在于，優選成分為x = 0.25、y = 0.10、 z = 0.10jx = 0.25、y = 0.15、z = 0.15〇3. 根據權利要求1~2所述的永磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 配料及混合:根據組成式為Mei-xSmxFei2-y-zTi yZnzOi9所表示的組合物按質量配比加入 各原料成份MeC03、Sm 2〇3、Fe2〇3、Ti02和ZnO，然后在球磨機中進行濕法混磨； 2) 預燒:在氧氣含量不小于8%的氣氛中預燒1100~1300°C，保溫1~3h，獲得顆粒狀預 燒料； 3) 制粉及二次球磨:對所得的預燒料在連續式干式振動球磨機中對預燒料進行粗粉碎 至2~4μηι，然后加入添加劑及分散劑，并用濕法細粉碎至0.7μηι~0.9μηι，即得到料衆； 4) 成型：將上述步驟所得料漿的含水量控制在30%~45 %，成型壓力為0.35~0.5噸/ cm2，充磁電流為15.0Α，外加磁場約是5~15K0e，保壓3.5s，退磁4s; 5) 燒結:在200~600 °C的溫度下對成型體進行熱處理，去除分散劑和水，然后在空氣中 燒結，在1150~1320 °C保溫1~2h，獲得燒結體。4. 根據權利要求3所述的永磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的添加 劑為Si02、CaC0 3、Al2〇3、Zr〇2和Bi2〇3,以總原料質量為100%計，添加量分別為0.1~0.6wt% 的Si〇2、0.05~0.6wt% 的Ca⑶3、0·2~0.8wt% 的Α12〇3、0·01 ~0.5wt% 的Zr〇2和0.2~ 1.0界七％的祀2〇3。5. 根據權利要求3所述的永磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的分散 劑由十二烷基硫酸鈉和聚乙烯醇組成，添加量為總原料質量的〇. 1 %~2.5wt %。6. 根據權利要求3所述的永磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)球磨工藝 中，采用HRC多55的軸承鋼球進行多級球磨，粉料顆粒達到一定粒度標準后進入下一級球 磨。
【文檔編號】C04B35/26GK106083022SQ201610412142
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610412142.8, CN 106083022 A, CN 106083022A, CN 201610412142, CN-A-106083022, CN106083022 A, CN106083022A, CN201610412142, CN201610412142.8
【發明人】王寅崗, 張勝安
【申請人】南京航空航天大學