一種鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧體的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧體，包括以下步驟：制備鐵氧體預燒料并進行濕法破碎處理，得到鐵氧體預燒料料漿；對鐵氧體預燒料料漿進行烘干處理；采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行20～40分鐘的振磨處理；對振磨后的粉末進行高速分散處理；將高速分散后的鐵氧體預燒料粉末與粘合劑均勻混合，并置于磁場中進行干壓成型，得到成型鐵氧體；對成型鐵氧體進行燒結，即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。本發明不僅能提高成型鐵氧體的密度，而且能減少鐵氧體顆粒間的粘連，提升鐵氧體顆粒的分散性，使鐵氧體顆粒沿易磁化方向的排列程度得到提升，顆粒的取向度大幅提高，因此能夠使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能大幅提高。
【專利說明】一種鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧體
【技術領域】
[0001] 本發明涉及燒結鐵氧體領域，尤其涉及一種鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧 體。
【背景技術】
[0002] 目前，各向異性燒結永磁鐵氧體的成型方法主要可分為濕法成型和干法成型兩 種。
[0003] 在濕法成型中，由于有水或乙醇等分散介質的存在，故鐵氧體顆粒易于轉動，鐵氧 體顆粒在磁場中易于沿易磁化方向排列，這會使成型的鐵氧體獲得更高的取向度，因此濕 法成型的鐵氧體能夠獲得更高的磁性能。但是，濕法成型需要在加壓成型過程中將分散介 質排出到模腔外，因此生產率較低；此外，濕法成型對生產設備的要求更高，生產成本也更 尚。
[0004] 在現有的干法成型中，干燥的鐵氧體粉末被直接填充到模腔內，然后于磁場中加 壓成型。與濕法成型相比，由于沒有分散介質，故鐵氧體顆粒間的摩擦急劇增大，以及鐵氧 體顆粒在烘干過程中出現不可避免的粘連，導致鐵氧體顆粒沿易磁化方向排列的程度明顯 降低，這會使成型的鐵氧體的取向度降低，因此現有技術中干法成型的鐵氧體獲得的磁性 能較差。但是，干法成型具有成型速度快，生產效率高，成型設備簡單等優點。
[0005] 如圖1所示，為了獲得高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體，現有技術中主要是采 用在成型前向干燥的鐵氧體粉末中添加潤滑劑2的方法，其具體技術方案可以參照申請號 為CN02803279. 9和CN200710066750. 9的中國專利，這可以減少鐵氧體顆粒1間的摩擦力， 提高鐵氧體顆粒1的流動性，使鐵氧體顆粒1在磁場中易于沿易磁化方向排列。但是，這種 方法對鐵氧體的性能提尚有限。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種鐵氧體制備方法及其所制備 的鐵氧體，不僅能夠提高成型鐵氧體的密度，而且能夠減少鐵氧體顆粒間的粘連，提升鐵氧 體顆粒間的分散性，從而提高了鐵氧體顆粒沿易磁化方向的排列程度，使鐵氧體顆粒的取 向度大幅提高，因此能夠使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能大幅提高。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0008] 一種鐵氧體制備方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟A，制備鐵氧體預燒料，并對鐵氧體預燒料進行濕法破碎處理，直至鐵氧體預 燒料的平均粒度達到〇. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料漿；
[0010] 步驟B，對鐵氧體預燒料料漿進行烘干處理，直至得到含水量低于0. 5wt %的鐵氧 體預燒料干燥粉；
[0011] 步驟C，采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行振磨處理，振磨20?40分鐘后，得 到振磨后的鐵氧體預燒料粉末；
[0012] 步驟D，對振磨后的鐵氧體預燒料粉末進行高速分散處理，得到高速分散后的鐵氧 體預燒料粉末；
[0013] 步驟E，將高速分散后的鐵氧體預燒料粉末與粘合劑均勻混合，并置于磁場中進行 干壓成型，得到成型鐵氧體；
[0014] 步驟F，對成型鐵氧體進行燒結，燒結溫度為1190?1290°C，在燒結1?3小時后， 即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
[0015] 優選地，所述鐵氧體預燒料含有A、R、M、Ti和Fe的六角型鐵氧體主相，并且符合 如下通式：（1 一 x)A0(x/2)R203(n-z_y/2)Fe203zM 203yTi02
[0016] 式中，A為Sr元素或Ba元素中的至少一種；R為Y元素或稀土元素中至少一種 與La元素的組合，或者R僅為La元素；M為Mn元素或Zn元素中至少一種與Co元素的組 合，或者M僅為Co元素；X、y、z分別是按照物質的量計，滿足如下條件：0. 04 < X < 0. 5、 0· 04 彡 z 彡 0· 4、0· 005 彡 y 彡 0· 15,而 η 滿足 5. 5 彡 η 彡 6. 0。
[0017] 優選地，所述的步驟A包括如下步驟：
[0018] 步驟Α1，按照上述權利要求2中所述的組分配比制備鐵氧體預燒料；
[0019] 步驟Α2,對鐵氧體預燒料進行粗碎處理，直至鐵氧體預燒料的平均粒度達到 3. 0?4. 0微米，得到粗碎后鐵氧體預燒料；
[0020] 步驟A3,向粗碎后鐵氧體預燒料中添加占粗碎后鐵氧體預燒料總重量0. 2%的 SiO2和占粗碎后鐵氧體預燒料總重量1. 2%的CaCO 3，并在臥式球磨機中進行濕法破碎，直 至鐵氧體預燒料的平均粒度達到〇. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料漿。
[0021] 優選地，對鐵氧體預燒料干燥粉進行30分鐘的振磨處理后，得到振磨后的鐵氧體 預燒料粉末。
[0022] 優選地，在步驟E中，所述的粘合劑為樟腦與硬脂酸鈣混合物，樟腦的用量占高速 分散后的鐵氧體預燒料粉末總重量1. 〇%，而硬脂酸鈣的用量占高速分散后的鐵氧體預燒 料粉末總重量0. 25%。
[0023] 優選地，在步驟E中，成型磁場的大小為80000e，而成型壓力為7MPa。
[0024] 優選地，在對成型鐵氧體進行燒結的過程中，升溫速率是2°C /分鐘，燒結溫度為 1230°C，在燒結2小時后，即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
[0025] 優選地，在步驟F中，當燒結結束后，自然冷卻至室溫，即得到高性能的干法成型 燒結永磁鐵氧體。
[0026] -種鐵氧體，采用上述技術方案中所述的制備方法制備而成。
[0027] 由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例所提供的干法成型用預燒 料及其所制備的磁體和磁體制造方法不僅采用了高性能的鐵氧體預燒料，而且在烘干處理 與高速分散處理之間設置了"采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行了振磨處理"的步驟， 這一振磨處理過程能夠減少鐵氧體顆粒間的粘連，提升鐵氧體顆粒的分散性和可壓縮性， 使鐵氧體顆粒沿易磁化方向的排列程度得到大幅增強，這大幅提高了鐵氧體顆粒的取向度 以及成型鐵氧體的密度，因此能夠使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能大幅提高。與現有 技術中的干法成型燒結鐵氧體的制備方法相比，本發明實施例所提供的鐵氧體制備方法提 出了減少鐵氧體顆粒間粘連的技術方案，突破了現有技術中潤滑劑對鐵氧體性能提升有限 的瓶頸，從而使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能與現有技術相比得到大幅提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 附圖。
[0029] 圖1為現有干壓成型工藝中提高磁粉顆粒沿易磁化方向排列程度的原理示意圖。 [0030] 圖2為本發明實施例中提高磁粉顆粒沿易磁化方向排列程度的原理示意圖。
[0031] 圖3為本發明實施例提供的經過和未經過振磨加工所制得磁體的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述 的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域 普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保 護范圍。
[0033] 下面對本發明實施例所提供的鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧體進行詳細描 述。
[0034] 一種鐵氧體制備方法，其具體可以包括以下步驟：
[0035] 步驟A，制備鐵氧體預燒料，并對鐵氧體預燒料進行濕法破碎處理，直至鐵氧體預 燒料的平均粒度達到〇. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料漿。
[0036] 其中，所述的鐵氧體預燒料含有A、R、M、Ti和Fe的六角型鐵氧體主相，并且符合 如下通式：（1 一 x)A0(x/2)R203 (n-z-y/2)Fe203zM203yTi0 2;式中，A 為 Sr 元素或 Ba 元素中的 至少一種；R為Y元素或稀土元素中至少一種與La元素的組合，或者R僅為La元素；M為 Mn元素或Zn元素中至少一種與Co元素的組合，或者M僅為Co元素；X、y、z分別是按照物 質的量計，滿足如下條件04彡X彡0· 5、0· 04彡z彡0· 4、0· 005彡y彡0· 15,而η滿足 5. 5 < η < 6. 0。按照上述組分進行配料，并在1160?1260°C下燒結，即可得到高性能的鐵 氧體預燒料。該鐵氧體預燒料具有高性能，能夠使所制備的干法成型燒結永磁鐵氧體的磁 性能大幅提高。在實際應用中，該步驟A具體包括如下步驟：
[0037] 步驟A1，按照上述技術方案中所述鐵氧體預燒料的組分配比制備鐵氧體預燒料。
[0038] 步驟A2,對鐵氧體預燒料進行粗碎處理，直至鐵氧體預燒料的平均粒度達到 3. 0?5. 0微米，得到粗碎后鐵氧體預燒料。在實際應用中，可以采用現有技術中的干磨機 對鐵氧體預燒料進行粗碎處理。
[0039] 步驟A3,向粗碎后鐵氧體預燒料中添加占粗碎后鐵氧體預燒料總重量0. 2%的 SiO2和占粗碎后鐵氧體預燒料總重量1. 2%的CaCO 3，并在臥式球磨機中進行濕法破碎，直 至鐵氧體預燒料的平均粒度達到〇. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料漿。
[0040] 步驟B，對鐵氧體預燒料料漿進行烘干處理，直至得到含水量低于0. 5wt %的鐵氧 體預燒料干燥粉。
[0041] 其中，烘干溫度最好為140°c，恒溫烘干時間最好為2小時，直至得到含水量低于 0. 5wt %的鐵氧體預燒料干燥粉。
[0042] 步驟C，采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行振磨處理，振磨20?40分鐘后，得 到振磨后的鐵氧體預燒料粉末。
[0043] 其中，對鐵氧體預燒料干燥粉進行振磨處理，最好是振磨30分鐘，即可得到振磨 后的鐵氧體預燒料粉末。
[0044] 步驟D，對振磨后的鐵氧體預燒料粉末進行高速分散處理，得到高速分散后的鐵氧 體預燒料粉末。
[0045] 其中，高速分散處理可以采用現有技術中高速分散機處理，也可以采用現有技術 中與高速分散機工作原理類似的高速粉碎機來處理。
[0046] 步驟E，將高速分散后的鐵氧體預燒料粉末與粘合劑均勻混合，并置于磁場中進行 干壓成型，得到成型鐵氧體。
[0047] 其中，所述粘合劑為樟腦與硬脂酸鈣混合物，樟腦的用量占高速分散后的鐵氧體 預燒料粉末總重量的1. 〇%，而硬脂酸鈣的用量占高速分散后的鐵氧體預燒料粉末總重量 的0. 25% ;成型磁場的大小為80000e，而成型壓力為7MPa。
[0048] 步驟F，對成型鐵氧體進行燒結，燒結溫度為1190?1290°C，在燒結1?3小時后， 即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
[0049] 其中，在對成型鐵氧體進行燒結的過程中，升溫速率最好為2°C /分鐘，燒結溫度 最好為1230°C，并且最好在燒結2小時后結束燒結，再自然冷卻至室溫，即得到高性能的干 法成型燒結永磁鐵氧體。
[0050] 進一步地，該鐵氧體制備方法主要通過以下兩個方面來提高干法成型燒結永磁鐵 氧體的磁性能：第一，該鐵氧體制備方法采用了高性能的鐵氧體預燒料，從而能夠使所制備 的干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能得到大幅提高。第二，該鐵氧體制備方法在烘干處理 與高速分散處理之間設置了"采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行了振磨處理"的步驟， 而這一振磨處理過程能夠減少鐵氧體顆粒間的粘連，提升鐵氧體顆粒的分散性和可壓縮 性，使鐵氧體顆粒沿易磁化方向的排列程度得到大幅增強，這大幅提高了鐵氧體顆粒的取 向度以及成型鐵氧體的密度，因此能夠使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能大幅提高；其 具體原理可以如圖2所示，在振磨處理處理之前，鐵氧體顆粒a與鐵氧體顆粒b粘連在一 起，鐵氧體顆粒a的易磁化方向為α，鐵氧體顆粒的易磁化方向為β，因此鐵氧體顆粒 a和 鐵氧體顆粒b沿易磁化方向的排列程度很低，而在振磨處理處理過程中，鐵氧體顆粒a與鐵 氧體顆粒b粘連被振開，鐵氧體顆粒分散，因此鐵氧體顆粒的沿易磁化方向的排列程度得 到提尚。
[0051] 需要說明的是，與現有技術中的干法成型燒結鐵氧體的制備方法相比，本發明實 施例所提供的鐵氧體制備方法提出了減少鐵氧體顆粒間粘連的技術方案，突破了現有技術 中潤滑劑對鐵氧體性能提升有限的瓶頸，從而使干法成型燒結永磁鐵氧體的磁性能與現有 技術相比得到大幅提高。
[0052] -種鐵氧體，采用上述技術方案中所述的鐵氧體制備方法制備而成。
[0053] 為了更加清晰地展現出本發明所提供的技術方案及所產生的技術效果，下面以幾 個具體實施例對本發明所提供的鐵氧體制備方法及其所制備的鐵氧體進行詳細描述。
[0054] 實施例一
[0055] -種鐵氧體，采用如下鐵氧體制備方法制備而成，其具體步驟包括：
[0056] 步驟ΑΓ，按照下述鐵氧體預燒料的組分配比制備鐵氧體預燒料。
[0057] 其中，鐵氧體預燒料含有A、R、M、Ti和Fe的六角型鐵氧體主相，并且符合如下通 式一 x)A0(x/2)R203(n-Z-y/2)Fe20 3zM203yTi02;式中，A 采用 Sr 元素 ；R 采用 La 元素 ；M 采用Co元素；x、y、z分別是按照物質的量計，滿足如下條件：x = 0. 2、y = 0. 01、z = 0. 1，， 而 η = 5· 87。
[0058] 步驟Α2'，采用干磨機對鐵氧體預燒料進行粗碎處理，直至粉碎后鐵氧體預燒料的 平均粒度達到3. 0?5. 0微米，即得到粗碎后鐵氧體預燒料。
[0059] 步驟A3'，取上述粗碎后鐵氧體預燒料300g，并向該粗碎后鐵氧體預燒料中添 加占粗碎后鐵氧體預燒料總重量〇. 2%的SiO2和占粗碎后鐵氧體預燒料總重量1. 2%的 CaCO3，并在臥式球磨機中進行濕法破碎，破碎9. 5小時后，鐵氧體預燒料的平均粒度達到 0. 85微米，比表面積為6. 06cm2/g，從而得到濕法破碎后的鐵氧體預燒料料漿。
[0060] 步驟B'，對鐵氧體預燒料料漿進行烘干處理，烘干溫度為140°C，恒溫烘干2小時 后，得到含水量低于0. 5wt%的鐵氧體預燒料干燥粉。
[0061] 步驟C'，采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行振磨處理，振磨30分鐘后，得到 振磨后的鐵氧體預燒料粉末；該振磨后的鐵氧體預燒料粉末的平均粒度為〇. 82微米，比表 面積為 6. 68cm2/g。
[0062] 步驟D'，采用高速分散機對振磨后的鐵氧體預燒料粉末進行1次高速分散處理， 得到高速分散后的鐵氧體預燒料粉末。
[0063] 步驟E '，向高速分散后的鐵氧體預燒料粉末中，添加占高速分散后的鐵氧體預燒 料粉末總重量1. 〇%的樟腦及占高速分散后的鐵氧體預燒料粉末總重量〇. 25%的硬脂酸 鈣，并且進行高速混合，使混合物混合均勻；再置于磁場中進行干壓成型，成型磁場的大小 為80000e，成型壓力為7MPa，從而即可得到成型鐵氧體；該成型鐵氧體的直徑為33mm，高度 為 12mm〇
[0064] 步驟F'，對成型鐵氧體進行燒結，升溫速率為2°C /分鐘，燒結溫度為1230°C，在此 溫度保溫2小時后燒結完成，自然冷卻至室溫，即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
[0065] 進一步地，測量實施例1所最終制得的干法成型燒結永磁鐵氧體的取向度，其具 體的磁體XRD圖譜可以如圖3所示。同時，對實施例1所最終制得的干法成型燒結永磁鐵 氧體的上下表面進行磨加工，并對該鐵氧體的剩余磁感強度（Br)、矯頑力（Hcb)、內稟矯頑 力（Hcj)、最大磁能積（BH)max，磁體密度（P)等性能參數進行測量，其具體性能數據如表 1所示。
[0066] 對比例1
[0067] -種鐵氧體，采用了分子為SrFeiUO1J^傳統鍶鐵氧體預燒料，其余的制備步驟均 與實施例1相同，并且也對所制得鐵氧體的剩余磁感強度（Br)、矯頑力（Hcb)、內稟矯頑力 (Hcj)、最大磁能積（BH)max，磁體，磁體密度（P)等性能參數進行測量，其具體性能數據也 如表1所示。
[0068] 表 1 :
[0069]
【權利要求】
1. 一種鐵氧體制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟A，制備鐵氧體預燒料，并對鐵氧體預燒料進行濕法破碎處理，直至鐵氧體預燒料 的平均粒度達到0. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料衆； 步驟B，對鐵氧體預燒料料漿進行烘干處理，直至得到含水量低于0. 5wt %的鐵氧體預 燒料干燥粉； 步驟C，采用振磨機對鐵氧體預燒料干燥粉進行振磨處理，振磨20?40分鐘后，得到振 磨后的鐵氧體預燒料粉末； 步驟D，對振磨后的鐵氧體預燒料粉末進行高速分散處理，得到高速分散后的鐵氧體預 燒料粉末； 步驟E，將高速分散后的鐵氧體預燒料粉末與粘合劑均勻混合，并置于磁場中進行干壓 成型，得到成型鐵氧體； 步驟F，對成型鐵氧體進行燒結，燒結溫度為1190?1290°C，在燒結1?3小時后，即 得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鐵氧體預燒料含有A、R、M、Ti和 Fe的六角型鐵氧體主相，并且符合如下通式： (1 - x)A0(x/2)R203(n-z-y/2)Fe203zM 203yTi02 式中，A為Sr元素或Ba元素中的至少一種；R為Y元素或稀土元素中至少一種與La 元素的組合，或者R僅為La元素；M為Mn元素或Zn元素中至少一種與Co元素的組合， 或者M僅為Co元素；x、y、z分別是按照物質的量計，滿足如下條件：0. 04 < x < 0. 5、 0? 04 彡 z 彡 0? 4、0. 005 彡 y 彡 0? 15,而 n 滿足 5. 5 彡 n 彡 6. 0。
3. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟A包括如下步驟： 步驟A1，按照上述權利要求2中所述的組分配比制備鐵氧體預燒料； 步驟A2,對鐵氧體預燒料進行粗碎處理，直至鐵氧體預燒料的平均粒度達到3. 0?4. 0 微米，得到粗碎后鐵氧體預燒料； 步驟A3,向粗碎后鐵氧體預燒料中添加占粗碎后鐵氧體預燒料總重量0. 2%的SiOjP 占粗碎后鐵氧體預燒料總重量1. 2%的CaC03，并在臥式球磨機中進行濕法破碎，直至鐵氧 體預燒料的平均粒度達到〇. 8?0. 9微米，從而得到鐵氧體預燒料料漿。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，對鐵氧體預燒料干燥粉 進行30分鐘的振磨處理后，得到振磨后的鐵氧體預燒料粉末。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，在步驟E中，所述的 粘合劑為樟腦與硬脂酸鈣混合物，樟腦的用量占高速分散后的鐵氧體預燒料粉末總重量 1.0%，而硬脂酸鈣的用量占高速分散后的鐵氧體預燒料粉末總重量0.25%。
6. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，在步驟E中，成型磁場 的大小為8000 Oe，而成型壓力為7MPa。
7. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，在對成型鐵氧體進行燒 結的過程中，升溫速率是2°C /分鐘，燒結溫度為1230°C，在燒結2小時后，即得到高性能的 干法成型燒結永磁鐵氧體。
8. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，在步驟F中，當燒結結 束后，自然冷卻至室溫，即得到高性能的干法成型燒結永磁鐵氧體。
9. 一種鐵氧體，其特征在于，采用上述權利要求1至8中任一項所述的制備方法制備而 成。
【文檔編號】C04B35/26GK104496452SQ201410853445
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】劉輝, 李炳山, 滕陽民, 徐文生, 魏漢中, 王穎泉, 全小康 申請人:北礦磁材科技股份有限公司