M型钙永磁铁氧体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种M型钙永磁铁氧体，包括A，R，Ca，Fe和M等元素的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式：A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19，其中，A为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合，R为Pr、Nd或Bi中的至少一种与La的组合，M为M为Ni和Zn中的至少一种与Co的组合；x，y，z，n表示各主要金属元素的添加比例，x的取值范围为0.05-0.19，y为0.2-0.29，z为0.10-0.24，n为5.80-5.90。同时还公开了一种M型钙永磁铁氧体的制备方法，该方法在烧结步骤之前设置了烘干步骤、一次预烧步骤及二次预烧步骤。本发明专利技术提供的M型钙永磁铁氧体具有较高的综合磁性能，且该制备方法能在预烧温度为1150℃或更低时在矫顽力不降低的情况下，有效提升样品的剩磁，从而获得更优异的综合磁性能。

【技术实现步骤摘要】
M型钙永磁铁氧体及其制备方法
本专利技术涉及永磁材料
，尤其涉及一种M型钙永磁铁氧体及其制备方法。
技术介绍
铁氧体按照其特性和用途，一般分为永磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁铁氧体等五类。永磁铁氧体的最终磁性能，一般是由剩磁Br，内禀矫顽力HCJ来衡量。其中，高性能永磁铁氧体通常是指具有较高的剩余磁感应强度、较强的抗退磁性能以及制造成本低廉等优势的铁氧体。由于高性能永磁铁氧体具有这些优势，因而广泛地应用于电子、信息、摩托车、汽车、电动工具等行业。大量使用的传统的铁氧体材料，是具有M型磁铅石结构Sr铁氧体（SrFe12O19）和Ba铁氧体（BaFe12O19），这些铁氧体是以氧化铁和Sr或Ba的碳酸盐为原料，用粉末冶金法制造而成。其具体的制备方法为：首先，将氧化铁、碳酸锶或碳酸钡等原料进行混合，通过预烧，发生初步的固相反应，得到预烧料块(或料球)，将其粗破碎，然后以水为介质，将其细粉碎到平均粒径为0.5～0.7μm的颗粒。在细粉碎过程中，通常加入可以控制产品晶粒生长、提高产品致密度从而改善材料磁性能的添加剂，然后，将磨好的料浆在磁场中成型，将所得的坯体烧结、磨成规定的形状，制成永磁铁氧体。近年来，随着各种电机向轻量、小型、高效率化方向发展，对其关键材料-永磁铁氧体的制备工艺和性能提出了更高的要求，要求磁体体积越来越小，综合磁性能更高，即要求永磁铁氧体在保持高剩磁Br的同时，也要具有更强的抗退磁能力（即材料的内禀矫顽力Hcj要求高）。而传统的M型磁铅石结构Sr铁氧体和Ba铁氧体已经满足不了这些要求。La、La-Co、Ca-La-Co等稀土元素的掺杂取代能大幅度提高材料的内禀属性，所以掺杂取代能有效提高样品磁性能。但矫顽力Hcj等对微观结构灵敏的参数不仅与掺杂有关，而且与晶粒的微观形貌有关，对M型六角铁氧体样品晶粒形貌有重要影响的因素包括：粉末细化后的平均粒度及粒度分布、CaCO3和SiO2作为烧结助剂对晶粒的调控作用、烧结制度的优化等。研究发现，随着LaCo掺杂量的增加，烧结样品的矩形比（Hk/Hcj）会降低，降低的矩形比主要是因为掺杂取代后，预烧料的不完全反应和预烧料晶粒存在不同程度的掺杂取代，使晶粒尺寸存在差异，而Hcj与晶粒尺寸紧密相关，不同的尺寸的晶粒有不同的Hcj，因而抗退磁能力不同，最终导致Hk/Hcj和综合磁性能的下降。这很难通过二次工艺去弥补，因此如何保证晶粒在预烧阶段完全铁氧体化，并且晶粒均匀细小成为得到高性能产品的关键。因此，为了获得性能优异的永磁铁氧体，以提高电机整机的性能，需大力发展永磁铁氧体材料的配方及其制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种M型钙永磁铁氧体及其制备方法，以提高M型钙永磁铁氧体的性能。为解决上述问题，本专利技术提出一种M型钙永磁铁氧体，该M型钙永磁铁氧体包括A，R，Ca，Fe和M等元素的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式：A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19，其中，A为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合，R为Pr、Nd或Bi中的至少一种与La的组合，M为M为Ni和Zn中的至少一种与Co的组合；x，y，z，n表示各主要金属元素的添加比例，x的取值范围为0.05-0.19，y为0.2-0.29，z为0.10-0.24，n为5.80-5.90。较佳地，所述A全部为Sr。较佳地，所述R为Pr与La的组合。较佳地，所述R为Nd与La的组合。较佳地，所述R为Bi与La的组合。较佳地，所述M为Ni与Co的组合。较佳地，所述M为Zn与Co的组合。较佳地，所述M为Ni和Zn与Co的组合。较佳地，所述M型钙永磁铁氧体中除A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19外，还包括有添加剂，添加剂的组分为H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4和SrCO3，其各组分占A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19重量百分比为0≤H3BO3≤0.5%，0≤SiO2≤1.0%，0.1%≤CaCO3≤1.2%，0≤La2O3≤1.0%，0≤Co3O4≤1.0%，0≤SrCO3≤0.8%。同时，为解决上述问题，本专利技术还提出一种上述的M型钙永磁铁氧体的制备方法，包括如下步骤：配料：按化学结构式A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19的组成要求配制主料粉末；按重量百分比添加添加剂H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4以及SrCO3，其各组分占A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19的重量百分比为0≤H3BO3≤0.5%，0≤SiO2≤1.0%，0.1%≤CaCO3≤1.2%，0≤La2O3≤1.0%，0≤Co3O4≤1.0%，0≤SrCO3≤0.8%；并将所述主料粉末与所述添加剂混合搅拌成料粉；一次球磨：将料粉投入球磨机中进行研磨，研磨时在球磨机中加入直径为5-7mm的钢球以及水，其中水、料粉以及钢球的重量比为水：料粉：钢球=1：1：8；在球磨机中进行混合搅拌0.5-5小时，得到悬浮颗粒平均粒径为0.1-2.0um的混料；烘干：将经球磨机研磨后的浆料进行烘干，去除浆料中多余的水分，使浆料含水率为30%；烘干温度为105℃-125℃；一次预烧：将烘干后的料体进行一次预烧，生成钙永磁铁氧体一次预烧料；其中，一次预烧的温度为1100℃-1300℃，预烧时间为1-3小时；二次预烧：将一次预烧步骤后的样品进行再次混合，并进行第二次预烧，以保证反应完全，生成钙永磁铁氧体二次预烧料；其中，二次预烧的温度为1120℃～1160℃，保温20～30℃/min；二次球磨：称取上述钙永磁铁氧体二次预烧料，并以质量配比方式加入二次添加料和添加剂，将所得的混合物采用湿法方式连续球磨，球磨至浆料颗粒的平均粒度小于0.7um；其中，所述的二次添加料包括Al2O3、Cr2O3、H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4和SrCO3，且各二次添加料颗粒的平均粒度不超过2.0um，所述二次添加料的添加量为:0≤Al2O3≤1.0%，0≤Cr2O3≤1.0%，0≤H3BO3≤0.5%，0≤SiO2≤1.0%，0.1%≤CaCO3≤1.2%，0≤La2O3≤1.0%，0≤Co3O4≤1.0%，0≤SrCO3≤0.8%；所述的添加剂为分散剂，所述分散剂为葡萄糖酸钙、聚乙烯醇、山梨糖醇中的一种或多种，且添加剂的添加量为总成分重量的0.2-1.2wt%；压制生坯：将二次球磨后得到的样品在磁场中进行压制生坯，压制的压强为7MPa，取向磁场大小为5-15kOe；烧结：将生坯在1000-1300℃下的空气氧化性氛围中进行烧结得到成品，烧结时间为0.5-3小时，升温速率为30-80℃/h。较佳地，所述主料粉末的原料为：Fe2O3粉末，其纯度≥99.3wt%、颗粒的原始平均粒度为0.75um；SrCO3粉末，其纯度≥99%、颗粒的原始平均粒度为1.0um；La2O3粉末，其纯度≥99%、颗粒的原始平均粒度为2.0um；Co3O4粉末，其纯度≥99.3%、颗粒的原始平均粒度为0.8um；CaCO3粉末，其纯度≥99.9%、颗粒的原始平均粒度为2um；Pr6O11粉末，其纯度≥99.9%、颗粒的原始平均粒度为2.0um；NiO粉末，其纯度≥99.9%、颗粒的原始平均粒度为1.0um。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种M型钙永磁铁氧体，其特征在于，该M型钙永磁铁氧体包括A，R，Ca，Fe和M等元素的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式：A1‑x‑yCaxRyFe2n‑zMzO19，其中，A为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合，R为Pr、Nd或Bi中的至少一种与La的组合，M为M为Ni和Zn中的至少一种与Co的组合；x，y，z，n表示各主要金属元素的添加比例，x的取值范围为0.05‑0.19，y为0.2‑0.29，z为0.10‑0.24，n为5.80‑5.90。

【技术特征摘要】
1.一种M型钙永磁铁氧体，其特征在于，该M型钙永磁铁氧体包括含有A，R，Ca，Fe和M元素的六角型铁氧体主相，该六角型铁氧体主相具有以下特征的分子式：A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19，其中，A为Sr或者Ba或者Sr和Ba的组合，R为Pr、Nd或Bi中的至少一种与La的组合，M为Ni和Zn中的至少一种与Co的组合；x，y，z，n表示各主要金属元素的添加比例，x的取值范围为0.1-0.19，y为0.25-0.29，z为0.11-0.13，n为5.85-5.90；且所述M型钙永磁铁氧体中除A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19外，还包括有添加剂，添加剂的组分为H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4和SrCO3，其各组分占A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19重量百分比为0≤H3BO3≤0.5％，0≤SiO2≤1.0％，0.1％≤CaCO3≤1.2％，0﹤La2O3≤1.0％，0﹤Co3O4≤1.0％，0≤SrCO3≤0.8％；其中，所述M型钙永磁铁氧体的制备方法包括一次预烧、二次预烧及烧结；所述一次预烧为微波预烧和/或所述二次预烧为微波预烧；所述烧结为将生坯在1000-1300℃下的空气氧化性氛围中进行烧结得到成品，烧结时间为0.5-3小时，升温速率为30-80℃/h，且所述烧结不采用微波方法。2.如权利要求1所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述A全部为Sr。3.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述R为Pr与La的组合。4.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述R为Nd与La的组合。5.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述R为Bi与La的组合。6.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述M为Ni与Co的组合。7.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述M为Zn与Co的组合。8.如权利要求1或2所述的M型钙永磁铁氧体，其特征在于，所述M为Ni和Zn与Co的组合。9.一种如权利要求1所述的M型钙永磁铁氧体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配料：按化学结构式A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19的组成要求配制主料粉末；按重量百分比添加添加剂H3BO3、SiO2、CaCO3、La2O3、Co3O4以及SrCO3，其各组分占A1-x-yCaxRyFe2n-zMzO19的重量百分比为0≤H3BO3≤0.5％，0≤SiO2≤1.0％，0.1％≤CaCO3≤1.2％，0﹤La2O3≤1.0％，0﹤Co3O4≤1.0％，0≤SrCO3≤0.8％；并将所述主料粉末与...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪南东，陈中艳，王凡，冯则坤，吴捷，
申请(专利权)人：广东江粉磁材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44