專利名稱：一種永磁鍶鐵氧體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁鍶鐵氧體磁性材料及其濕法成型的制造方法，具體地說，是首先將濕法成型的坯體在一定的溫度下脫除水分，再利用微波能來快速燒結(jié)已脫除水分后 的永磁鍶鐵氧體材料的一種方法。由本發(fā)明所獲得的高性能永磁鍶鐵氧體磁性材料可廣泛 應(yīng)用于汽車、電子設(shè)備以及復(fù)印機(jī)磁輥等，屬于磁性材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
回顧磁性材料的生產(chǎn)可以發(fā)現(xiàn)上個(gè)世紀(jì)70年代以后磁性材料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐澡F 氧體為主體，進(jìn)入90年代通過添加稀土又開發(fā)了高性能永磁鐵氧體磁性材料，以滿足電 子設(shè)備的小型化、輕型化、薄型化技術(shù)的發(fā)展對永磁鐵氧體器件在體積與性能上越來越高 的要求。正是稀土永磁鐵氧體材料的廣泛使用，促進(jìn)了永磁器件向小型化、高性能化發(fā) 展，同時(shí)也引起各國的極大的重視。如日立金屬株式會(huì)社申請的中國發(fā)明專利，公開號 CN1253657A (公開時(shí)間2000年5月17日)，名稱為“鐵氧體及其生產(chǎn)方法”提供了一種以 鍶或鋇鐵氧體預(yù)燒料為基礎(chǔ)，通過二次添加純輕氧化鑭或純氧化鑭以及氧化鈷的共同作用 經(jīng)超細(xì)粉碎、濕法成型與高溫隧道窯燒結(jié)制備高剩磁和矯頑磁力的方法。該發(fā)明主要特征， 一是通過添加稀土物質(zhì)來改善鐵氧體材料空間離子取代，以實(shí)現(xiàn)鍶或鋇鐵氧體合理的空間 晶體結(jié)構(gòu)，依此提高鐵氧體的剩磁；二是采用高溫隧道窯將濕法成型的坯體經(jīng)過脫水、升溫 燒結(jié)和降溫冷卻三個(gè)階段將無定型的鐵氧體粉末材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蠱型六角晶結(jié)構(gòu)的晶體 材料。該發(fā)明所存在的問題主要集中在三個(gè)方面，一是高溫隧道窯燒結(jié)溫度在1150-1250°C 之間，雖然設(shè)備經(jīng)過保溫處理，可能源利用效率低僅為30-45%，消耗大；二是隧道窯熱慣 性大，生產(chǎn)中無法及時(shí)調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度與時(shí)間曲線以實(shí)現(xiàn)鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)控制生長之需要； 三是坯體經(jīng)脫水、燒結(jié)與冷卻三個(gè)階段，尤其是低溫區(qū)脫水和后期冷卻將占據(jù)三分之二的 窯體工作區(qū)域，因此勞動(dòng)效率低。如公開專利號CN1793050A(公開時(shí)間2006年6月28日)，名稱為“一種微波燒 結(jié)旋磁鐵氧體材料的方法”提出了一種采用300MHZ 300GHZ微波加熱，在富氧環(huán)境下樣 品由室溫到2000°C，0 200分鐘制備旋磁鐵氧體磁性材料的方法。針對該發(fā)明，所存在的 主要不足為(1)鐵氧體磁性材料范圍很大，其旋磁鐵氧體僅為其中一小類，因此所提供的 方法適應(yīng)范圍有限；(2)針對旋磁鐵氧體磁性材料生產(chǎn)工藝可發(fā)現(xiàn)，預(yù)燒料經(jīng)二次球墨、烘 干、造粒后再成型為坯體，最后進(jìn)行微波高溫?zé)Y(jié)制備得到旋磁鐵氧體材料。燒結(jié)前期坯體 生產(chǎn)為干法成型過程，而針對濕法成型坯體或含有揮發(fā)性物質(zhì)的坯體直接采用微波快速加 熱燒結(jié)時(shí)因水分或揮發(fā)性分子的汽化必將導(dǎo)致坯體破裂或內(nèi)裂，因此該發(fā)明不適合濕法成 型或含有揮發(fā)性物質(zhì)的永磁鐵氧體磁性材料的生產(chǎn)。(3)旋磁鐵氧體需要在2000°C，95% 氧環(huán)境中進(jìn)行微波燒結(jié)，這對工業(yè)生產(chǎn)所帶來的設(shè)備材質(zhì)、保溫材質(zhì)的選擇范圍十分狹窄， 且成本高。(4)實(shí)施例給出的是在鐘罩式微波爐內(nèi)燒結(jié)的結(jié)果，并沒有分析該燒結(jié)爐與其它 燒結(jié)爐之間的內(nèi)在關(guān)系以及適用性，因此由該專利所獲得的結(jié)果無法保證在其它結(jié)構(gòu)的爐 窯內(nèi)能夠重現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述永磁鐵氧體磁性材料制備所存在的高能耗，燒結(jié)鐵氧體磁性能與 晶體結(jié)構(gòu)差等問題，提出了一種新的微波燒結(jié)制備方法。即永磁鍶鐵氧體預(yù)燒料經(jīng)二次濕法球磨后成型的坯體首先在室溫與400°C脫水干 燥，然后進(jìn)入微波燒結(jié)爐按一定的工藝制度進(jìn)行燒結(jié)，由此得到高性能鍶鐵氧體永磁材料。本發(fā)明的技術(shù)方案一種永磁鍶鐵氧體材料的微波燒結(jié)工藝制備方法，具體工藝過程見圖1，它包括下 列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 6 1. 0 μ m合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在25 40% ；其中所述的鍶鐵氧體預(yù)燒料化學(xué)式為SrFe12O19 ；其中所述的二次添加的助劑為鐵紅，CaCO3, SiO2, H3BO3, La2O3或CoO ；鍶鐵氧體預(yù) 燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工 藝條件為注料時(shí)間10 20sec、充磁電流> 30A、保壓時(shí)間10 20sec、成型壓力15 20Mpa ；(3)將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置24 48小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后 放入連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于40(TC，出口尾氣 溫度在Iio 120°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為5 15小時(shí)；(4)將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化燒 結(jié)；微波燒結(jié)的工藝條件為燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度300 350°C，出口 950 1200°C，坯體停留時(shí)間在2 6小時(shí)；(5)將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力與冷 卻；冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于 3000C，冷卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C。上述的永磁鍶鐵氧體材料，其主要磁特性參數(shù)Br為420 427mT，Hcj為309 362. 8kA/m, BH(MAX)為 32. 6 34. 88kJ/m3。本發(fā)明有益效果本發(fā)明針對濕法成型永磁鍶鐵氧體磁性材料的生產(chǎn)提出了一種新的微波燒結(jié)制 備方法，即永磁鍶鐵氧體預(yù)燒料經(jīng)二次濕法球磨后成型的坯體首先在室溫與400°C脫水 干燥，然后進(jìn)入微波燒結(jié)爐按一定的工藝制度進(jìn)行燒結(jié)，由此能夠得到高性能永磁鍶鐵氧 體磁性材料。其主要磁特性參數(shù)Br為420 427mT，Hcj為309 362. 8kA/m, BH_)為 32. 6 34. 88kJ/m3。其次，本發(fā)明不僅克服了傳統(tǒng)高溫隧道窯燒結(jié)在節(jié)能、生產(chǎn)效率及晶 型控制燒結(jié)調(diào)節(jié)等方面的不足，而且解決了微波燒結(jié)工藝在濕法成型永磁鐵氧體材料生產(chǎn) 中不能應(yīng)用的問題。同時(shí)，采用了高溫冷卻尾氣與需要脫水干燥的坯體進(jìn)行直接換熱實(shí)現(xiàn)了能源合理利用。因此，采用本發(fā)明不僅能夠克服傳統(tǒng)隧道窯燒結(jié)所帶來的問題，而且能夠顯著改善永磁鍶鐵氧體的結(jié)構(gòu)與磁特性。


圖1、微波燒結(jié)制備永磁鍶鐵氧體工藝過程示意2、3、4、5分別為實(shí)施例1、2、3、4微波燒結(jié)950°C樣品SEM6、7、8、9分別為實(shí)施例5、6、7、8微波燒結(jié)1050 V樣品SEM10、11、12、13分別為實(shí)施例9、10、11、12微波燒結(jié)1100°C樣品SEM14、15、16、17分別為實(shí)施例1、2、3、4微波燒結(jié)950°C樣品磁滯回線圖18、19、20、21分別為實(shí)施例5、6、7、8微波燒結(jié)1050°C樣品磁滯回線圖22、23、24、25分別為實(shí)施例9、10、11、12微波燒結(jié)1100°C樣品磁滯回線
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行闡述，但并不限制本發(fā)明。磁性能測試方法將樣品在砂輪機(jī)或砂紙上打磨，確保圓餅的上下兩個(gè)面均光滑 平整，且上下兩面相互平行，然后使用德國R0b0gragh2型磁性能測試儀測量樣品的磁性 能。測試條件磁場條件為1600A/m，測試環(huán)境溫度為室溫。掃描電鏡樣品的制備先用砂紙打磨，再利用拋光機(jī)拋光至樣品表面無劃痕，然后 置于80°C的HF HN03 = 1 3的溶液中腐蝕20-30min，再用無水乙醇清洗干凈，吹干，以 備電鏡觀察。實(shí)施例1一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 6um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在25% ；其中所述的二次添加的助劑為CaCO3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間10s、充磁電流150A、保壓時(shí)間10s、成型壓力15Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置24小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在110°c，坯體在干燥段停留時(shí)間為5小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度300°C，出口 950°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，冷卻 段控制燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷卻段入口空氣溫 度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為Br419mT、(BH) max32. 60kJ/m3、Hcj309. OkA/m ；其微波燒結(jié)950°C樣品的SEM圖見圖2，磁滯回線圖見圖14。實(shí)施例2
一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到l.Oum合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在40% ；
其中所述的二次添加的助劑為SiO2 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配 比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間20s、充磁電流120A、保壓時(shí)間20s、成型壓力20Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置48小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在120°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度350°C，出口 950°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br421mT、(BH)max32. 56kJ/m3、Hcj310. OkA/m ；其微波燒結(jié) 950°C樣品的 SEM 圖見圖 3，磁滯 回線圖見圖15。實(shí)施例3一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. Sum合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在30% ；其中所述的二次添加的助劑為H3BO3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間15s、充磁電流100A、保壓時(shí)間15s、成型壓力18Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置36小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在115°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度300 350°C，出口 950°C，坯體停留時(shí)間在6小 時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br420mT、(BH)max33. 20kJ/m3、Hcj316. 2kA/m ；其微波燒結(jié) 950°C樣品的 SEM 圖見圖 4，磁滯 回線圖見圖16。實(shí)施例4
一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 9um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在35% ；
其中所述的二次添加的助劑為La2O3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間18s、充磁電流110A、保壓時(shí)間19s、成型壓力19Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置30小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在112°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度330°C，出口 950°C，坯體停留時(shí)間在6小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br426mT、(BH)max34. 00kj/m3、Hcj320. OkA/m ；其微波燒結(jié) 950°C樣品的 SEM 圖見圖 5，磁滯 回線圖見圖17。實(shí)施例5一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 7um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在30% ；其中所述的二次添加的助劑為CoO ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配 比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0. 142 ；(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間13s、充磁電流190A、保壓時(shí)間17s、成型壓力17Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置28小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在114°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度316°C，出口 1050°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br420mT、(BH)max33. 38kJ/m3、Hcj315. 8kA/m ；其微波燒結(jié) 1050°C樣品的 SEM 圖見圖 6，磁滯 回線圖見圖18。實(shí)施例6一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟
(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. Sum合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在29% ；
其中所述的二次添加的助劑為鐵紅；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配 比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間13s、充磁電流90A、保壓時(shí)間15s、成型壓力17Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置28小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在115°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度305°C，出口 1050°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br422mT、(BH)max33. 83kJ/m3、Hcj329. 6kA/m ；其微波燒結(jié) 1050°C樣品的 SEM 圖見圖 7，磁滯 回線圖見圖19。實(shí)施例7一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 9um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在33% ；其中所述的二次添加的助劑為CoO ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配 比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間10s、充磁電流180A、保壓時(shí)間10s、成型壓力15Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置48小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在lire，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度335°C，出口 1050°C，坯體停留時(shí)間在6小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br416mT、(BH)max32. 81kJ/m3、Hcj328. OkA/m ；其微波燒結(jié) 1050°C樣品的 SEM 圖見圖 8，磁滯 回線圖見圖20。實(shí)施例8一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料平均粒度達(dá)到0. Sum合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在36% ；其中所述的二次添加的助劑為La2O3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間16s、充磁電流150A、保壓時(shí)間17s、成型壓力17Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置28小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于40(TC，出口尾氣 溫度在119°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度308°C，出口 1050°C，坯體停留時(shí)間在6小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br420mT、(BH)max33. 20kJ/m3、Hcj339. 8kA/m ；其微波燒結(jié) 1050°C樣品的 SEM 圖見圖 9，磁滯 回線圖見圖21。實(shí)施例9一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 7um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在29% ；其中所述的二次添加的助劑為CaCO3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間10s、充磁電流130A、保壓時(shí)間10s、成型壓力17Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置44小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在117°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度309°C，出口 1100°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br417mT、(BH)max32. 89kJ/m3、Hcj362. 4kA/m ；其微波燒結(jié) 1100°C樣品的 SEM 圖見圖 10，磁 滯回線圖見圖22。實(shí)施例10一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 9um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在28% ；
其中所述的二次添加的助劑為鐵紅；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配 比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間10s、充磁電流180A、保壓時(shí)間17s、成型壓力16Mpa ； (3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置28小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在118°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度305°C，出口 1100°C，坯體停留時(shí)間在4小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br426mT、(BH)max34. 42kJ/m3、Hcj346. 3kA/m ；其微波燒結(jié) 1100°C樣品的 SEM 圖見圖 11，磁 滯回線圖見圖23。實(shí)施例11一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. Sum合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在29% ；其中所述的二次添加的助劑為H3BO3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量 配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間15s、充磁電流130A、保壓時(shí)間15s、成型壓力20Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置38小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在119°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度325°C，出口 1100°C，坯體停留時(shí)間在6小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br421mT、(BH)max34. 20kJ/m3、Hcj355. 6kA/m ；其微波燒結(jié) 1100°C樣品的 SEM 圖見圖 12，磁 滯回線圖見圖24。實(shí)施例12一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，它包括下列步驟(1)、含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料 平均粒度達(dá)到0. 9um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在36% ；其中所述的二次添加的助劑為CaCO3 ；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑的質(zhì)量配比為即鍶鐵氧體預(yù)燒料二次添加的助劑為1 0.142;(2)、將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝 條件為注料時(shí)間16s、充磁電流165A、保壓時(shí)間17s、成型壓力19Mpa ；(3)、將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置38小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入 連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400°C，出口尾氣 溫度在113°C，坯體在干燥段停留時(shí)間為15小時(shí)；(4)、將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化 燒結(jié)；燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度350°C，出口 1100°C，坯體停留時(shí)間在6小時(shí)；(5)、將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段以消除溫度應(yīng)力，控 制冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200°C，出口溫度不高于300°C，冷 卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850°C，最終得永磁鍶鐵氧體材料，其性能參數(shù)為 Br427mT、(BH)max34. 88kJ/m3、Hcj362. 8kA/m ；其微波燒結(jié) 1100°C樣品的 SEM 圖見圖 13，磁 滯回線圖見圖25。通過實(shí)施例1 12，對比微波燒結(jié)不同燒結(jié)溫度下樣品的SEM圖即圖2 13可看 出，隨著燒結(jié)溫度的上升，樣品中大顆粒的數(shù)目增多，即隨著溫度的升高，樣品的平均顆粒 尺寸逐漸增大。這說明可以通過控制燒結(jié)溫度及時(shí)間從而控制樣品 晶粒的大小。通過對比微波燒結(jié)不同燒結(jié)溫度下樣品的磁滯回線圖即圖14 25，并比照各實(shí) 施例中樣品的磁性能可看出，樣品的矯頑力越高，樣品磁滯回線的矩形性越好。究其原因 為，磁滯回線的矩形性取決于充磁方向與易磁化軸方向所成的角度。當(dāng)易磁化軸方向與磁 場方向完全一致時(shí)，可描出矩形磁滯回線。而磁化方向與易磁化軸平行時(shí)可達(dá)到矯頑力的 最大值。當(dāng)磁化方向偏離易磁化軸時(shí)，矯頑力變小。即磁滯回線的矩形型越好，則矯頑力越 尚ο以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任 何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，其特征在于包括如下制備步驟(1)含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)內(nèi)混合，經(jīng)濕法球磨后漿料平均粒度達(dá)到0.6～1.0um合格后脫水分離，要求脫水后的漿料含水率在25～40％；其中所述的鍶鐵氧體預(yù)燒料化學(xué)式為SrFe12O19；其中所述的二次添加的助劑為鐵紅，CaCO3，SiO2，H3BO3，La2O3或CoO；鍶鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑混合的質(zhì)量配比為鍶鐵氧體預(yù)燒料∶二次添加的助劑為1∶0.142；(2)將步驟(1)所得的分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，主要成型工藝條件為注料時(shí)間10～20sec、充磁電流＞30A、保壓時(shí)間10～20sec、成型壓力15～20Mpa；(3)將步驟(2)成型后的坯體在自然環(huán)境中放置24～48小時(shí)進(jìn)行自然風(fēng)干，然后放入連續(xù)推進(jìn)的坯體干燥窯中進(jìn)行坯體脫水干燥；坯體干燥工藝條件為采用熱空氣強(qiáng)制干燥，入口空氣溫度小于400℃，出口尾氣溫度在110～120℃，坯體在干燥段停留時(shí)間為5～15小時(shí)；(4)將步驟(3)干燥后的坯體連續(xù)進(jìn)入微波燒結(jié)段進(jìn)行永磁鐵氧體高溫陶瓷化燒結(jié)；微波燒結(jié)的工藝條件為燒結(jié)為常壓、空氣介質(zhì)環(huán)境，入口溫度300～350℃，出口950～1200℃，坯體停留時(shí)間在2～6小時(shí)；(5)將步驟(4)所得的微波燒結(jié)后的樣品連續(xù)進(jìn)入冷卻段冷卻后，即得永磁鍶鐵氧體材料；冷卻段工藝條件為燒結(jié)樣品冷卻段入口溫度小于1200℃，出口溫度不高于300℃，冷卻段入口空氣溫度為室溫，出口溫度低于850℃。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，其特征 在于制備步驟(4)中微波燒結(jié)的工藝條件中出口溫度優(yōu)選950 1100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用微波燒結(jié)工藝制備永磁鍶鐵氧體材料的方法，其特 征在于制備步驟(5)所得的永磁鍶鐵氧體材料其主要磁特性參數(shù)Br為420 427mT，Hcj 為 309 362. 8kA/m, BH(MAX)為 32. 6 34. 88kJ/m3。
全文摘要
本發(fā)明公開一種永磁鍶鐵氧體磁性材料及其燒結(jié)方法。將含鍶的鐵氧體預(yù)燒料與二次添加的助劑在球磨機(jī)混合與球磨，分離脫水的料漿采用濕法成型制備成坯體，成型后的坯體首先在室溫與400℃脫水干燥，然后進(jìn)入微波燒結(jié)爐按一定的工藝制度進(jìn)行燒結(jié)，由此得到高性能永磁鍶鐵氧體磁性材料。產(chǎn)品的主要磁特性參數(shù)Br為420～427mT，Hcj為309～362.8kA/m，BH(MAX)為32.6～34.88kJ/m3。本發(fā)明特點(diǎn)為燒結(jié)時(shí)間短，能源損耗低，生產(chǎn)效率高，并且可以通過制定合理的燒結(jié)工藝條件實(shí)現(xiàn)對磁性材料微觀結(jié)構(gòu)的控制燒結(jié)，從而顯著改善永磁鍶鐵氧體的結(jié)構(gòu)與磁特性。
文檔編號C04B35/622GK101870579SQ20101019732
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者王占勇, 蔣涵涵, 金鳴林 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院