專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中將價(jià)廉的由軋制鐵磷中獲得并具有粗大粒徑的氧化鐵在傾斜轉(zhuǎn)窯中火燒，本發(fā)明尤其涉及鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中通過(guò)研磨軋制鐵磷至初級(jí)氧化處理所需的粒徑以改變軋制鐵鱗的氧化百分率至95%或更高，并在與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽摻混后，由第二氧化處理在傾斜轉(zhuǎn)窯中在原料進(jìn)料處的氣氛下的一特定O2含量下火燒至高達(dá)700℃，可容易地獲得具有優(yōu)良磁特性的鐵素體磁鐵。
通常，鐵素體磁鐵(MO-nFe2O3，M∶Sr或Ba，n＝5.0至6.2)在將由軋制鐵鱗(由示于表1的含量(wt%)構(gòu)成得到的氧化鐵與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽混合后，通過(guò)煅燒，研磨，壓制和燒結(jié)而制得。在煅燒工藝中，氧化鐵和Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽于1300℃至1350℃于空氣中在傾斜轉(zhuǎn)窯中混合和煅燒以形成鐵素體。
由于轉(zhuǎn)窯氣氛中的氧在高溫下于鐵素全形成過(guò)程中消耗掉，因此在原料的進(jìn)料處，氣氛中的O2含量減至5%或更少。因此，在初級(jí)氧化處理后，由軋制鐵鱗得到的未完全氧化的氧化鐵在該狀態(tài)下幾乎不能進(jìn)一步氧化，因此在高溫鐵素體形成中，在煅燒粉末中可能產(chǎn)生異相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因此，最終獲得的磁鐵的磁性能將惡化。
表1<
>由于軋制鐵鱗除了Fe2O3外還含有大量FeO，因此，作為氧化鐵的來(lái)源，軋制鐵鱗在與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽混合前，須在含O2的氣氛或空氣中完全氧化。
然而，為了在含O2氣氛或空氣中完全氧化大量的軋制鐵鱗，在氧化處理前，首先須將軋制鐵鱗的平均粒徑盡可能地粉碎(12μm或更小)，因此，需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間用于研磨，更進(jìn)一步地，小于1μm的精細(xì)粉末在煅燒過(guò)程中作為粉塵被消耗掉，這引起較高的生產(chǎn)成本和較低的生產(chǎn)率。
因此，本申請(qǐng)人建議一種鐵素體磁鐵的制備方法(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.平3-242908，USPNo.5，061，412)，其中研磨至12μm或更小的特定粒徑的軋制鐵鱗被完全氧化，直至軋制鐵鱗中的Fe2O3含量升高至98.0%或更高，并在與定量的SrO或BaO源相混合，在煅燒后通過(guò)必要的處理得到鐵素體磁鐵。
然而，仍然存在如下的問(wèn)題，因軋制鐵鱗堅(jiān)硬，不僅需要花較長(zhǎng)時(shí)間將其研磨至粒徑12μm以下，而且粗大的顆粒傾向于保留在精細(xì)的顆粒中，因此，在1300℃至1350℃的高溫下于傾斜轉(zhuǎn)窯中煅燒時(shí)，轉(zhuǎn)窯中的O2含量由于鐵素體形成而消耗，流經(jīng)原料進(jìn)料處的O2含量減少，引起軋制鐵鱗的最終氧化過(guò)程的減速，結(jié)果，如前所述，在煅燒粉末中產(chǎn)生異相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因而造成最終獲得的磁鐵的磁性能的惡化和變化。
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中消除了在煅燒粉末中產(chǎn)生的異相，從而獲得具有優(yōu)異磁性能的鐵素體磁鐵。
本發(fā)明中，因?yàn)檐堉畦F鱗在高溫形成鐵素體過(guò)程中，在傾斜轉(zhuǎn)窯中在原料進(jìn)料處的O2含量為8-10%的氣氛中，在初級(jí)氧化處理后由第二氧化處理在高達(dá)700℃的溫度下完全氧化，因此在煅燒粉末中不產(chǎn)生異相，最終得到的磁鐵的磁性能并無(wú)惡化，因此，使用基于本發(fā)明的煅燒材料(該煅燒材料被研磨至固定的粒徑)的Sr鐵素體磁鐵，在磁場(chǎng)中加壓，燒結(jié)，可獲得高性能的Sr鐵素體磁鐵，該磁鐵具有如下永久磁性能Br＝4.1-4.8(KG)，Hc＝3.0-3.5(KOe)，
(BH)max＝4.0-4.4(MGOe)和iHc＝3.1-3.6(KOe)。
本發(fā)明中，初級(jí)氧化處理前的軋制鐵鱗的研磨粒徑限制于20μm或更小，其原因在于，如果平均粒徑超過(guò)20μm，氧化處理費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，在隨后的第二氧化處理中，易于生成異相，而這在初級(jí)氧化處理后要花較長(zhǎng)時(shí)間研磨。
本發(fā)明中，初級(jí)氧化處理的溫度保持在600℃至900℃，因?yàn)楫?dāng)溫度低于600℃時(shí)，軋制鐵鱗中所含的FeO向Fe2O3的氧化反應(yīng)不充分，而當(dāng)溫度高于900℃時(shí)可能產(chǎn)生部分軋制鐵鱗的融熔或引起粗大晶粒生長(zhǎng)，而這由于在隨后的工藝處理中對(duì)研磨效率有不利影響或由于熱能損耗是不希望發(fā)生的。
初級(jí)氧化處理時(shí)間優(yōu)選0.1-1.5小時(shí)，因?yàn)楫?dāng)少于0.1小時(shí)的時(shí)候，初級(jí)氧化反應(yīng)不完全，而當(dāng)超過(guò)1.5小時(shí)的時(shí)候，由于燒結(jié)反應(yīng)有晶粒生長(zhǎng)。
本發(fā)明中，當(dāng)表示初級(jí)氧化處理之后的軋制鐵鱗向Fe2O3的氧化百分率時(shí)，可用下列化學(xué)式表示，當(dāng)軋制鐵鱗的量由M表示時(shí)，氧化百分率可由下式表示，其中軋制鐵鱗的氧化百分率可通過(guò)初級(jí)氧化處理后軋制鐵鱗的增量而計(jì)算得到。
本發(fā)明中，初級(jí)氧化處理后小于95%的氧化百分率不是優(yōu)選的，因?yàn)檐堉器[在隨后的第二氧化處理中也不能完全氧化，在煅燒粉末中可能產(chǎn)生異相。
FeO3-x+x/2·O2＝Fe2O3
(159.7-16x)g+16xg＝159.7g(其中，O2的重量為48g)氧化百分率＝ (總氧重量-氧化后的增重量)/(總氧重量)=(M/159.7×48) -M(159.7 - 16x)×16xM/159.7×48]]>本發(fā)明中傾斜轉(zhuǎn)窯的尺寸為長(zhǎng)15m-30m，內(nèi)徑1.0m-2.0m，原料進(jìn)料處的高度比煅燒粉末的排出處高，傾斜度優(yōu)選為傾選高度/轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度＝15/1000-40/1000。轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速優(yōu)選0.5rpm-3rpm。
本發(fā)明中，在傾斜轉(zhuǎn)窯中原料進(jìn)料處的氣氛中的氧含量限制在第二氧化處理中的8%-10%，其原因在于，若其小于8%，軋制鐵鱗不能完全氧化，若其超過(guò)10%，過(guò)量的空氣吹入傾斜轉(zhuǎn)窯，在轉(zhuǎn)窯中引起負(fù)壓。
第二氧化處理溫度限制在小于700℃，其原因在于若其達(dá)到700℃上的溫度區(qū)，引起鐵素體形成，這不同于軋制鐵鱗氧化反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)區(qū)。
煅燒溫度限制于1275℃-1300℃，其原因在于當(dāng)溫度低于1275℃時(shí)，在鐵素體形成過(guò)程中可能產(chǎn)生不完全增濃作用和晶體生長(zhǎng)，而在溫度高于1300℃時(shí)，可能造成高溫區(qū)的高O2消耗量，在原料進(jìn)料處的氣氛中的O2含量減少，從而引起軋制鐵鱗的不充分氧化。煅燒時(shí)間優(yōu)選15分鐘至1小時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的鐵素體磁鐵為了增進(jìn)在燒結(jié)時(shí)的增濃作用或改善磁性能，可能含有至少SiO2，Cr2O3，CaO，Al2O3，CoO和NiO之一作添加劑，用量為2%或更少。當(dāng)如TiO2，MgO，SiO2，Al2O3等雜質(zhì)含在軋制鐵鱗中時(shí)，預(yù)先須進(jìn)行磁分離或浮選。
實(shí)施例實(shí)施例1機(jī)械研磨具有如表2所示組分(wt%)的軋制鐵鱗至平均粒徑為15μm，于800℃在轉(zhuǎn)窯中在空氣中進(jìn)行初級(jí)氧化處理1小時(shí)，研磨至平均粒徑為2μm。此時(shí)，軋制鐵鱗的氧化百分率是95%。
然后，將與SrCO3摻混的該氧化鐵成粒，并在傾斜轉(zhuǎn)窯的原料進(jìn)料處的O2含量為9%的氣氛中于680℃進(jìn)行第二氧化處理(該轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)29m，內(nèi)徑1.8m，傾斜度(傾斜高度/轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度)為20/1000，轉(zhuǎn)速1.5rpm)，然后于1275℃在空氣中煅燒1小時(shí)以進(jìn)一步研磨，得平均粒徑為5μm。對(duì)煅燒粉末用X-射線衍射分析其組分，結(jié)果未檢測(cè)到異相(SrO·2Fe2O3)。
然后，在加入和混合作為添加劑的SiO20.45%和CaO0.65%后，精磨至平均粒徑0.75μm，在7.5KOe的平行磁場(chǎng)下以0.48T/cm2的壓力壓緊，然后于空氣中在1250℃下燒結(jié)1小時(shí)，得到Sr鐵素體磁鐵。所得的Sr鐵素體磁鐵的永久磁性示于表3。
表2
2比較實(shí)施例1機(jī)械研磨與實(shí)施例1相同的軋制鐵鱗至平均粒徑為15μm，在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行氧化處理，這時(shí)軋制鐵鱗的氧化百分率為95%。
然后，與實(shí)施例1相同，在將氧化鐵與SrCO3摻混成粒后，將混合物在傾斜轉(zhuǎn)窯中于空氣中在1305℃下煅燒1小時(shí)。這時(shí)，在轉(zhuǎn)窯的原料進(jìn)料處的氣氛中的O2含量為4%。對(duì)煅燒粉末用X-射線衍射分析其組分，結(jié)果檢測(cè)到5%或更多的異相(SrO·2Fe2O3)。
向得到的煅燒粉末中加入與實(shí)施例1相同的添加劑，在相同條件下制備Sr鐵素體磁鐵。所得的Sr鐵素作磁鐵的永久磁性示于表3。
表權(quán)利要求
1.一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中，研磨至平均粒徑20μm或更小的軋制鐵鱗于600-900℃在含O2的氣氛或空氣中進(jìn)行初級(jí)氧化處理，在將軋制鐵鱗的氧化百分率改變至95%或更高后，混入Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽，然后，將該混合物在傾斜轉(zhuǎn)窯中于高達(dá)700℃下在原料進(jìn)料處的O2含量為8-10%的氣氛下進(jìn)行第二氧化處理，然后在1275℃-1300℃煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中鐵素體磁鐵具有基本的組分摩爾比Fe2O3/Mo的n＝5.0-6.2(其中，MSr或Ba)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中鐵素體磁鐵含有至少SiO2，CaO，Al2O3，Cr2O3，CoO和NiO之一作為添加劑，其用量為基本組分的2%或更少。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中在傾斜轉(zhuǎn)窯中的煅燒于1275℃-1300℃下于氧化氣氛下進(jìn)行15分鐘至1小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中傾斜轉(zhuǎn)窯的傾斜高度/窯長(zhǎng)為15/1000-40/1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中傾斜轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為0.5rpm-3rpm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法。
文檔編號(hào)C04B35/64GK1101164SQ9410407
公開(kāi)日1995年4月5日 申請(qǐng)日期1994年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月28日
發(fā)明者濱村敦 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社