專利名稱：鐵氧體磁鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁鉛石相MFe12O19的鐵氧體型永磁鐵，其中的M＝Sr、Ba等，并且元素M由選自稀土元素或元素鉍的元素R部分替換，其中的元素Fe由至少一種過(guò)渡金屬T部分替換。
這類磁鐵公知具有很高的磁性，如日本專利申請(qǐng)JP10-149910或歐洲專利申請(qǐng)EP0905718或國(guó)際專利申請(qǐng)WO99/34379所述。
在這些專利申請(qǐng)中，鑭La通常用作M，鈷Co則用作R。
這類磁鐵的制造包括以下階段a)通過(guò)濕法形成分散體，或通過(guò)干法形成顆粒，以形成原料混合物；b)在高達(dá)1250℃的高溫煅燒混合物以形成渣塊(clinker)或耐火粘土，其中含有所需的磁鉛石相，所述的混合物以分散體的形式或以顆粒的形式引入煅燒爐；c)對(duì)渣塊進(jìn)行濕法研磨，直到得到的其中顆粒直徑為1μm左右的水分散體，形式為膏狀，具有70％的干提取物(extract)；d)所述膏狀物在壓力為30到50Mpa、定向磁場(chǎng)為1Tesla(特斯拉)的條件下濃縮并壓縮以形成一種各向異性的“壓坯”，其具有約87％的干提取物；e)干燥并將剩余的水除去后，燒結(jié)該壓坯；f)最后經(jīng)機(jī)加工形成確定形狀的磁鐵。其中的問(wèn)題上述現(xiàn)有磁鐵的主要問(wèn)題是成本很高。事實(shí)上，替換元素La和Co非常貴，鑭要比鍶貴許多，氧化鈷則比氧化鐵貴出200倍。
因此，本發(fā)明的目的在于通過(guò)提高其性能或降低其成本、或同時(shí)對(duì)這兩者起作用，來(lái)提高本發(fā)明磁鐵的性能/價(jià)格比。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的的方法，以及由該方法所獲得的磁鐵。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，制造鐵氧體型永磁鐵的方法，其中的磁鐵包含磁鉛石相，其分子式為M1-xRxFe12-yTyO19，并且M＝Ba、Sr、Ca、Pb，R＝Bi或稀土元素，T＝Mn、Co、Ni、Zn，x和y在0.05到0.5之間a1)在一種混合裝置，通常為間歇操作的混合器中形成與元素M、R、Fe和T相關(guān)的原料的粉狀混合物MP，這些元素通常以氧化物、碳酸鹽、氫氧化物等形式存在，粉狀混合物MP中包含預(yù)定量的水，典型地為后面形成顆粒階段所需的用量；a2)在典型為連續(xù)操作的制粒機(jī)中轉(zhuǎn)變成所述“壓坯”顆粒的混合物A，該階段中可能要加入一些水；b)用來(lái)將所述的“壓坯”顆粒煅燒成渣塊B，其中的磁鉛石基的分子式為M1-xRxFe12-yTyO19；c)用濕法研磨渣塊B，該研磨通常是在一種含水介質(zhì)中進(jìn)行以獲得一種非聚集的精細(xì)顆粒的平均粒徑小于1.2μm的均勻的分散體C；d)在定向磁場(chǎng)的條件下濃縮并壓縮所述的顆粒以形成一種各向異性的“壓坯”D，并可制成預(yù)定的形狀；e)用來(lái)燒結(jié)所述各向異性的壓坯以形成燒結(jié)元件E；f)最后可能還需要通過(guò)機(jī)加工將所述的燒結(jié)元件E做成預(yù)定的尺寸以形成最終的磁鐵F，本方法的特征在于1)在本方法的階段a1)，將一種干料混合物MS和一種均勻的流體分散體DF引入所述的混合裝置中以形成所述的混合物，其中的干料混合物MS對(duì)應(yīng)于元素M和Fe的所述原料，其中的所述原料流體分散體DF對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定量水中的R和T；2)在本方法的階段b)，所述壓坯顆粒A在所選溫度下煅燒預(yù)定的時(shí)間。
這樣在階段b)的最后就能形成渣塊B，該渣塊B的化學(xué)成分和尺寸都很均勻，其表觀密度在2.5到3.5之間，并容易在階段c)中研磨。
顯然，本發(fā)明方法是不同于現(xiàn)有的方法。事實(shí)上，申請(qǐng)人已對(duì)本發(fā)明方法和現(xiàn)有的方法進(jìn)行了比較。注意，這些不同會(huì)使最終形成的磁鐵在性能和/或制造成本上有很大的不同。下面提出了一些不同的假設(shè)，所觀察到的事實(shí)解釋如下A)本發(fā)明方法與現(xiàn)有的濕法工藝的比較在現(xiàn)有的方法中，原料分散體在水中形成，然后將形成的分散體直接引入煅燒爐，其通常是連續(xù)運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)爐，在爐的出口形成渣塊B。
在該方法中，被煅燒的分散體的化學(xué)成分非常均勻，因此渣塊B的化學(xué)成分也非常均勻；另一方面，煅燒最后所獲得的渣塊的尺寸差異很大，通常從0.5mm到10mm。
當(dāng)渣塊的TM-Tm(即最大尺寸與最小尺寸的差)低于其平均值(TM+Tm/2)時(shí)，渣塊的尺寸可認(rèn)為是均勻的。
申請(qǐng)人注意到，在階段c)的濕法研磨過(guò)程中，無(wú)法研磨該渣塊以形成顆粒尺寸均勻并且中心尺寸在1μm左右的顆粒C，因?yàn)槠涑叽绫韧ǔＴ?∶20之間甚至更高，小尺寸的顆粒比大尺寸的顆粒更容易碾碎。申請(qǐng)人注意到，該方法會(huì)形成超細(xì)顆粒，即尺寸低于0.3μm的顆粒。這些顆粒公知具有以下缺點(diǎn)-一方面，階段d)典型地以過(guò)濾方式進(jìn)行的濃縮成本很高，這是因?yàn)閾p失太多(很細(xì)的顆粒會(huì)被水帶走)，并且超細(xì)顆粒會(huì)阻塞過(guò)濾介質(zhì)從而使過(guò)濾或濃縮的時(shí)間變長(zhǎng)。
-另一方面，超細(xì)顆粒因?yàn)榇排继《荒鼙欢ㄏ虼艌?chǎng)方向化，這就使最終形成的磁鐵的剩磁Br太弱。
-此外，研磨這些超細(xì)顆粒所需的時(shí)間和能量都是成本的純粹浪費(fèi)。
B)本發(fā)明方法與現(xiàn)有的干法工藝進(jìn)行比較在現(xiàn)有的方法中，第一階段a1)包括粉狀混合物MP的形成，該粉狀混合物MP中包含最終磁鐵的所有成分以及階段a2)形成顆粒時(shí)所需的大部分水，然后在階段a2)將粉狀混合物MP轉(zhuǎn)變成壓坯顆粒A。為此，通常要采用一制粒器，一方面將粉狀混合物MP另一方面將顆粒形成過(guò)程中所需補(bǔ)充的水連續(xù)引入制粒器中，同時(shí)將連續(xù)形成的壓坯顆粒A取出?？梢钥闯?，所獲得的壓坯顆粒A通常為“球”形，其具有相對(duì)均勻的尺寸，其等效直徑通常在4mm到6mm之間。此外，在煅燒后可獲得渣塊B，其尺寸與引入煅燒爐的壓坯顆粒A大體相同。這樣的一種渣塊就可用不同的研磨時(shí)間來(lái)獲得分散體C，并且在過(guò)濾后所形成的膏狀物的顆粒尺寸分布要優(yōu)于濕法所獲得的那些，因其尺寸范圍更窄，更集中于1μm。
然而，通過(guò)這些調(diào)查申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁鐵中部分替換的元素的量很少時(shí)，該方法所獲得的現(xiàn)有技術(shù)的磁鐵并不具有最佳性能，其中的替換元素—元素R和T通常為L(zhǎng)a和Co。
事實(shí)上，在現(xiàn)有技術(shù)的工作框架內(nèi)，申請(qǐng)人研究了不同的鐵氧體，并特別使用SPD方法(單點(diǎn)檢測(cè)法)對(duì)各向異性Ha的磁場(chǎng)值進(jìn)行測(cè)量，該值是元素M及鐵氧體的替換程度x和y的函數(shù)?？蓞⒁?jiàn)Messrs.G.Asti和S.Rinaldi在1974年8月出版的Journal of Applied Physics第45卷第8號(hào)第3600到3610頁(yè)。
該方法由下述組成測(cè)出渣塊B的磁化值“m”，其是所加磁場(chǎng)H的函數(shù)；生成d2m/dH2對(duì)H的曲線圖各向異性Ha的磁場(chǎng)等于d2m/dH2單點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，其已被渣塊B以及測(cè)試1a到6c中磁鐵E或F的測(cè)量結(jié)果所證實(shí)，本方法能夠用磁鐵原料和各向同性材料如渣塊達(dá)到該Ha的值。
如舉例所示，申請(qǐng)人注意到無(wú)論其是相對(duì)更為各向同性的渣塊B，還是燒結(jié)后所獲得的相對(duì)更為各向異性的最終磁鐵(E或F)，其所獲得的Ha的值實(shí)際上相同，因此該Ha實(shí)際上是給定鐵氧體材料的渣塊的本質(zhì)屬性，該值獨(dú)立于方向和顆粒尺寸，并獨(dú)立于合成磁鉛石的階段b)之后的所有步驟。
因此，一旦形成了磁鉛石，該值Ha獨(dú)立于研磨、壓實(shí)、燒結(jié)過(guò)程并且一般也獨(dú)立于階段b)后各個(gè)過(guò)程所形成的微孔結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸，這一點(diǎn)有助于對(duì)所研究現(xiàn)象的理解。
此外，通過(guò)對(duì)不同材料及渣塊B不同制造工藝的Ha和最終磁鐵屬性(Br、HcJ以及磁滯循環(huán)的形狀因素)的比較，申請(qǐng)人提出本發(fā)明的假設(shè)-一方面，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)在一定的情況下，特別是在階段a)所謂濕法工藝形成元素混合物的情況下，由R和T替換的現(xiàn)有鐵氧體所形成磁鐵的最終屬性太弱，與相對(duì)較高的Ha的值無(wú)關(guān)。
-另一方面，申請(qǐng)人得出以下結(jié)論，即對(duì)于給定的磁鐵成分，其由M、R、T、x和y所確定，所謂的濕法工藝就能獲得最高的Ha值，這些值是在渣塊B被壓平至達(dá)到至少2.5的密度時(shí)測(cè)定的。
申請(qǐng)人假定在這些條件下，所獲得的Ha的最大值是給定磁鐵成分的最大本征值，其接近于相同成分單晶體的特性值。
此外，申請(qǐng)人認(rèn)為將給定工藝下所獲得的渣塊B的Ha與Ha的本征值進(jìn)行比較可以作為一種衡量渣塊化學(xué)均勻性或者其磁鉛石轉(zhuǎn)化程度的方法。
因此，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)特別是在階段a)由所謂現(xiàn)有的所謂干法工藝形成壓坯顆粒A的情況下，在考慮到鐵氧體的元素M、R和T的化學(xué)本性的情況下，渣塊的Ha相對(duì)于相同化學(xué)特性的所謂濕法工藝所獲得渣塊的Ha的本征值來(lái)說(shuō)顯得太低，其它方面特別煅燒條件都相同。因此，申請(qǐng)人據(jù)此提出假設(shè)由R和T替換后的鐵氧體磁鐵相對(duì)較低的性能可能是因?yàn)樗龌旌衔镂闯浞洲D(zhuǎn)變成磁鉛石相，干法工藝所獲得的渣塊的均勻性不夠，或者磁鉛石的化學(xué)成分不夠。下一個(gè)假設(shè)是這可能是因?yàn)閴号黝w粒A在一開(kāi)始進(jìn)入煅燒爐時(shí)，其化學(xué)成分的均勻性不夠。申請(qǐng)人沿著這一軌跡進(jìn)行探索，最終修改形成上述方法的階段a1)。
通過(guò)進(jìn)一步的工作，申請(qǐng)人還對(duì)本發(fā)明所獲得的壓坯顆粒A的煅燒進(jìn)行了研究，找到了本發(fā)明煅燒后渣塊的最佳密度。
事實(shí)上，在本發(fā)明壓坯顆粒的情況下，當(dāng)渣塊B的表觀密度da在2.5到3.5之間時(shí)，磁鐵的磁性較好。
為了對(duì)該區(qū)域進(jìn)行解釋，申請(qǐng)人提出下列假設(shè)，公知的是渣塊密度會(huì)隨著溫度和煅燒時(shí)間而升高-一方面，對(duì)于表觀密度2.5，渣塊具有均勻的化學(xué)成分，并且磁鉛石的含量太低，似乎鐵氧體化學(xué)反應(yīng)沒(méi)有完成；-另一方面，在表面密度為3.5時(shí)，渣塊變硬，并且為獲得相同的平均粒徑需要更長(zhǎng)的碾磨時(shí)間，結(jié)果形成了更多的超細(xì)顆粒，如上所述，其在這兩種情況下不會(huì)對(duì)磁鐵的最終磁性產(chǎn)生影響，而后者對(duì)最終磁性行為有影響。
因此，本申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)出了一種方法，其集中了現(xiàn)有技術(shù)這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)，并且該方法能形成一種尺寸和化學(xué)結(jié)構(gòu)高度一致并且磁鉛石相含量高的渣塊。
因此，本發(fā)明方法是兩種方法的組合，其一涉及要被煅燒的壓坯顆粒A的化學(xué)成分的一致性，由于壓坯顆粒A在煅燒過(guò)程中的尺寸和尺寸分布不會(huì)有什么改變，因此這一點(diǎn)也涉及煅燒后的渣塊B，其二涉及對(duì)壓坯顆粒A進(jìn)行煅燒的控制，這不僅是溫度還包括形成渣塊B的表觀密度，本申請(qǐng)人認(rèn)為這兩點(diǎn)是對(duì)磁鐵最終磁性及磁場(chǎng)各向異性Ha值進(jìn)行改進(jìn)的核心。
由于煅燒爐通常是連續(xù)運(yùn)行并且渣塊表觀密度da和煅燒溫度之間有一一對(duì)應(yīng)的相系，煅燒溫度還是煅燒爐、通常為氣體燃燒器加熱裝置所消耗燃料的函數(shù)，因此根據(jù)煅燒爐出口渣塊的表觀密度值來(lái)調(diào)節(jié)燃燒器的消耗。
大家都知道連續(xù)旋轉(zhuǎn)爐中溫度的測(cè)量通常是由光學(xué)高溫計(jì)進(jìn)行的，其相對(duì)來(lái)說(shuō)并不精確，要小于爐體每一部分空間或體積內(nèi)不均勻的溫度分布。因此，最好不采用這樣的溫度測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)爐體，即使仍使用溫度測(cè)量，特別是在連續(xù)實(shí)時(shí)核實(shí)爐體運(yùn)行穩(wěn)定性時(shí)。
如對(duì)比測(cè)試中所示的那樣，本發(fā)明方法的結(jié)果在磁鐵E和F的磁性上有著明顯地改進(jìn)，其它條件均相同，因此本申請(qǐng)人的假設(shè)毫無(wú)疑問(wèn)是有效的。


圖1示意性的展示了橫坐標(biāo)煅燒溫度T與縱坐標(biāo)所得渣塊B表觀密度da之間的關(guān)系，渣塊B其與壓坯顆粒A具有相同的化學(xué)成分.
圖2和3為曲線圖，其縱坐標(biāo)為分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的鐵氧體在20℃時(shí)的各向異性的磁場(chǎng)值Ha(單位為kA/m)，其中的R＝La、T＝Co、并且圖2中M＝Sr，圖3中M＝Ba，其橫坐標(biāo)為x和y的值，x通常等于y。
這些測(cè)量均取自濕法所獲得的渣塊，用均勻的混合物和煅燒條件足以形成完整的磁鉛石，因此對(duì)應(yīng)于Ha的最大值，通常所獲得的渣塊密度大于2.5。
圖4為本發(fā)明方法的主要階段的圖。
-階段a1)用來(lái)形成，典型地用間歇法不連續(xù)地形成將被?；姆蹱罨旌衔颩P。為此，在干式混合器1中先形成一種第一干料混合物MS，其通常為氧化物、碳酸鹽或氫氧化物、元素Fe和M(其通常為Sr或Ba)的載體；在攪拌的條件下將水、抗絮凝劑或分散劑“PEI”以及材料，通常為氧化物、碳酸鹽或氫氧化物、元素R(通常為L(zhǎng)a)和T(通常為Co)的載體引入分散混合器2以形成一個(gè)以流體分散體DF形式存在的第二流體混合物；此后，將干料混合物MS和流體分散體DF分批引入粉末混合型的混合器3中以形成粉狀混合物MP。
-階段a2)用來(lái)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的制粒機(jī)4中將粉狀混合物MP轉(zhuǎn)變成壓坯顆粒“A”，圖中用“白”圈表示；-階段b)用來(lái)在煅燒爐5中煅燒壓坯顆粒A以形成渣塊“B”，其在圖中用“黑”圈表示，煅燒爐5通常為傾斜布置并連續(xù)運(yùn)行；-階段c)用來(lái)研磨渣塊“B”，其通常包括在分散碾磨器6中進(jìn)行干法研磨階段和濕法研磨階段以獲得接近微米級(jí)的顆粒尺寸，以形成細(xì)顆粒的分散體“C”，或者在過(guò)濾后形成膏狀物。圖中僅展示出濕法研磨，研磨過(guò)程中可加入燒結(jié)階段e)所用的添加劑。
-階段d)用來(lái)壓縮和定向以形成定向的磁粒塊“D”。
-階段e)用來(lái)燒結(jié)以形成磁粒塊相互連接在一起的磁鐵塊“E”。
最后階段f)用來(lái)對(duì)最終形成的磁鐵F成形或機(jī)加工，圖中沒(méi)有示出。
圖5a到5c的示圖中，縱坐標(biāo)為磁性，其是橫坐標(biāo)含量Z的函數(shù)，單位為％，其表示例7到10和1c中替換后的鐵氧體替換的鐵氧體混合物中相對(duì)于未被替換的鐵氧體的百分?jǐn)?shù)。
圖5a所示為Hk/HcJ的協(xié)同效果，磁滯循環(huán)的“矩形”特性用％表示。
圖5b所示為縱坐標(biāo)各向異性磁場(chǎng)Ha沒(méi)有協(xié)同效果，其單位為kA/m。
圖5c所示為縱坐標(biāo)矯頑力HcJ的協(xié)同效果，其單位為kA/m。
圖6以綜合形式表示本發(fā)明的區(qū)域，縱坐標(biāo)為本發(fā)明燒結(jié)后所獲得的渣塊B(M＝Sr，R＝La，T＝Co)的各向異性磁場(chǎng)Ha，橫坐標(biāo)為其表觀密度da。
根據(jù)本發(fā)明，這兩個(gè)參數(shù)Ha和da可調(diào)整并決定磁鐵E的最終磁性-Ha必須盡可能的高，特別是用La和Co替換Sr的鐵氧體時(shí)更是如此，其優(yōu)選高于1670kA/m以獲得足夠的化學(xué)均勻性，即磁鉛石相的含量越高越好。虛線所示為試驗(yàn)中所獲得的最大值(Ha＝1830kA/m)，中央交叉區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)中渣塊的區(qū)域。
-表觀密度da必須在2.5到3.5之間低于2.5就意味著化學(xué)均勻性不夠，高于3.5就意味著研磨時(shí)間太長(zhǎng)，由此會(huì)形成過(guò)量的超細(xì)粉末。
圖7所示為磁化曲線(Br＝f(H))的一部分，其上標(biāo)有Hk和Hcj，以展示出矩形磁鐵曲線的Hk/Hcj的作用。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，所述流體分散體DF包括-水55到85重量％-元素R(以氧化物的形式表示)10到30重量％-元素T(以氧化物的形式表示)5到15重量％。
此外，所述流體分散體DF可包括一種抗絮凝劑或分散劑，其性質(zhì)和份量的選擇應(yīng)使所獲得的分散體具有足夠低的粘性以使分散體能流動(dòng)或從分散混合器2泵送出去；以及足夠的細(xì)度從而使元素R和T的顆粒或團(tuán)塊的平均尺寸小于25μm(采用相應(yīng)的濾網(wǎng)來(lái)測(cè)量)。
這種抗絮凝劑或分散劑在分散體中的重量含量通常在0.5到2％之間，即獲得均勻穩(wěn)定的分散流體所需的最小含量。
這些分散劑可通過(guò)靜電作用或通過(guò)位阻效應(yīng)作用，并且它們是公知的用來(lái)獲取礦粒的水分散體的試劑，特別是在油漆或油墨的領(lǐng)域中。這里可用陰離子聚合物(如聚丙烯酸銨鹽)或陽(yáng)離子聚合物(如用硝酸中和后的聚乙烯亞胺(PEI))。
根據(jù)本發(fā)明可將所述提供元素Fe和M的干料混合物MS以及所述提供元素R和T的流體分散體DF分批或連續(xù)引入所述混合器3中，所述每公斤干粉混合物MS引入0.1到0.2升的流體分散體DF。參見(jiàn)圖4。
流體分散體DF體積與干料混合物MS重量這一比值可確保磁鉛石相中鐵氧體形成時(shí)所需的化學(xué)成分以及形成階段a2中A所需水的總量。注意，粉狀混合物MP通常都保持粉末混合物的形式，即使其已含有粉狀混合物MP?；璧拇蟛糠炙帧?br> 所述的流體分散體DF在其被引到粉末混合器3之前都必須保持其細(xì)度和均勻性，為此，其優(yōu)選始終處于攪拌狀態(tài)以避免在元素R和T輸入時(shí)形成粉末沉淀。
階段b)中，煅燒爐5中所進(jìn)行的煅燒，其溫度優(yōu)選應(yīng)足夠高以在所選擇的時(shí)間內(nèi)形成磁鉛石相從而使密度在2.7到3.1，優(yōu)選在2.75到3之間。該值能夠在盡可能高的產(chǎn)量或磁鉛石的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)量或水平和盡可能低的表觀密度之間獲得一個(gè)良好的兼顧，這兩者都可減少研磨時(shí)間提高生產(chǎn)率，限制鐵氧體渣塊研磨中形成的超細(xì)顆粒的量。
煅燒優(yōu)選在氧氣顯著過(guò)量，其氧氣分壓大于0.1大氣壓的條件進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，可對(duì)元素M、R、T以及x和y的值進(jìn)行選擇，以便在階段b)的最后，所述渣塊B的各向異性值磁場(chǎng)Ha在20℃時(shí)通常至少為1592kA/m，并且優(yōu)選大于1671kA/m。
更為優(yōu)選的是，對(duì)元素M、R、T以及x和y的值進(jìn)行選擇，以便在階段b)的最后，所述渣塊的各向異性磁場(chǎng)值Ha在20℃時(shí)至少為1711kA/m。為此，優(yōu)選選擇Sr鐵氧體而不是Ba鐵氧體。
然而，當(dāng)鐵氧體的分子式為M1-xRxFe12-yTyO19，其中M＝Sr、R＝La、T＝Co時(shí)，申請(qǐng)人所選擇的x和y在0.10到0.35，優(yōu)選在0.15到0.25之間，x通常等于y，盡管x、y的值再高一些時(shí)，Ha的值還可能會(huì)再高一些，如圖2、3所示。實(shí)際上，這里應(yīng)該注意，根據(jù)本申請(qǐng)人觀察所得，所獲得的鐵氧體磁鐵E或F的最佳磁性并非如預(yù)期那樣位于高x、y值的情況下，如x和y＞0.35時(shí)圖2和3顯示Ha達(dá)到最大，而是在x、y接近0.2時(shí)。為了解釋這一現(xiàn)象，本申請(qǐng)假設(shè)至少根據(jù)本方法，為了提高x和y的值，煅燒過(guò)程中初級(jí)混合物轉(zhuǎn)變成磁鉛石的產(chǎn)率必然會(huì)變低。因此，x、y的區(qū)域在0.15到0.25時(shí)為最佳區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明的假設(shè)，該區(qū)域在越高越好的各向異性磁場(chǎng)值Ha和初級(jí)混合物轉(zhuǎn)變成磁鉛石的產(chǎn)率之間形成了一個(gè)最佳的兼顧，這里，Ha隨著x、y的增加而增加，產(chǎn)率隨著x、y的增加而減少。
在本發(fā)明方法的步驟d)中，所述顆粒可在30-50Mpa的壓力下、在定向磁場(chǎng)為1Tesla(特斯拉)的條件下進(jìn)行壓縮以形成各向異性的壓坯D。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，本發(fā)明方法中可以1)分子式為MFe12O19的鐵氧體渣塊B’，提供一種未替換的鐵氧體；2)其與本發(fā)明分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的鐵氧體渣塊B在本發(fā)明方法的階段c)中混合，以獲得成本低、性價(jià)比更高的永磁鐵。
在渣塊B和B’的混合物中，分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的渣塊B的質(zhì)量比例z可在0.20到0.80，優(yōu)選在0.30到0.70之間。
對(duì)所述分子式為MFe12O19的渣塊B’應(yīng)采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，只要煅燒最后的表觀密度在2.5到3.5之間。
如實(shí)施例和圖5a和5c所示，出乎意料地并且至今原因不明地，考慮到特定磁性的協(xié)同效果，特定磁性明顯好于混合定律及其線性插值所形成的磁鐵的磁性。因此本方法是進(jìn)一步提高本發(fā)明鐵氧體磁鐵性/價(jià)比的補(bǔ)充方法。
如上所述，煅燒階段b)最好根據(jù)此階段b)最后所獲得的渣塊B的表觀密度來(lái)進(jìn)行，特別是煅燒溫度。
本發(fā)明的另一目的是一種用這種制造本發(fā)明永磁鐵的方法來(lái)制造鐵氧體粉末。其中在階段b)的最后，所述渣塊B被減小成粉末，其中的階段c)到f)取消。
本發(fā)明的另一目的是通過(guò)本發(fā)明方法，特別是用磁場(chǎng)各向異性Ha至少等于1711kA/m，優(yōu)選1751kA/m，更為優(yōu)選1791kA/m甚至是超過(guò)1830kA/m的永磁鐵來(lái)構(gòu)成永磁鐵E或F。
本發(fā)明的另一目的是通過(guò)本發(fā)明的方法來(lái)獲得電機(jī)。
實(shí)施例測(cè)試的一般說(shuō)明下面共進(jìn)行6組測(cè)試(測(cè)試號(hào)為1a、1b、1c到6a、6b和6c)和4組補(bǔ)充測(cè)試(測(cè)試號(hào)7到10)，它們?cè)诨瘜W(xué)成分或燃燒溫度有所不同。
對(duì)于每一組測(cè)試，都從相同的、提供元素Fe、M、R和T的原料開(kāi)始并制造出3種具有相同化學(xué)成分的混合物。
-根據(jù)本發(fā)明方法的全部或部分測(cè)試1c、3c和5c是根據(jù)本發(fā)明，測(cè)試2c、4c和6c是根據(jù)本發(fā)明的一部分；-根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)濕法1a到6a；-根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)干法1b到6b；對(duì)于同一測(cè)試組，其在階段b)時(shí)，以相同條件形成渣塊B，特別是煅燒溫度相同。
圖4在總體上對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行了基本描述。
原料在所有的實(shí)施例中，都是從市場(chǎng)上可以買到的原料開(kāi)始的，這些原料對(duì)于特定的元素來(lái)說(shuō)為氧化物；對(duì)于其它元素來(lái)說(shuō)是碳酸鹽-Fe為Fe2O3-元素M為SrCO3或BaCO3-元素R為L(zhǎng)a2O3-元素T為Co3O4。
所用氧化鐵Fe2O3的表面積為3到4m2/g、表觀體積密度為0.6、顆粒尺寸為0.7μm(費(fèi)歇爾測(cè)試)。
Sr和Ba的碳酸鹽的重量純度高于98％，體積密度為0.6，顆粒尺寸為1μm(費(fèi)歇爾測(cè)試)。
La和Co的氧化物的重量純度高于至少99％，顆粒尺寸小于1μm(費(fèi)歇爾測(cè)試)。
考慮到其化學(xué)成分，下面的鐵氧體即為M1-xRxFe12-yTyO19其中的M＝Sr(測(cè)試組1到4及測(cè)試7到10)或Ba(測(cè)試組5和6)，x＝y(tǒng)＝0.2或0.3。
方法考慮到階段a1)，對(duì)于本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的干法測(cè)試來(lái)說(shuō)，粉狀混合物MP在商標(biāo)為EIRICH的混合器3中形成，具體參數(shù)如下在旋轉(zhuǎn)速率為800轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，在12分鐘內(nèi)混合400kg的批料，在400轉(zhuǎn)/分鐘的情況混合7分鐘完成。
但是在本發(fā)明的方法中，如圖4所示，首先對(duì)應(yīng)于元素Fe和M形成粉末狀的干料混合物MS，對(duì)應(yīng)于元素R(＝La)和T(＝Co)形成流體分散體DF，并且將它們以每公斤干料混合物MS配0.17升流體分散體DF的比例引入混合器3中。
另一方面，在現(xiàn)有的干法操作下，對(duì)應(yīng)于元素Fe、M、R和T的粉末與形成流體分散體DF時(shí)相同的水量即混合物總重量14％的水一起引入混合器3中。
考慮到階段a2)，粒化操作都在一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的?；髦羞M(jìn)行并以每小時(shí)約400kg的速率生產(chǎn)出壓坯顆粒。實(shí)際操作中，將粉狀混合物MP以400kg/小時(shí)的速率、?；盟?L/小時(shí)的速率連續(xù)引入，同時(shí)連續(xù)取出所形成的顆粒。
在所謂的現(xiàn)有技術(shù)濕法的工藝條件下，對(duì)應(yīng)于元素Fe、M、R和T的材料如下面試驗(yàn)的詳細(xì)說(shuō)明那樣在水中分散。
考慮到階段b)的煅燒對(duì)于每組測(cè)試來(lái)說(shuō)，都使用相同的、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)爐5，其平均滯留時(shí)間為30分鐘，對(duì)于同一組對(duì)比試驗(yàn)，其采用相同的實(shí)驗(yàn)條件。本爐用氣體加熱，14米長(zhǎng)，其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)每小時(shí)生產(chǎn)800kg渣塊。
所獲得的渣塊密度根據(jù)各組煅燒溫度的不同而不同，每組的溫度都在爐體的同一位置測(cè)出試驗(yàn)分別在1180℃(組1和3)、1185℃(組5)、1260℃(組4)、1265℃(組2)、1270℃(組6)下進(jìn)行。
在按照本發(fā)明方法和現(xiàn)有技術(shù)干法的情況下，將階段a2)所形成的壓坯顆粒引入煅燒爐中；而在現(xiàn)有技術(shù)濕法的情況下，則將所獲得的分散體直接引入煅燒爐中。
考慮到階段c)，任何情況下都要對(duì)渣塊C進(jìn)行研磨。首先在離心磨中干燥，直到顆粒尺寸達(dá)到2μm為止(費(fèi)歇爾測(cè)試)，然后在濕法中在一個(gè)球磨中(6mm鋼球)研磨所需時(shí)間以獲得平均粒徑為0.8μm(費(fèi)歇爾測(cè)試)的顆粒，送去研磨的水分散體含有重量百分比為34％的水。
每項(xiàng)試驗(yàn)的研磨時(shí)間都要記錄下來(lái)參見(jiàn)試驗(yàn)結(jié)果。
在濕法中，加入的添加劑為1重量％的CaSiO3和1重量％的SrCO3，其百分?jǐn)?shù)是相對(duì)于100％物質(zhì)的渣塊。
考慮到階段d)，階段c)所獲得的基粒在40MPa的壓力下、在0.8Tesla(特斯拉)的定向磁場(chǎng)下進(jìn)行壓縮。所獲得的柱塊仍含有12％的水，其在80℃烘爐中干燥。
考慮到階段e)，將所獲得的塊置于電爐中在1250℃的溫度下、在空氣中、在大氣壓下燒結(jié)4個(gè)小時(shí)。
本試驗(yàn)的特別說(shuō)明在化合物中，所有的百分比都是重量％。
第一組測(cè)試生產(chǎn)分子式為Sr1-xLaxFe12-yCoyO19的鐵氧體，其中x，y＝0.3
測(cè)試1a 測(cè)試1b 測(cè)試1c(本發(fā)明)*階段a1)所形成 濕法混合干法混合 1)流體分散體DF的混合物Fe2O333.6％Fe2O384.0％ La2O322％SrCO33.7％ SrCO39.3％ Co3O411％La2O31.8％ La2O34.5％ PEI2％Co3O40.9％ Co3O42.2％ 水65％水60.0％ +水(粉末混合 2)干料混合物MS物的14％)＝混合 Fe2O390.0％物MPSrCO310.0％＝混合物MP(本發(fā)明)*階段a2)的?；?------ 水1％ 水1％*階段b)的煅燒 1180℃ 1180℃ 1180℃*階段c)的研磨 14 8 10(小時(shí))注-PEI為硝酸中和過(guò)的聚乙烯亞胺-混合物MP為每kg的混合物MS配0.17升的分散體DF。
第二組測(cè)試其與上一組測(cè)試的唯一區(qū)別在于煅燒溫度測(cè)試2a測(cè)試2b測(cè)試2c*階段b)的煅燒 1265℃1265℃1265℃第三組測(cè)試生產(chǎn)分子式為Sr1-xLaxFe12-yCoyO19的鐵氧體，其中x，y＝0.2
測(cè)試3a 測(cè)試3b 測(cè)試3c(本發(fā)明)*階段a1)所形成 濕法混合 干法混合 1)流體分散體DF的混合物Fe2O334.0％ Fe2O385.0％ La2O316％SrCO34.2％SrCO310.6％ Co3O48％La2O31.2％ La2O32.9％ PEI1％Co3O40.6％ Co3O41.5％ 水75％水60.0％ +水(粉末混合 2)干料混合物MS物的14％)＝混合 Fe2O390.0％物MP SrCO310.0％＝混合物MP(本發(fā)明)*階段a2)的?；? ------ 水1％ 水1％*階段b)的煅燒 1180℃ 1180℃ 1180℃*階段c)的研磨 14 810(小時(shí))注-PEI為經(jīng)硝酸中和過(guò)的聚乙烯亞胺-混合物MP為每kg的混合物MS配0.16升的分散體DF。
第四組測(cè)試其與上一組測(cè)試的唯一區(qū)別在于煅燒溫度測(cè)試4a測(cè)試4b測(cè)試4c*階段b)的煅燒 1260℃1260℃1260℃第五組測(cè)試生產(chǎn)分子式為Ba1-xLaxFe12-yCoyO19的鐵氧體，其中x，y＝0.3
測(cè)試5a 測(cè)試5b 測(cè)試5c(本發(fā)明)*階段a1)所形成 濕法混合 干法混合 1)流體分散體DF的混合物Fe2O332.6％ Fe2O381.4％ La2O321％BaCO34.8％BaCO312.1％ Co3O410％La2O31.7％ La2O34.3％ PEI2％Co3O40.9％ Co3O42.2％ 水67％水60.0％ +水(粉末混合 2)干料混合物MS物的14％)＝混合 Fe2O387.0％物MP BaCO313.0％＝混合物MP(本發(fā)明)*階段a2)的?；? -----水1％ 水1％*階段b)的煅燒1180℃ 1180℃ 1180℃*階段c)的研磨14 810(小時(shí))注-PEI為硝酸中和過(guò)的聚乙烯亞胺-混合物MP為每kg的混合物MS配0.17升的流體分散體DF。
第六組測(cè)試其與上一組測(cè)試的唯一區(qū)別在于煅燒溫度測(cè)試5a測(cè)試5b測(cè)試5c*階段b)的煅燒溫 1270℃1270℃1270℃度測(cè)試結(jié)果每項(xiàng)測(cè)試都要進(jìn)行如下測(cè)量A)考慮到階段b)所獲得的渣塊B，在煅燒爐的出口-測(cè)量各向異性的磁場(chǎng)Ha(kA/m)-測(cè)量表觀密度da-測(cè)量渣塊的尺寸(當(dāng)量直徑)，其最小值Tm和最大值TM，單位mm。
B)考慮到階段e)燒結(jié)后所獲得的磁鐵E-測(cè)量各向異性的磁場(chǎng)Ha(kA/m)-測(cè)量矯頑力Hcj(kA/m)-測(cè)量剩磁Br(T)-通過(guò)比例Hk/HcJ測(cè)量磁滯循環(huán)的矩形度。
這些測(cè)量都是在MPS磁滯曲線記錄儀上進(jìn)行的，只有各向異性的磁場(chǎng)Ha除外，其是根據(jù)Vienna Technical University(奧地利)的M.RolandGrossinger提出的SPD技術(shù)測(cè)量的。所有的測(cè)量值都在20℃的溫度下給出。第一組測(cè)試測(cè)試1a 測(cè)試1b 測(cè)試1c(本發(fā)明)渣塊B各向異性的磁場(chǎng)Ha 1830 1552 1830表觀密度 2.8 2.22.8表面直徑 0.3-12 4.2-5.34.1-5.1最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha 1815 1560 1830矯頑力HcJ 358 318358剩磁Br0.40 0.39 0.42矩形度(Hk/HcJ％) 87 80 92注意測(cè)試1a和(本發(fā)明的)1c的各向異性的磁場(chǎng)Ha都很高，該值接近于圖2中“理論”曲線當(dāng)x＝0.3時(shí)的值。
申請(qǐng)人認(rèn)為，測(cè)試1a中磁鐵比測(cè)試1c中磁鐵性能差的原因是渣塊顆粒尺寸分布的范圍過(guò)寬其顆粒的當(dāng)量直徑在1∶40的范圍內(nèi)變化，因此研磨會(huì)形成過(guò)量的超細(xì)顆粒，這些超細(xì)顆粒在階段d)中無(wú)法對(duì)其定向。另一方面，測(cè)試1b中磁鐵比測(cè)試1c中磁鐵性能差的原因是化學(xué)成分的均勻性差，如果對(duì)測(cè)試1b和1c的Ha和表觀密度進(jìn)行比較，就可以發(fā)現(xiàn)1b的這兩個(gè)值都遠(yuǎn)低于1c的這兩個(gè)值。
可以發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)過(guò)程并不會(huì)對(duì)Ha的值帶來(lái)多少改變，因此渣塊的Ha的值實(shí)際上可以認(rèn)為與最終磁鐵的Ha相同。第二組測(cè)試測(cè)試2a測(cè)試2b測(cè)試2c(本發(fā)明)渣塊各向異性的磁場(chǎng)Ha1830 1632 1830表觀密度3.8 2.8 3.8表面直徑1.2-124.0-5.2 4.0-5.1最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha1830 1616 1847矯頑力HcJ 358 326 358剩磁Br 0.41 0.42 0.41矩形度(Hk/HcJ％)828787這些測(cè)試中沒(méi)有一項(xiàng)測(cè)試具有優(yōu)化的性能在測(cè)試2a和2c的情況下，所獲得的表觀密度太高，從而使研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(18個(gè)小時(shí))，毫無(wú)疑問(wèn)這將形成過(guò)量的超細(xì)顆粒。至于測(cè)試2b，其稍好于測(cè)試2a，但其化學(xué)成分仍缺乏均勻性。本發(fā)明方法排除了過(guò)高的煅燒溫度，過(guò)度的煅燒溫度會(huì)形成表觀密度過(guò)高的渣塊。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，只有在渣塊的值相對(duì)較低時(shí)(測(cè)試2b)，Ha的值才會(huì)在煅燒溫度升高時(shí)略微有所升高。第三組測(cè)試測(cè)試3a 測(cè)試3b 測(cè)試3c(本發(fā)明)渣塊B各向異性的磁場(chǎng)Ha 1735 1552 1735表觀密度 2.8 2.22.8表面直徑 0.5-11 4.3-5.24.0-5.1最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha 1727 1544 1727矯頑力HcJ 342 318342剩磁Br0.40 0.39 0.42矩形度(Hk/HcJ％) 85 82 93對(duì)第一組測(cè)試所進(jìn)行的說(shuō)明同樣也適用于第三組測(cè)試，測(cè)試3c稍好于測(cè)試1c。第四組測(cè)試測(cè)試4a 測(cè)試4b 測(cè)試4c(本發(fā)明)渣塊各向異性的磁場(chǎng)Ha 1735 1608 1735表觀密度 3.8 2.83.8表面直徑 1.2-12 4.0-5.24.0-5.1最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha 1727 1830 1727矯頑力HcJ 342 326342剩磁Br0.40 0.42 0.41矩形度(Hk/HcJ％) 83 86 86第二組測(cè)試所進(jìn)行的說(shuō)明同樣也適用于第四組測(cè)試，這兩組測(cè)試的結(jié)果之間沒(méi)有什么區(qū)別。第五組測(cè)試測(cè)試5a 測(cè)試5b 測(cè)試5c(本發(fā)明)渣塊各向異性的磁場(chǎng)Ha 1568 1432 1568表觀密度 2.8 2.22.8表面直徑 0.4-12 4.2-5.24.1-5.3最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha 1568 1448 1560矯頑力HcJ 279 255279剩磁Br0.41 0.40 0.43矩形度(Hk/HcJ％) 85 82 92對(duì)第一組測(cè)試所進(jìn)行的說(shuō)明同樣也適用于第五組測(cè)試。
測(cè)試5c要差于測(cè)試1c，因?yàn)槿鐖D2和3所示，對(duì)于相同的x、y值，Ba鐵氧體的各向異性的磁場(chǎng)在本質(zhì)上要低于Sr鐵氧體的各向異性。第六組測(cè)試測(cè)試6a 測(cè)試6b測(cè)試6c(本發(fā)明)渣塊各向異性的磁場(chǎng)Ha 1568 1472 1568表觀密度 3.8 2.8 3.8表面直徑 1.2-12 4.0-5.2 4.0-5.1最終的磁鐵各向異性的磁場(chǎng)Ha 1568 1472 1560矯頑力HcJ 279 263 279剩磁Br0.41 0.40 0.43矩形度(Hk/HcJ％) 80 8485第二組測(cè)試的說(shuō)明同樣也適用于第六組測(cè)試。然而如第五組測(cè)試所示，該組測(cè)試的性能要差于第二組測(cè)試，因?yàn)槠溆肂a替換了Sr。
測(cè)試總結(jié)一方面，本發(fā)明的組合方式是一種用來(lái)形成其化學(xué)成分、尺寸都很均勻的顆粒，其中的煅燒條件可在預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成一定的密度，因此本發(fā)明組合方式的結(jié)果在替換后的鐵氧體的情況下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)所獲得的結(jié)果。
另一方面，本發(fā)明分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的替代鐵氧體在x、y接近于0.2的區(qū)域內(nèi)具有最優(yōu)的磁鐵性能，其它幾組x、y＝0.1的測(cè)試，其結(jié)果比x、y＝0.2所獲得的結(jié)果要差一些。
鐵氧體混合物的測(cè)試在本組測(cè)試中，先制備好第一種膏狀或含水的分散體，其在階段c)的最后形成，對(duì)應(yīng)于測(cè)試1c(M＝Sr，R＝La，T＝Co并且x＝y(tǒng)＝0.3，即替換上La和Co的Sr鐵氧體)，再制備好第一種膏狀或含水的第二渣塊B’分散體，其在階段c)的最后形成，對(duì)應(yīng)于另一測(cè)試7(M＝Sr，x＝y(tǒng)＝0，即未替換的Sr鐵氧體)。
這兩種膏狀混合物以z為函數(shù)制成，即根據(jù)下面測(cè)試8至10中分子式為Sr1-xLaxFe12-yCoyO19的第一渣塊B在渣塊B和B’的混合物(Sr1-xLaxFe12-yCoyO19的+SrFe12O19)中的質(zhì)量比例來(lái)制造。然后，進(jìn)行階段d和后面的操作以獲得磁鐵，其特性根據(jù)以前的測(cè)試方法測(cè)出測(cè)試 7 8 9 101c(前述)Z(渣塊B的百分?jǐn)?shù)％) 0 25 50 75100磁場(chǎng)的各向異性Ha 1512159216711751 1830矯頑力HcJ268 291 321 337 344剩磁Br 0.420.420.420.42 0.42矩形度(Hk/HcJ％) 80 87 93 9392結(jié)論如圖5a和5c所示，在采用替換型鐵氧體和非替換型鐵氧體的混合物后，HcJ和Hk/Hcj的值要好于混合原理所預(yù)期的值。因此，在考慮到鐵氧體中替換成分(La和Co)的高成本后，本發(fā)明的低成本也可獲得同樣的性能水平。本發(fā)明的實(shí)施方式最好是根據(jù)本發(fā)明的制造完成并加入一些價(jià)值。本發(fā)明方法還能制造出這樣的磁鐵，該磁鐵中的貴重材料(用La和Co替換的鐵氧體)被相對(duì)較便宜的材料(未替換的鐵氧體)“稀釋”，而最終所獲得的磁鐵性能的降低卻非常有限，這一點(diǎn)完全是出乎意料的。
本發(fā)明的實(shí)施方式可應(yīng)用到性/價(jià)比相對(duì)于單個(gè)性能而言更為重要的場(chǎng)合。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)首先，本發(fā)明公開(kāi)了一種制造替換型鐵氧體的通用方法，其適用于分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的所有鐵氧體。
其次，本發(fā)明展示出如何對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的公知的制造方法進(jìn)行改進(jìn)從而更好地利用那些本質(zhì)性能隨著元素M、R和T的性質(zhì)的改變而改變的鐵氧體，從而能獲得具有最優(yōu)磁鐵性能的鐵氧體。
此外，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明方法實(shí)際上僅使用了本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)公知的設(shè)備和方法，從而不需什么特定的投資就能生產(chǎn)出本發(fā)明的鐵氧體，本發(fā)明方法所用的裝置就是生產(chǎn)鐵氧體型磁鐵所通用的裝置。
還有，本發(fā)明制造的成本低，而其它都與現(xiàn)有技術(shù)一樣。事實(shí)上，由于煅燒條件相對(duì)于過(guò)去的使用條件其要求更低(溫度更低、時(shí)間更短)，因此本發(fā)明方法中的階段b)相對(duì)于傳統(tǒng)方法更為經(jīng)濟(jì)。這一點(diǎn)同樣適用于研磨階段，即階段c)，本發(fā)明可以以更短的研磨時(shí)間獲得預(yù)定的顆粒尺寸，其通常為0.8μm，并且由于其密度范圍處于一個(gè)預(yù)定的區(qū)域內(nèi)，因此能夠獲得燒結(jié)渣塊。
還有，本發(fā)明披露了分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的替換型鐵氧體的意義，盡管根據(jù)圖2和圖3中各向異性磁場(chǎng)Ha的值，x和y的數(shù)值應(yīng)高于0.35，但是當(dāng)x和y的值在0.2±0.1優(yōu)選為0.2±0.05這個(gè)區(qū)域時(shí)，鐵氧體具有最佳性能，這里M＝Sr、R＝La并且T＝Co。
最后，本發(fā)明用更為“經(jīng)濟(jì)”的具有非替換鐵氧基的渣塊來(lái)“稀釋”“貴重”的具有替換型鐵氧基的渣塊，因此能夠以較低的成本獲得幾乎同樣的磁鐵性能。
因此，總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于給定的分子式M1-xRxFe12-yTyO19來(lái)說(shuō)，本發(fā)明能夠提供最佳的性/價(jià)比，其在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有有益的效果。
附圖標(biāo)記列表1 干法混合器2 液態(tài)分散器3 粉末混合器4 制粒器5 煅燒爐6 渣塊研磨分散器
權(quán)利要求
1.一種制造鐵氧體型永磁鐵的方法，其中的磁鐵包含磁鉛石相，其分子式為M1-xRxFe12-yTyO19，其中M＝Ba、Sr、Ca或Pb，R＝Bi或稀土族元素，T＝Mn、Co、Ni、Zn，x和y在0.05到0.5之間，其中a1)在一種混合裝置，通常為間歇操作的混合器(3)中形成與元素M、R、Fe和T相關(guān)的原料的粉狀混合物MP，這些元素通常以氧化物、碳酸鹽、氫氧化物形式存在，粉狀混合物MP中包含預(yù)定量的水，典型地為后面形成顆粒階段所需的用量；a2)在典型為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的制粒機(jī)(4)中轉(zhuǎn)變成壓坯顆粒A，該階段中可能要加入一些水；b)將所述的壓坯顆粒在煅燒爐(5)中煅燒成渣塊B，其具有分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的磁鉛石基相；c)濕法研磨所述渣塊，該研磨通常在分散裝置(6)中在含水介質(zhì)中進(jìn)行，以獲得一種解聚的精細(xì)顆粒的平均顆粒尺寸小于1.2μm的均勻的分散體C；d)在定向磁場(chǎng)的條件下濃縮并壓縮所述的顆粒以形成一種各向異性的、可以操控的、具有預(yù)定形狀的壓坯D；e)燒結(jié)所述各向異性的壓坯D以形成燒結(jié)元件E；f)通?？赡苓€需要通過(guò)機(jī)加工將所述的燒結(jié)元件E做成預(yù)定的尺寸，本方法的特征在于1)在本方法的階段a1)，將一種通常在干式混合機(jī)(1)中形成的粉末干料混合物MS和一種均勻的通常在分散裝置(2)中形成的原料的流體分散體DF引入所述的混合裝置(3)中以形成所述的混合物MP，其中的粉末干料混合物MS對(duì)應(yīng)于所述與元素M和Fe相關(guān)的原料，其中所述原料的流體分散體DF與通常在所述預(yù)定量水中的元素R和T相關(guān)；2)在本方法的階段b)，所述壓坯顆粒A在所選溫度下煅燒預(yù)定的時(shí)間，這樣在階段b)的最后，在煅燒爐(5)的出口形成渣塊B，該渣塊B的化學(xué)成分和尺寸都很均勻，其表觀密度在2.5到3.5之間，并且其在階段c)中很容易研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的流體分散體包括-水55到85重量％-以氧化物的形式表示的元素R10到30重量％-以氧化物的形式表示的元素T5到15重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述流體分散體DF包含一種抗絮凝劑或分散劑，從而使所獲得的分散體具有很低的粘性和非常精細(xì)的分散，與元素R和T相關(guān)的顆?；驁F(tuán)塊的平均尺寸小于25μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述流體分散體DF包含的所述抗絮凝劑或分散劑的重量在0.5到2％之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)的方法，其中將所述粉末干料混合物MS以及所述流體分散體DF引入所述混合器(3)中，所述每公斤干粉混合物MS中引入0.1到0.2升的所述流體分散體DF。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一項(xiàng)的方法，其中在階段b)，煅燒進(jìn)行的溫度和時(shí)間應(yīng)使所形成的渣塊的表觀密度da在2.7到3.1之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述煅燒進(jìn)行的溫度和時(shí)間應(yīng)使所形成的渣塊的表觀密度da在2.75到3之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的方法，其中對(duì)元素M、R、T以及x和y的值進(jìn)行選擇，以便在階段b)的最后，所述渣塊B的各向異性磁場(chǎng)值Ha在20℃時(shí)至少等于1592kA/m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對(duì)元素M、R、T以及x和y的值進(jìn)行選擇，以便在階段b)的最后，所述渣塊B的各向異性磁場(chǎng)值Ha在20℃時(shí)至少等于1671kA/m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9任一項(xiàng)的方法，其分子式M1-xRxFe12-yTyO19中，選擇M＝Sr、R＝La、T＝Co。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10任一項(xiàng)的方法，其分子式M1-xRxFe12-yTyO19中，選擇x＝y(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11任一項(xiàng)的方法，其中x和y在0.10到0.35之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，x和y在0.15到0.25之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13任一項(xiàng)的方法，其中在階段d)處，所述顆粒在30-50Mpa的壓力下、在定向磁場(chǎng)為1Tesla的條件下進(jìn)行壓縮。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14任一項(xiàng)的方法，其中1)提供一種分子式為MFe12O19的渣塊B’；2)將其與所述分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的渣塊B通常在階段c)中混合，以獲得成本更低、性價(jià)比更好的永磁鐵。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在兩種渣塊B和B’的混合物中，分子式為M1-xRxFe12-yTyO19的渣塊B的重量比例z可在0.20到0.80之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中重量比例z在0.30到0.70之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17任一項(xiàng)的方法，其中所述分子式為MFe12O19的渣塊B’的表觀密度在2.5到3.5之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18任一項(xiàng)的方法，其中煅燒階段b)、特別是煅燒溫度，根據(jù)此階段b)最后所獲得的渣塊的表觀密度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
20.一種利用權(quán)利要求1到14任一項(xiàng)制造永磁鐵的方法來(lái)制造一種鐵氧體粉末的方法，其在階段b)的最后，所述渣塊B被減小成粉末，并且取消其中的階段c)到f)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)的方法所獲得鐵氧體永磁鐵。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的永磁鐵，其各向異性的磁場(chǎng)至少等于1711kA/m。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的永磁鐵，其各向異性的磁場(chǎng)至少等于1751kA/m。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的永磁鐵，其各向異性的磁場(chǎng)至少等于1791kA/m。
25.一種包含權(quán)利要求21到24任一項(xiàng)的磁鐵的電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造分子式為M
文檔編號(hào)H01F1/08GK1402696SQ00816491
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2000年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者P·特納伍德, E·布蘭杜 申請(qǐng)人:尤吉馬格股份有限公司