一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及永磁材料领域，更具体地说，涉及一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁及 其制备方法，该锶钙永磁铁氧体磁铁广泛应用于汽车、家用电器或电动工具等领域。
【背景技术】
[0002] 六角晶型磁铅石永磁铁氧体磁铁是由二价阳离子金属氧化物（SrO和BaO)和三氧 化二铁（Fe203)所构成的化合物的总称，永磁铁氧体磁铁广泛地适用于汽车、家用电器和工 业自动化等行业。作为永磁铁氧体材料，具有六角晶型磁铅石结构的锶铁氧体（SrFe12019) 和钡铁氧体（BaFe12019)被广泛应用。影响永磁铁氧体材料磁性能的主要参数有两个，即剩 余磁感应强度（Br)和内禀矫顽力（Hcj)。磁铁的剩余磁感应强度（Br)由密度、取向度、和 晶体结构的饱和磁化强度（4jtIs)所决定。因此，Br表示为Br= 4jtIsX取向度X密度。 另一方面，内禀矫顽力（Hcj)正比于HAXfc，其中HA(HA= 2K/IS)是各向异性场，fc是单 畴颗粒的比例，&是各向异性常数，K:与Is-样也由晶体结构决定。最近，特别是汽车电 机转子的小型化和轻量化，以及变频压缩机磁铁的铁氧体化（由钕铁硼转为铁氧体）都需 要用到尚性能的永磁铁氧体磁铁。关于尚性能永磁铁氧体磁铁的制备，近年来，已提出：在 上述的锶铁氧体（SrFe12019)中，用镧（La)等稀土元素置换锶（Sr)的一部分、用钴（Co)置 换铁（Fe)的一部分而生成锶镧钴（SrLaCo)铁氧体，由此使锶镧钴（SrLaCo)铁氧体的剩余 磁感应强度（Br)和内禀矫顽力（Hcj)提高。另外，已提出：与锶铁氧体（SrFe12019)的情况 同样地，在钙铁氧体（CaFe12019)中用镧（La)置换钙（Ca)的一部分、用钴（Co)置换铁（Fe) 的一部分而生成妈铜钻（CaLaCo)铁氧体，由于妈铁氧体（CaFe12019)的铜、钻替换量更尚，因 此钙镧钴（CaLaCo)铁氧体获得了更高的剩余磁感应强度（Br)和内禀矫顽力（Hcj)。
[0003] 现有的尚性能永磁铁氧体磁铁制备技术中，主要关注点在于进一步提尚永磁铁氧 体磁铁的剩余磁感应强度（Br)和内禀矫顽力（Hej)，但对于如何进一步提高永磁铁氧体磁 铁烧结过程的生产效率和降低生产成本方面却较少公开。已公开的相关专利文件，多为从 改变永磁铁氧体磁铁的配料成分来降低生产成本，如中国专利号ZL2007100709427,授权公 告日为2011年1月12日，发明创造名称为：一种经济型烧结永磁铁氧体及其制备方法，该 申请案涉及一种经济型烧结永磁铁氧体及其制备方法，该烧结永磁铁氧体包括含有A、R、FE 和AL的六角型铁氧体主相，并具有以下特征的分子式夂_此饰12_具1〇19，其中A代表SR、 BA、CA中的一种或一种以上元素，但必须含有SR;R代表选自稀土元素和BI中的一种或一 种以上元素；X、Y、Z代表摩尔比，并且X为0? 01~0? 1 ;Y为0? 05~0? 3 ;Z为0? 8~1. 2。 该申请案的经济型烧结永磁铁氧体采用成本相对低的多的AL203代替了昂贵的氧化物， 而且各元素配置合理，大幅度降低了稀土元素的添加量，成本较低。但该种从改变永磁铁氧 体磁铁的配料成分来降低生产成本的方法，一是无法保证改变永磁铁氧体磁铁的配料成分 后仍具有未改变配料成分前的良好物理性能，二是无法同步提高生产效率。如何进一步提 高永磁铁氧体磁铁烧结过程生产效率和降低生产成本，一直是永磁铁氧体磁铁制造行业多 年难以解决的技术问题。
【发明内容】
[0004] 1.发明要解决的技术问题
[0005] 本发明针对当前永磁铁氧体磁铁在烧结过程中无法进一步提高生产效率和降低 生产成本的不足，提供了一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁及其制备方法，进一步提高了永 磁铁氧体磁铁烧结过程的生产效率、降低了生产成本，满足了永磁铁氧体磁铁大工业化生 产的需要。
[0006] 2?技术方案
[0007] 永磁铁氧体磁铁烧结后的径向收缩比是判断永磁铁氧体磁铁烧结过程生产效率 的一个重要指标（径向定义为垂直于取向磁场的长、宽方向，收缩比=生坯尺寸/熟坯尺 寸），降低永磁铁氧体磁铁烧结后的径向收缩比，可以使相同吨位的成型压机每次成型更多 的件数，同时窑炉的烧结产量同比提高，达到提高生产效率和降低生产成本的双重作用。但 是，现有技术中却鲜有关于如何降低径向收缩比的报道。
[0008] 本发明人经过大量实验总结发现，硅的氧化物和硅酸盐对六角型永磁铁氧体磁铁 各向异性的径向收缩比影响极大。在永磁铁氧体磁铁的制备过程中，发明人创造性地提出 锶钙铁氧体的混合生成方式及优化的配比，并改变现有在一次配料中添加硅的氧化物或硅 酸盐作为铁氧体助烧结剂生产铁氧体的传统模式，采用不添加任何一次非主相生成添加剂 (即硅及其化合物），二次添加微量的硅及其化合物使锶钙永磁铁氧体磁铁的径向收缩比 降低约5%，同时配合本发明中二次添加剂的使用，使制备得到的锶钙永磁铁氧体磁铁的剩 余磁感应强度、内禀矫顽力和矩形度均得到显著提升。
[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0010] 本发明的一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁，该锶钙永磁铁氧体磁铁的一次预 混料原料的组成按原子比为SrxCayLa^FezCcv其中：0. 2彡x彡0. 8、0. 1彡y彡0. 4、 9. 0 彡z彡 11. 0、0? 1 彡m彡 0? 2 且 1. 5 彡y/m彡 2. 0〇
[0011]作为本发明的进一步改进，该锶钙永磁铁氧体磁铁具有六方晶结构的主相，并具 有& :4200Gs~4600Gs，Hej:40000e~56000e，矩形度Hk/Hcj高于 0. 90 的高磁性能。
[0012] 本发明的一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁的制备方法，具体步骤如下，
[0013] (1) -次配料：按原子比SrxCayLahiFefcv计算称量含有所需元素的碳酸隹$ 粉末、碳酸锶粉末、氧化镧粉末、氧化钴粉末及氧化铁粉末，获得一次预混料原料，其中： 0? 2 彡x彡 0? 8、0. 1 彡y彡 0? 4、9. 0 彡z彡 11. 0、0? 1 彡m彡 0? 2 且 1. 5 彡y/m彡 2. 0 ;
[0014] (2)混合：将上述一次预混料原料通过湿式球磨工艺混合，形成平均粒度为0. 9~ 1. 1ym的混合料浆，然后将混合料浆进行脱水；
[0015] (3)预烧：将上述脱水后的混合料浆进行预烧，预烧温度为1250~1350°C，预烧时 间为5~7小时，预烧后获得一次预烧料颗粒；
[0016] (4)粗粉碎：将上述一次预烧料颗粒研磨成平均粒度为2. 0~6. 0ym的粉末，获 得一次预烧料粉；
[0017] (5)二次配料：称取上述一次预烧料粉，并以重量配比方式加入二次添加剂，形成 二次配料混合物；
[0018] (6)二次球磨：将上述二次配料混合物采用湿式球磨工艺混合，混合后的二次配 料混合物形成平均粒度为0. 8~1. 0ym的二次混合料浆；
[0019] (7)成型：将上述二次混合料浆自然降温，等到二次混合料浆温度达到50°C以下， 对二次混合料浆进行含水量调整，调整二次混合料浆的浓度为60-80wt%，然后压制成型， 得到成形体，并在压制方向施加取向磁场；
[0020] (8)烧结：将上述成形体先在100~300°C的温度进行热处理，除去水分，然后在空 气中进行烧结，最终获得锶钙永磁铁氧体磁铁。
[0021] 作为本发明的进一步改进，步骤（5)中二次添加剂包括CaC03、SrC03、Si02、A1203、 Cr203、H3B03、La203、C〇304、HC00H、C6H1406和Bi203,各添加剂均以粉末形式加入，各添加剂以一 次预烧料粉重量计，添加比例为：CaC03 0.2~1.2wt%，SrC03 0.2~1.0wt%，Si02 0.01~ 0. 15wt%，A1203 0 ~1. 2wt%，Cr203 0 ~1. 2wt%，H3B03 0. 1 ~0. 3wt%，La203 0. 2 ~ 0? 6wt%，C〇304 0 ~0? 6wt%，HCOOH0 ~0? 5wt%，C6H1406 0 ~0? 6wt%，Bi203 0 ~0? 3wt%。
[0022] 作为本发明的进一步改进，步骤（1)中一次预混料原料的平均粒度为0.9~ 2. 0 u m〇
[0023] 作为本发明的进一步改进，步骤（2)中脱水后混合料浆的浓度为60~65%。
[0024] 作为本发明的进一步改进，步骤（7)中取向磁场的强度不小于400kA/m。
[0025] 作为本发明的进一步改进，步骤（8)中烧结过程的升温速度是120~130°C/小 时，烧结温度为1150~1250°C，保温时间为1~2小时。
[0026] 3?有益效果
[0027] 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
[0028] (1)本发明的一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁的制备方法，使用一次配料不添加 硅及其化合物的一次预混料原料，二次配料添加微量的硅及其化合物（二次配料中添加 的含硅物质仅为Si02粉末，且该SiO2粉末以一次预烧料粉重量计，其添加比例最高仅为 0. 15wt% )，降低了锶钙永磁铁氧体磁铁烧结后的径向收缩比，可以使相同吨位的成型压机 每次成型更多的件数，同时窑炉的烧结产量同比提高，达到提高生产效率和降低生产成本 的双重作用，满足了锶钙永磁铁氧体磁铁大工业化生产的需要。
[0029] (2)本发明的一种高性能锶钙永磁铁氧体磁铁的制备方法，在二次配料步骤中加