一种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方法_2

文档序号:9341573阅读:来源:国知局
具体过程为:以2°C /min的速率从室温升至150°C,保温 60min ;以3°C /min的速率从150°C升温至450°C,保温60min ;以4°C /min的速率从450°C 升温至830 °C,保温30min ;以5 °C /min的速率从830 °C升温至烧结温度。
[0046] 本实施例在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFe1UAl a2O19及纯 的SrFe12O1^ XRD衍射图如图1所示。对比图1的XRD图数据可发现,不同烧结温度下 SrFen.sAla201E^ XRD衍射峰与纯的SrFe 12019衍射峰基本一致,没有出现杂相,各样品主相 均为单一的M相组织。然而,进一步对比可发现当温度小于1250Γ时,随着烧结温度的升高 各衍射峰逐渐向高角度方向移动。由布拉格衍射方程可知,这表明随着温度的升高铁氧体 的面间距逐渐较小。另外,当温度高于1250°C时,从图1的XRD图可以看出SrFen.sAl Q.201E^9 衍射峰相对于其他曲线略有不同。首先,各衍射峰明显向低角度偏移,而不像其它衍射峰向 高角度移动。其次,对于1270°C时,其衍射峰峰强相比于1250°C时更低;当温度达到1290°C 时各衍射峰的峰强更是出现了极大程度的降低。这些现象表明当烧结温度大于1250Γ时, 样品内部发生了某些变化,导致其晶格结构也发生了变化。推测其原因可能是由于高温烧 结导致了样品的六角晶格结构发生了破坏,从而引发XRD衍射峰峰强降低。
[0047] 本实施例在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFe1UAl a2O19的晶 格常数a、c随烧结温度的变化曲线图如图2所示,图2的晶格常数是根据图1中(008)、 (107)这两个衍射峰按照晶面间距公式计算得出。从图2中可以看出,对于SrFen.sAl a2019, 其晶格常数随着烧结温度的升高而逐渐减小,这与晶面间距逐渐减小相吻合。Al离子替代 Fe3+离子后之所以会出现晶格常数的降低,是因为Al3+离子的离子半径比Fe3+离子小,当一 个Al3+离子替代掉一个Fe 3+离子后,导致该处空间出现空隙。在原子间相互作用力的影响 下,周边原子向Al3+离子所在处挤压导致晶格发生畸变。同时,晶面间距及晶格常数逐渐减 小表明:当烧结温度升高时,Al离子进入SrFe12O19晶格结构中的量也越大;当烧结温度不 足时,二次掺杂中加入的Al离子并未全部进入SrFe12O19晶格中,它们有可能存在于晶粒与 晶粒之间的间隙中,或者以其他的形式存在于SrFe12O19*。此外,从晶格常数的变化趋势可 以看出,在1230°C至1270°C时SrFen.sAlQ. 201E^晶格常数a和c变化并不大,说明此时大部 分Al离子均已进入到晶格中。
[0048] 本实施例在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFeil.sAl a201E^9 SEM 谱图如图 3 所示((a) :1190°C,(b) :1210°C,(c) :1230°C,(d) :1250°C,(e) :1270°C, (f) :1290°C )。从图3中可以看出,在1250°C之前,随着烧结温度的升高锶铁氧体晶粒大小 较均匀,磁体中的气孔数量逐渐减小,磁性颗粒之间由原来的松散连接逐渐变致密。但是当 温度升到1270Γ以上时,样品中出现了异常的晶粒长大,这些大颗粒很可能会对样品的磁 性能造成不利影响。因为如果烧结颗粒过大,则磁畴在转动过程中颗粒对矫顽力的贡献会 减小,此外多畴颗粒的出现也会对矫顽力带来不利的影响。这说明在锶铁氧体制备过程中 应严格控制样品的烧结温度,烧结温度过低会导致密度不够,烧结温度过高将出现大颗粒。
[0049] 本实施例在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFen. sAlQ.2019的磁 滞曲线图如图4所示;其剩磁上、矫顽力HJI烧结温度的变化曲线如图5所示;其磁能积 (BH)max随烧结温度的变化曲线如图6所示。从图4可以看出,当温度不大于1250Γ时, 样品的磁滞曲线具有很好的方形度,其矩形比均接近与于1。然而,当温度大于1250°c时 样品磁滞曲线的方形度明显变差,这很可能是与高温下SrFe1UAla2O19样品内部出现的异 常晶粒长大有关。从图5、6中也可以看出,当温度不大于1250Γ时,样品的H。总体呈现逐 渐下降的趋势,其降幅较均匀;样品的上和(BH) _则逐渐升高,涨幅也较均匀。而当温度 大于1250Γ,样品的扎出现大幅度下降。当温度升高到1290时,其矫顽力从从1250Γ的 4918. 690e骤降至244. 730e ;磁能积也从1250°C的28. lkj/m3急剧下降至6. 4kJ/m3。
[0050] 对比SrFe11. sAla 2019样品的XRD、SEM数据可以得出,1250 °C前样品主相均为单一的 M相,当烧结温度超过1250Γ时异常长大的颗粒确实会对磁性能造成不利影响。因此,对于 Al离子掺杂的M型锶铁氧体其最佳烧结温度在1250°C左右。
[0051] 实施例2
[0052] 本实施例的一种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方法,具体制备步骤如下:
[0053] (1)将Al2O3加入到锶铁氧体的一次预烧料(SrFe 12019)当中,按化学计量式 SrFelhsAla2O19进行混料,并加入上述混料总质量0. 8 %的CaCO 3、0. 2 %的Si02、0. 3 %的 H3BO3以及0. 6 %的葡萄糖酸钙,然后置于行星式球磨机中进行湿磨得到浆料,湿磨的具体 条件为:使用直径为6mm的硬质钢球,按8:1:1. 5的球、料、水比例混合进行球磨,球磨转速 为300r/min,球磨时间为4个小时;
[0054] (2)将料浆用滤布吊干至含水率为20%~25%之间,然后置于湿压磁场成型压机 下压制成型得到直径为20mm的圆坯,压制成型的具体条件为:成型磁场为80000e,成型压 力为7Mpa,保压时间为20s,成型周期为200s ;
[0055] (3)将圆还置于烧结设备中,以2°C /min的速率从室温升至150°C,保温60min ; 以3°C /min的速率从150°C升温至450°C,保温60min ;以4°C /min的速率从450°C升温至 830°C,保温30min ;以5°C /min的速率从830°C升温至1250°C进行烧结,分别保温30min、 60min、90min和120min后随炉冷却至200°C,然后取出空冷,得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11.8A10.2019 〇
[0056] 本实施例在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFen.sAl Q.2019及纯 的SrFe12O1^ XRD衍射图如图7所示,经过仔细对比图7中各衍射峰的强度与位置可以发 现,平行于c轴的(006)、(008)、(0014)分别为最强锋、次强峰以及第三强峰。说明样品具 有择优取向,有着较好的单轴各向异性。同时,从图中还可以看出,随着保温时间的延长,非 平行于c轴方向的(107)、(108)、(2011)等衍射峰的强度也在增强。本实施例在不同烧结 保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFe1UAla2O19的晶格常数a、c随保温时间的变化 曲线图如图8所示,从图8的晶格常数变化中可以看出,随着保温时间的延长晶格常数整体 上呈逐渐减小的趋势。这意味着保温时间越长,Al离子溶入晶格中的数量也越多,掺杂作 用更明显。
[0057] 本实施例在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFelhsAl a2019的 1、H。曲线图如图9所示。从图9中可以看出,当保温时间小于90min时,随着保温时间 的延长,样品的上和H。均有不同幅度的增长。其中J ^从377. 70mT升至385. 75mT,H c从 4904. 280e升至4918. 690e。继续延长保温时间至120min时发现,样品的剩磁和矫顽力都 呈下降趋势。
[0058] 本实施例在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体SrFelhsAl a2019的 SEM 谱图如图 10 所示((a) :30min,(b) :60min,(c) :90min,(d) :120min),从图 10 中对 比可以发现,当保温时间为120min时,样品的晶粒中出现了许多大颗粒,其最大颗粒尺寸 约为30μπι,是常规尺寸(2μπι)的15倍以上。这很可能是性能下降的原因。因此,对于 SrFen.sAla2019样品,其最佳的保温时间为90min。保温时间过短将导致主相晶化反应时间 不够,样品致密度下降,从而降低锶铁氧体的磁性能;保温时间过长将导致异常的晶粒长 大,颗粒尺寸大大超出最佳的单畴尺寸从而给样品带来不利影响。
[0059] 实施例3
[0060] 本实施例的一种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方法,具体制备步骤如下:
[0061] (1)将Al2O3加入到锶铁氧体的一次预烧料(SrFe 12019)当中,调节Al离子掺 杂里分力U技化学计里式 SrFe11.9Α1αι019、SrFe 11.8A1Q.2019、SrFe 11.7A1Q.3019、SrFe 11.6Α1α4019、 SrFen.sAUmSrFenjAlo.fAjP SrFe n.3AlQ.7019?行混料,并加入上述混料总质量 0· 8% 的 CaC03、0. 2 %的Si02、0. 3 %的H3BO3以及0. 6 %的葡萄糖酸妈,然后置于行星式球磨机中进行 湿磨得到浆料,湿磨的具体条件为:使用直径为6_的硬质钢球,按8:1:1.5的球、料、水比 例混合进行球磨,球磨转速为300r/min,球磨时间为4个小时;
[0062] (2)将料浆用滤布吊干至含水率为20%~25%之间,然后置于湿压磁场成型压机 下压制成型得到直径为20mm的圆坯,压制成型的具体条件为:成型磁场为80000e,成型压 力为7Mpa,保压时间为20s,成型周期为200s ;
[0063] (3)将圆坯置于烧结设备中,以2°C /min的速率从室温升至150°C,保温60min ; 以3°C /min的速率从150°C
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