专利名称：铁氧体永磁材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及铁氧体永磁材料的制备方法，特别涉及干式成型法成型的氧化物磁性材料系永磁铁的制备方法。
背景技术：
目前，永磁铁的制备方法方法大致分为干式成型法与湿式成型法。湿式成型法中，(如中国专利号03116206.1)由于永磁铁粒料在分散介质中容易转动，可以使磁性材料获得良好的取向性，从而能取得良好的磁性。但由于在加压成型中必须将分散介质排出到成型空间之外(模具模腔之外)，会降低生产率；此外需用大型模具结构，加大了设备费用。干式成型法是把干燥状态的永磁铁材料粉末充填到成型空间(模腔)内，于磁场中成型的方法，这同湿式成型法相比，虽然磁性材料的取向性差，但有生产率高，设备费用低的优点。
干式成型法中，通常在充填到模具中的永磁材料内含有粘合剂。这种粘合剂既要求对永磁材料有良好的粘合作用，又不妨碍磁性材料在磁性上沿容易磁化的轴向排列等。干式成型法成型时，比较普遍使用的粘合剂是固体石蜡、硬脂酸、樟脑等。固体石蜡与硬脂酸虽有优越的粘合作用，但由于粘合作用太强，存在妨碍磁性材料在磁性上沿容易磁化的轴向排列的倾向。樟脑虽可有效的用作在附加有磁场成型时的粘合剂，但由于它会升华，使它与铁氧体粉末的混合比会随时间而变化，因而会产生妨碍成型作业或使已成型的成型体的强度降低等缺点。
为了解决上述问题，中国专利(02803279.9)公开了一种氧化物磁性材料系永磁铁的制造方法，其中作为干式磁场成型用铁氧体磁铁粉末的粘合剂，采用脂肪酸系的腊，并且在1200-1260℃条件下烧结成型。但这种方法存在的主要问题是工艺繁杂，并且高温烧结后容易导致二价铁离子的形成，电阻系数降低等。特别是对于使用环境温度不是要求特别高的情况下，增加了成本。
发明内容
本发明的目的在于在利用目前较为常用的干式成型制造永磁材料的工艺流程和设备，通过对原材料和粘合剂的改进，提供一种实现低温烧结，降低成本，同时能够提高取向性与优化磁性质的铁氧化物磁性材料的制备方法。
本发明的技术方案包括在铁氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合剂并混合的粘合剂添加工序；调节包含上述原料粉末与粘合剂的成型用混合物中水分的水分调节工序；将水分调节好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁场，使氧化物磁性粉料沿容易磁化方向排列同时加压的磁场中干式成型工序；以及在高温条件下对已成型的成型体进行烧制的烧制工序，其特征是所述的铁化物的磁性材料选自氧化铁与锰-锌铁素体、锰铁素体、镁铁素体、铜-锌铁素体中的一种或几种的混合物，并在上述磁性材料添加占磁性材料重量比为1-2％的金属硝酸盐；所述的粘合剂包括具有酮基的热塑性树脂类，其在混合物中的重量比为0.1-0.2％；上述水分调节工序的混合物中的水分含量为0.2-0.4％；所述的高温条件下烧结成型的温度在350-450℃之间。
上述具有酮基的热塑性树脂类包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酰胺-酰亚胺树脂。
上述的金属硝酸盐包括硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铜、硝酸钴的一种或几种的混合物。
本发明的突出特点是通过对原材料和粘合剂的改进，实现低温烧结，降低成本，同时能够提高取向性与优化磁性质。
具体实施例方式
本发明的铁氧体永磁材料的制备方法主要工序与目前的干式成型法制备磁性材料基本相同，也包括在铁氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合剂并混合的粘合剂添加工序；调节包含上述原料粉末与粘合剂的成型用混合物中水分的水分调节工序；将水分调节好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁场，使氧化物磁性粉料沿容易磁化方向排列同时加压的磁场中干式成型工序；以及在高温条件下对已成型的成型体进行烧制的烧制工序。
其中氧化物的磁性材料选自氧化铁与锰-锌铁素体、锰铁素体、镁铁素体、铜-锌铁素体中的一种或几种的混合物，并在上述磁性材料中添加占磁性材料重量比为1-2％的金属硝酸盐；所述的粘合剂包括具有酮基的热塑性树脂类，其在混合物中的重量比为0.1-0.2％；上述水分调节工序的混合物中的水分含量为0.2-0.4％；所述的高温条件下烧结成型的温度在350-450℃之间。
上述具有酮基的热塑性树脂类包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酰胺-酰亚胺树脂。
上述的金属硝酸盐包括硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铜、硝酸钴的一种或几种的混合物。
表中列举了几种典型实例(表中百分数是总量百分比，温度单位℃)
原材料准备主要原材料可以直接采用取纯度99％以上、粒度450um以下的成品。主要原料中氧化铁与锰-锌铁素体、锰铁素体、镁铁素体、铜-锌铁素体中的一种或几种的混合比例没有严格的限制，这里选取的几种主要从成本上考虑。硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铜或硝酸钴选用纯度99.9％，可以以干粉直接与主原料混合，也可以加水溶解后与主原料混合，这里硝酸盐的主要作用包括两个方面，一是促进后续的烧结和防止材料形成过大晶粒，二是与粘合剂配合改进成型性，提高磁性能，研究证明其添加量在1-2％表现为最佳状态。聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酰胺-酰亚胺树脂具有良好的粘连性和长期耐温特性，作为粘合剂可以任意选取或搭配使用，但是本发明中不论那种粘合剂，在使用时一定要严格控制其添加量，过少难以起到粘合作用，太多又降低耐温特性，最好在0.1-0.2％。
在磁性粉末的原料粉末与粘合剂混合时，可采取液体状或固体状的混合方法。采用液体状粘合剂时，首先将硝酸盐按配比成溶液与粘合剂进行混合，然后与原料粉在70-120℃条件下由搅拌机搅拌混合，在搅拌的同时可以添加碱性溶液，以中和溶液的酸性。采用固体状粘合剂混合中采用混合机、搅拌机等混料装置将粘合剂充分搅拌，并控制温度在120-180℃。为了简化原有的水分调节工序，在此过程中就可以通过控制加温时间和环境湿度来控制混合物中的水含量。
水分调节工序的混合物中的水分含量要控制在0.2-0.4％。水分调节针对上述两种情况，对包含上述原料粉末与粘合剂的成型用混合物中进行水分的加或减来调节此混合物的水分。混合后的成型用混合物的水分对成型性与磁性有很大影响。水分不足，在烧结成型时就难保持原有的形态；水分含量过高，磁性粉末会发生凝聚，妨碍磁性粉末粒子在磁性上易于沿磁化的轴向排列而降低磁性。
调节好水分的混合物加入模具中成型，同时施加7000oe的磁场，压力为1吨/平方厘米进行压制。这样形成的成型物再进行烧制。烧制温度350-450℃的范围即可，烧制的稳定时间约为2-4小时，无须上千度高温烧结。当烧制温度过高势必造成一些元素的挥发而造成电阻系数降低。本发明的独到之处正是采用了高黏结度的粘合剂和金属硝酸盐的特性，在不到500℃时，就能获得高密度、优良磁性的磁铁。
采用上述方式制得的永磁铁样品，烧制体的密度4.5-4.9，磁通量3000-3200。其他各项指标也基本达到高温烧结的要求。实验证明本发明能获得已有技术未曾有的格外优异的效果，其产品能够符合各个领域对永磁体的使用要求。
权利要求
1.一种铁氧体永磁材料的制备方法，步骤包括在铁氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合剂并混合的粘合剂添加工序；调节包含上述原料粉末与粘合剂的成型用混合物中水分的水分调节工序；将水分调节好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁场，使氧化物磁性粉料沿容易磁化方向排列同时加压的磁场中干式成型工序；以及在高温条件下对已成型的成型体进行烧制的烧制工序，其特征是所述的铁氧化物的磁性材料由氧化铁与锰-锌铁素体、锰铁素体、镁铁素体、铜-锌铁素体中的一种或几种的混合物，并在上述磁性材料中添加占磁性材料重量比为1-2％的金属硝酸盐；所述的粘合剂包括具有酮基的热塑性树脂类，其在混合物中的重量比为0.1-0.2％；上述水分调节工序的混合物中的水分含量为0.2-0.4％；所述的高温条件下烧结成型的温度在350-450℃之间。
2.根据权利要求1所述的铁氧体永磁材料的制备方法，其特征是上述具有酮基的热塑性树脂类包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酰胺-酰亚胺树脂。
3.根据权利要求1所述的铁氧体永磁材料的制备方法，其特征是上述的金属硝酸盐包括硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铜、硝酸钴的一种或几种的混合物。
全文摘要
本发明涉及铁氧体永磁材料的制备方法。其步骤包括在铁氧化物磁性材料中加入粘合剂工序；调节水分工序；将水分调节好的混合物成型、充磁、加压工序；以及在高温条件下烧制工序，其特征是所述的铁化物的磁性材料选自氧化铁与锰－锌铁素体、锰铁素体、镁铁素体、铜－锌铁素体中的一种种或几种的混合物，并在上述磁性材料添加占磁性材料重量比为1－2％的金属硝酸盐；所述的粘合剂包括具有酮基的热塑性树脂类，其在混合物中的重量比为0.1－0.2％；上述水分调节工序的混合物中的水分含量为0.2－0.4％；所述的高温条件下烧结成型的温度在350－450℃之间。本发明的突出特点是通过对原材料和粘合剂的改进，实现低温烧结，降低成本，同时能够提高取向性与优化磁性质。
文档编号C04B35/63GK1834060SQ20061004337
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者刘仁臣, 丰茂忠 申请人:刘仁臣