一种提高永磁铁氧体磁性能的分散剂及方法
【专利摘要】一种提高永磁铁氧体磁性能的分散剂及方法，所述分散剂由葡萄糖酸钙和乳酸钙组成，葡萄糖酸钙和乳酸钙的质量比为3～10:1。所述方法包括以下步骤：（1）将永磁铁氧体预烧料加入球磨机中，同时加入碳酸钙，石英砂和氧化铝；然后加入水，再加入分散剂，球磨，得永磁铁氧体料浆；（2）将永磁铁氧体料浆沉淀过滤，得永磁铁氧体过滤料浆；（3）将永磁铁氧体过滤料浆注入模具，在适当磁场强度条件下加压成型，得永磁铁氧体生坯；（4）将永磁铁氧体生坯烧结，得永磁铁氧体。本发明方法采用复合添加葡萄糖酸钙和乳酸钙作为分散剂，与单独添加葡萄糖酸钙相比本方法可以明显改善葡糖糖酸钙的使用效果，提高了永磁铁氧体的磁性能。
【专利说明】一种提高永磁铁氧体磁性能的分散剂及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种提高永磁铁氧体磁性能的分散剂及方法。
【背景技术】
[0002] 永磁铁氧体是一种非金属磁性材料，只需外部对其提供一次充磁能量就能产生稳 定的磁场，从而向外部持续提供磁能。永磁铁氧体主要用于各种电机设备和扬声器等，目前 广泛使用的永磁铁氧体材料都采用氧化铁和锶的碳酸盐作为原料，而高性能永磁铁氧体材 料还需要添加氧化钴和稀土氧化物等提高磁性能。
[0003] 永磁铁氧体磁性能指标主要有剩磁（Br)和内禀矫顽力（Hcj )，这两个指标越高 表明磁体的性能越好，其中剩磁正比于磁体的密度、晶粒取向度以及材料的饱和磁化强度 (Ms)等，而内禀矫顽力与磁体中晶粒大小和磁晶各向异性参数有关。目前高性能永磁铁氧 体主要是通过在材料中添加稀土元素和氧化钴提高其饱和磁化强度（Ms)来实现的。
[0004] 我国是永磁铁氧体材料的生产大国，产量居世界首位，近年来随着人们对产品小 型化的追求，高性能永磁铁氧体器件的需求日益迫切，相应的对稀土材料的需求也逐渐增 加，这无疑给不可再生的稀土资源带来巨大的压力。
[0005] 目前部分企业在生产高性能永磁铁氧体时，采用通过添加分散剂的方式改善磁体 的取向度从而实现了磁体性能的提高。目前效果最好的分散剂是葡萄糖酸钙，但是由于葡 萄糖酸钙的保水性强，在成型阶段不易排出，从而降低了成型阶段的效率和合格率，同时由 于葡萄糖酸钙在生坯内部存在较多残余，这些残余的葡萄糖酸钙会在烧结过程中分解导致 磁体的开裂。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种不会对磁体的生产效率和合格率产生负 面影响，且能提高永磁铁氧体磁性能的分散剂。
[0007] 本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种在不添加稀土元素和氧化钴等昂贵 添加剂的条件下提高永磁铁氧体磁性能的方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：由葡萄糖酸钙和乳酸钙组成，葡 萄糖酸钙和乳酸钙的质量比为3?10:1 (优选4?6:1)。乳酸钙添加过少，其对葡萄糖酸 钙分子的分散作用会减弱，添加过多会导致生坯中的乳酸钙残余量过大，影响磁体的合格 率；葡糖糖酸钙的添加量过少则分散作用不明显，添加量过多会造成成型困难。
[0009] 本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种提高永磁铁氧体磁性 能的方法，包括以下步骤： (1)将永磁铁氧体预烧料加入球磨机中，同时加入相当于永磁铁氧体预烧料质量 0. 4?1. 2%的碳酸钙(优选0. 6?1. 0%)，0. 1?0. 5%的石英砂(优选0. 2?0. 4%)和0. 05? 1. 15 %的氧化铝(优选0. 1?I. 0 %);然后加入水，再加入分散剂，球磨至粒度为0. 70? 0. 80 μ m，得永磁铁氧体料浆；所述加入水的质量为永磁铁氧体预烧料质量的1. 3?1. 5倍； 所述分散剂为葡萄糖酸钙和乳酸钙，按照质量比为3?10:1 (优选4?6:1)的比例添加， 且葡糖糖酸钙的添加量相当于永磁铁氧体预烧料质量的〇. 3?1. 0% (优选0. 4?0. 6%); (2) 将步骤（1)所得永磁铁氧体料浆沉淀过滤，得永磁铁氧体过滤料浆； (3) 将步骤（2)所得永磁铁氧体过滤料浆注入模具，在磁场强度450?950kA/m (优选 500?800kA/m)的条件下加压350?500kg/cm2 (优选380?450kg/cm2)成型，得永磁铁 氧体生坯； (4) 将步骤（3)所得永磁铁氧体生坯在1100?1300°C (优选1150?1250°C)下烧结 0. 5?3h (优选I. 0?2. 5h)，得永磁铁氧体。
[0010] 步骤（1)中，碳酸钙的添加可以起到助熔作用，利于提高磁体的密度，添加量过少 助熔的作用将不明显，添加量过多会造成晶粒的异常生长，导致磁性能下降；添加的石英砂 与碳酸钙反应生成硅酸钙物质，抑制烧结过程中晶粒的异常生长；氧化铝可以提高磁体的 矫顽力但是添加量过多会造成剩磁的下降。总的来说，这些配方的添加利于改善磁体的微 观结构，提高磁体的磁性能。
[0011] 步骤（1)中，加入水的量需要控制在永磁铁氧体预烧料质量的1. 3?1. 5倍，过 少会导致球磨效率降低，加水量过多会降低分散剂的作用。球磨粒度需要控制在0. 70? 0. 80 μ m，当球磨料粒度低于0. 70 μ m时，料衆成型的难度过大；球磨料粒度大于0. 80 μ m 时，分散剂作用会降低。
[0012] 步骤（3)中，磁场强度需要450?950kA/m，磁场强度过低会导致料衆中的一定比 例的细粒度颗粒无法取向，磁场强度过高则会导致高能耗。
[0013] 进一步，步骤（2)中，所述沉淀过滤后的含水量为30?40 wt%。含水量过高会导 致成型困难，含水量过低则会造成填料困难。
[0014] 进一步，步骤（4)中，所述烧结的升温速率< 5°C/min。升温速率过低会导致烧结 效率低下，升温速度过高会导致磁体开裂。
[0015] 研宄表明，本发明选用葡萄糖酸钙和乳酸钙作为分散剂，对永磁铁氧体的磁性能 进行改善，效果明显。乳酸钙的添加有利于将葡萄糖酸钙的分子进行分散，明显提高葡萄糖 酸钙的使用效率，促进葡萄糖酸钙分子在球磨阶段吸附在颗粒表面，形成位阻，阻止永磁铁 氧体颗粒团聚，提高永磁铁氧体的取向度，而永磁铁氧体的剩磁正比于磁体取向度，从而达 到提高永磁铁氧体磁性能的目的；在成型阶段，乳酸钙有利于游离的葡萄糖酸钙分子随水 排出，减少葡萄糖酸钙在生坯中的残留，从而提高了成型效率和生坯的烧结合格率。
[0016] 按照本发明方法制得的永磁铁氧体的磁性能较优异，Br最高可达417. 5 mT，Hcb 最高可达343. lkA/m，Hcj最高可达412. 7kA/m ;与单独添加葡萄糖酸妈相比采用本发明的 方法Br提高可达8. I mT，Hcb提高可达15. 8kA/m，Hcj提高可达5. OkA/m，说明与传统的 单独采用葡萄糖酸钙作为分散剂的方式相比，本发明方法可以明显改善葡糖糖酸钙的使用 效果；而相对于未添加分散剂的Br提尚可达17mT，Hcb提尚可达15. 8kA/m，Hcj提尚可达 17. 7kA/m。经过本发明实施例和对比例证明，通过协同碳酸钙、石英砂和氧化铝以及加水 量、球磨粒度、烧结温度参数的合理选择可以进一步大幅度的提高永磁铁氧体材料的磁性 能。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0018] 实施例1 本实施例分散剂包括4个试验：其中葡萄糖酸钙和乳酸钙的质量比依次为5:1，5:1， 4:1，10:1〇
[0019] 提高永磁铁氧体磁性能的方法包括以下步骤： (1)将Ikg永磁铁氧体预烧料与IOg碳酸钙、2. 5g石英砂和3g氧化铝加入球磨机中， 然后加入水I. 4kg，再加入分散剂(葡萄糖酸钙和乳酸钙，加入量请参见表1 )，开机球磨至 粒度为〇. 80 μ m，得永磁铁氧体料浆；（2 )将步骤（1)所得永磁铁氧体料浆沉淀过滤至含水 量为32wt%，得永磁铁氧体过滤料浆；（3)将步骤（2)所得永磁铁氧体过滤料浆注入模具，在 磁场强度为530kA/m的条件下加压380kg/cm 2成型，得直径Φ30. Imm的永磁铁氧体生还； (4)将步骤（3)所得永磁铁氧体生坯在加热装置中以3°C /min速率升温，然后在1200°C下 烧结2h，得永磁铁氧体。
[0020] 将所得永磁铁氧体的上下两表面磨削抛光，采用TYU-2000型磁性材料自动测量 装置对其进行磁性能测试，测试结果参见表1。
[0021] 表1实施例1工艺参数及永磁铁氧体磁性能测试结果
【权利要求】
1. 一种提高永磁铁氧体磁性能的分散剂，其特征在于：由葡萄糖酸钙和乳酸钙组成， 葡萄糖酸钙和乳酸钙的质量比为3?10:1。
2. 根据权利要求1所述提高永磁铁氧体磁性能的分散剂，其特征在于：由葡萄糖酸钙 和乳酸钙组成，葡萄糖酸钙和乳酸钙的质量比为4?6:1。
3. -种提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 将永磁铁氧体预烧料加入球磨机中，同时加入相当于永磁铁氧体预烧料质量 0. 4?1. 2%的碳酸钙，0. 1?0. 5%的石英砂和0. 05?1. 15 %的氧化铝；然后加入水，再加 入分散剂，球磨至粒度为〇. 70?0. 80 y m，得永磁铁氧体料浆；所述加入水的质量为永磁铁 氧体预烧料质量的1. 3?1. 5倍；所述分散剂为葡萄糖酸钙和乳酸钙，按照质量比为3? 10:1的比例添加，且葡糖糖酸钙的添加量相当于永磁铁氧体预烧料质量的0. 3?1. 0% ; (2) 将步骤（1)所得永磁铁氧体料浆沉淀过滤，得永磁铁氧体过滤料浆； (3) 将步骤（2)所得永磁铁氧体过滤料浆注入模具，在磁场强度450?950kA/m的条件 下加压350?500kg/cm2成型，得永磁铁氧体生还； (4) 将步骤（3)所得永磁铁氧体生坯在1100?1300°C下烧结0. 5?3h，得永磁铁氧 体。
4. 根据权利要求3所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（1)中，所述 加入碳酸钙的量相当于永磁铁氧体预烧料质量的〇. 6?1. 0%，所述加入石英砂的量相当于 永磁铁氧体预烧料质量的0. 2?0. 4%，所述加入氧化错的量相当于永磁铁氧体预烧料质量 的 0? 1 ?1. 0 %〇
5. 根据权利要求3或4所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（1)中， 所述葡萄糖酸钙和乳酸钙的质量比为4?6:1，葡糖糖酸钙的添加量相当于永磁铁氧体预 烧料质量的〇. 4?0. 6%。
6. 根据权利要求3或4所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（2)中， 所述沉淀过滤后的含水量为30?40 wt%。
7. 根据权利要求3或4所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（3)中， 所述磁场强度为500?800kA/m，加压的压力为380?450kg/cm2。
8. 根据权利要求3或4所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（4)中， 所述烧结的温度为1150?1250°C，烧结的时间为1. 0?2. 5h。
9. 根据权利要求3或4所述提高永磁铁氧体磁性能的方法，其特征在于：步骤（4)中， 所述烧结的升温速率< 5°C /min。
【文档编号】C04B35/622GK104446519SQ201410772799
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】郑亮, 汪德良, 张铁军, 胡盛青 申请人:湖南航天磁电有限责任公司