专利名称：铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中将价廉的由轧制铁磷中获得并具有粗大粒径的氧化铁在倾斜转窑中火烧，本发明尤其涉及铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中通过研磨轧制铁磷至初级氧化处理所需的粒径以改变轧制铁鳞的氧化百分率至95%或更高，并在与Sr或Ba的氧化物或碳酸盐掺混后，由第二氧化处理在倾斜转窑中在原料进料处的气氛下的一特定O2含量下火烧至高达700℃，可容易地获得具有优良磁特性的铁素体磁铁。
通常，铁素体磁铁(MO-nFe2O3，M∶Sr或Ba，n＝5.0至6.2)在将由轧制铁鳞(由示于表1的含量(wt%)构成得到的氧化铁与Sr或Ba的氧化物或碳酸盐混合后，通过煅烧，研磨，压制和烧结而制得。在煅烧工艺中，氧化铁和Sr或Ba的氧化物或碳酸盐于1300℃至1350℃于空气中在倾斜转窑中混合和煅烧以形成铁素体。
由于转窑气氛中的氧在高温下于铁素全形成过程中消耗掉，因此在原料的进料处，气氛中的O2含量减至5%或更少。因此，在初级氧化处理后，由轧制铁鳞得到的未完全氧化的氧化铁在该状态下几乎不能进一步氧化，因此在高温铁素体形成中，在煅烧粉末中可能产生异相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因此，最终获得的磁铁的磁性能将恶化。
表1<
>由于轧制铁鳞除了Fe2O3外还含有大量FeO，因此，作为氧化铁的来源，轧制铁鳞在与Sr或Ba的氧化物或碳酸盐混合前，须在含O2的气氛或空气中完全氧化。
然而，为了在含O2气氛或空气中完全氧化大量的轧制铁鳞，在氧化处理前，首先须将轧制铁鳞的平均粒径尽可能地粉碎(12μm或更小)，因此，需花费较长时间用于研磨，更进一步地，小于1μm的精细粉末在煅烧过程中作为粉尘被消耗掉，这引起较高的生产成本和较低的生产率。
因此，本申请人建议一种铁素体磁铁的制备方法(日本专利申请公开No.平3-242908，USPNo.5，061，412)，其中研磨至12μm或更小的特定粒径的轧制铁鳞被完全氧化，直至轧制铁鳞中的Fe2O3含量升高至98.0%或更高，并在与定量的SrO或BaO源相混合，在煅烧后通过必要的处理得到铁素体磁铁。
然而，仍然存在如下的问题，因轧制铁鳞坚硬，不仅需要花较长时间将其研磨至粒径12μm以下，而且粗大的颗粒倾向于保留在精细的颗粒中，因此，在1300℃至1350℃的高温下于倾斜转窑中煅烧时，转窑中的O2含量由于铁素体形成而消耗，流经原料进料处的O2含量减少，引起轧制铁鳞的最终氧化过程的减速，结果，如前所述，在煅烧粉末中产生异相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因而造成最终获得的磁铁的磁性能的恶化和变化。
本发明的目的在于提供一种铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中消除了在煅烧粉末中产生的异相，从而获得具有优异磁性能的铁素体磁铁。
本发明中，因为轧制铁鳞在高温形成铁素体过程中，在倾斜转窑中在原料进料处的O2含量为8-10%的气氛中，在初级氧化处理后由第二氧化处理在高达700℃的温度下完全氧化，因此在煅烧粉末中不产生异相，最终得到的磁铁的磁性能并无恶化，因此，使用基于本发明的煅烧材料(该煅烧材料被研磨至固定的粒径)的Sr铁素体磁铁，在磁场中加压，烧结，可获得高性能的Sr铁素体磁铁，该磁铁具有如下永久磁性能Br＝4.1-4.8(KG)，Hc＝3.0-3.5(KOe)，
(BH)max＝4.0-4.4(MGOe)和iHc＝3.1-3.6(KOe)。
本发明中，初级氧化处理前的轧制铁鳞的研磨粒径限制于20μm或更小，其原因在于，如果平均粒径超过20μm，氧化处理费时长，在随后的第二氧化处理中，易于生成异相，而这在初级氧化处理后要花较长时间研磨。
本发明中，初级氧化处理的温度保持在600℃至900℃，因为当温度低于600℃时，轧制铁鳞中所含的FeO向Fe2O3的氧化反应不充分，而当温度高于900℃时可能产生部分轧制铁鳞的融熔或引起粗大晶粒生长，而这由于在随后的工艺处理中对研磨效率有不利影响或由于热能损耗是不希望发生的。
初级氧化处理时间优选0.1-1.5小时，因为当少于0.1小时的时候，初级氧化反应不完全，而当超过1.5小时的时候，由于烧结反应有晶粒生长。
本发明中，当表示初级氧化处理之后的轧制铁鳞向Fe2O3的氧化百分率时，可用下列化学式表示，当轧制铁鳞的量由M表示时，氧化百分率可由下式表示，其中轧制铁鳞的氧化百分率可通过初级氧化处理后轧制铁鳞的增量而计算得到。
本发明中，初级氧化处理后小于95%的氧化百分率不是优选的，因为轧制鳞在随后的第二氧化处理中也不能完全氧化，在煅烧粉末中可能产生异相。
FeO3-x+x/2·O2＝Fe2O3
(159.7-16x)g+16xg＝159.7g(其中，O2的重量为48g)氧化百分率＝ (总氧重量-氧化后的增重量)/(总氧重量)=(M/159.7×48) -M(159.7 - 16x)×16xM/159.7×48]]>本发明中倾斜转窑的尺寸为长15m-30m，内径1.0m-2.0m，原料进料处的高度比煅烧粉末的排出处高，倾斜度优选为倾选高度/转窑长度＝15/1000-40/1000。转窑的转速优选0.5rpm-3rpm。
本发明中，在倾斜转窑中原料进料处的气氛中的氧含量限制在第二氧化处理中的8%-10%，其原因在于，若其小于8%，轧制铁鳞不能完全氧化，若其超过10%，过量的空气吹入倾斜转窑，在转窑中引起负压。
第二氧化处理温度限制在小于700℃，其原因在于若其达到700℃上的温度区，引起铁素体形成，这不同于轧制铁鳞氧化反应发生的反应区。
煅烧温度限制于1275℃-1300℃，其原因在于当温度低于1275℃时，在铁素体形成过程中可能产生不完全增浓作用和晶体生长，而在温度高于1300℃时，可能造成高温区的高O2消耗量，在原料进料处的气氛中的O2含量减少，从而引起轧制铁鳞的不充分氧化。煅烧时间优选15分钟至1小时。
根据本发明的铁素体磁铁为了增进在烧结时的增浓作用或改善磁性能，可能含有至少SiO2，Cr2O3，CaO，Al2O3，CoO和NiO之一作添加剂，用量为2%或更少。当如TiO2，MgO，SiO2，Al2O3等杂质含在轧制铁鳞中时，预先须进行磁分离或浮选。
实施例实施例1机械研磨具有如表2所示组分(wt%)的轧制铁鳞至平均粒径为15μm，于800℃在转窑中在空气中进行初级氧化处理1小时，研磨至平均粒径为2μm。此时，轧制铁鳞的氧化百分率是95%。
然后，将与SrCO3掺混的该氧化铁成粒，并在倾斜转窑的原料进料处的O2含量为9%的气氛中于680℃进行第二氧化处理(该转窑长29m，内径1.8m，倾斜度(倾斜高度/转窑长度)为20/1000，转速1.5rpm)，然后于1275℃在空气中煅烧1小时以进一步研磨，得平均粒径为5μm。对煅烧粉末用X-射线衍射分析其组分，结果未检测到异相(SrO·2Fe2O3)。
然后，在加入和混合作为添加剂的SiO20.45%和CaO0.65%后，精磨至平均粒径0.75μm，在7.5KOe的平行磁场下以0.48T/cm2的压力压紧，然后于空气中在1250℃下烧结1小时，得到Sr铁素体磁铁。所得的Sr铁素体磁铁的永久磁性示于表3。
表2
2比较实施例1机械研磨与实施例1相同的轧制铁鳞至平均粒径为15μm，在与实施例1相同的条件下进行氧化处理，这时轧制铁鳞的氧化百分率为95%。
然后，与实施例1相同，在将氧化铁与SrCO3掺混成粒后，将混合物在倾斜转窑中于空气中在1305℃下煅烧1小时。这时，在转窑的原料进料处的气氛中的O2含量为4%。对煅烧粉末用X-射线衍射分析其组分，结果检测到5%或更多的异相(SrO·2Fe2O3)。
向得到的煅烧粉末中加入与实施例1相同的添加剂，在相同条件下制备Sr铁素体磁铁。所得的Sr铁素作磁铁的永久磁性示于表3。
表权利要求
1.一种铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中，研磨至平均粒径20μm或更小的轧制铁鳞于600-900℃在含O2的气氛或空气中进行初级氧化处理，在将轧制铁鳞的氧化百分率改变至95%或更高后，混入Sr或Ba的氧化物或碳酸盐，然后，将该混合物在倾斜转窑中于高达700℃下在原料进料处的O2含量为8-10%的气氛下进行第二氧化处理，然后在1275℃-1300℃煅烧。
2.根据权利要求1的铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中铁素体磁铁具有基本的组分摩尔比Fe2O3/Mo的n＝5.0-6.2(其中，MSr或Ba)。
3.根据权利要求2的铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中铁素体磁铁含有至少SiO2，CaO，Al2O3，Cr2O3，CoO和NiO之一作为添加剂，其用量为基本组分的2%或更少。
4.根据权利要求1的铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中在倾斜转窑中的煅烧于1275℃-1300℃下于氧化气氛下进行15分钟至1小时。
5.根据权利要求1的铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中倾斜转窑的倾斜高度/窑长为15/1000-40/1000。
6.根据权利要求1的铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法，其中倾斜转窑的转速为0.5rpm-3rpm。
全文摘要
本发明公开了一种铁素体磁铁用煅烧材料的制备方法。
文档编号C04B35/64GK1101164SQ9410407
公开日1995年4月5日 申请日期1994年3月30日 优先权日1993年9月28日
发明者滨村敦 申请人:住友特殊金属株式会社