一种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 六角锶铁氧体是目前产量最大的一类永磁材料，因具有较高的磁性能、高的耐腐 蚀性、低廉的价格以及易于工业化批量生产等特点，目前已经广泛应用于电声器件、自动化 设备、扬声器、气象监测、通讯元器件、微型马达、化工设备、农业养殖、机动车起步电机、计 算机系统、电动自行车、军事仪表、海洋探测等各个领域。但其剩磁、矫顽力以及磁能积均较 稀土永磁材料低很多，因此限制了锶铁氧体的应用领域。提高锶铁氧体磁性能的途径主要 为改善工艺制备过程和离子掺杂。通过大量的研究发现锶铁氧体的制备工艺已经非常成 熟，通过改善制备工艺来提高锶铁氧体磁性能的方法作用不大，目前行业的研究热点主要 集中于对其进行离子掺杂。
[0003] 如今研究较多的掺杂元素主要有La、Co、Zn等，其中关于La、Co的研究是今年来 的研究热点。上个世纪九十年代末，日本的TDK公司运用La-Co联合替代制备出了高性能 的FB9系列锶铁氧体。在这两种稀土离子掺杂下，锶铁氧体的剩磁和矫顽力均得到了提升， 进而引发了各国研究者们对稀土离子掺杂的研究热情。然而，随着近年来国际市场上稀土 出货量的下降以及价格的上涨，人们逐渐开始关注如何利用非稀土元素掺杂改善锶铁氧体 磁性能。
[0004] 离子掺杂的基本原理是在锶铁氧体中的Fe3+离子处在五种不同的晶位上，分别 是2a、2b、4fl、4f2、12k，其中2a、4f2、12k处在氧离子所围成的八面体中，2b和4Π 分别 处于氧离子围成的六面体和四面体中。但这五种晶位上的Fe3+离子并不都对锶铁氧体的 整体磁性能起正面作用，这是因为由于Fe3+离子与O2+离子之间的超交换作用的结果最终 使得位于2a、2b、12k这三个点阵位置上的离子磁矩呈平行排列，而4fl、4f2这个点阵位 置上的离子磁矩却与上述三个磁次点阵上的离子磁矩呈反平行排列。2010年申请号为 CN201010524184. 3的中国公开专利使用了一种离子替代方法制备出了高矫顽力的锶铁氧 体。该专利使用甘氨酸-硝酸盐法以硝酸锶、硝酸铁和硝酸铝为原料，以甘氨酸为燃料，制 备出了高矫顽力的锶铁氧体。但是由于工业上广泛使用的是陶瓷烧结法，所以该制备方法 在工业应用中存在着很大的局限性。
【发明内容】
[0005] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种高矫顽力 六角锶铁氧体的制备方法。
[0006] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0007] -种高矫顽力六角锶铁氧体的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)将Al2O3加入到锶铁氧体的一次预烧料SrFe 12019当中，经混料后置于行星式球 磨机中进行湿磨得到浆料；
[0009] (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 下压制成型得到毛坯；
[0010] (3)将毛坯置于烧结设备中升温至烧结温度为1190~1290Γ进行烧结，保温 30~120min后冷却，得到高矫顽力六角锶铁氧体。
[0011] 步骤⑴中所述的混料是指按化学计量式SrFe12 XA1X01E^行混料，其中 0· 1彡X彡0· 7,优选0· 3彡X彡0· 5。
[0012] 所述混料过程中可同时加入二次添加剂CaC03、Si02、H 3BO3以及分散剂葡萄糖酸 钙，CaC03、Si02、H3BO3以及葡萄糖酸钙的加入量分别为0· 8wt%、0. 2wt%、0. 3wt%以及 0· 6wt% 〇
[0013] 步骤⑴中所述的湿磨的具体条件为：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。
[0014] 步骤（2)所述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 ;所述的毛坯是指直径为20mm的圆坯。
[0015] 步骤⑶中所述的升温是指：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。
[0016] 所述的烧结温度优选为1250Γ ;所述的保温优选保温90min。
[0017] 所述的冷却是指随炉冷却至200°C后取出置于空气中自然冷却。
[0018] 本发明的制备方法具有如下优点及有益效果：
[0019] (1)本发明所采用的制备方法为陶瓷烧结法，该方法具有成本低、易操作、易于实 现工业化大批量生产的特点；
[0020] (2)本发明使用Al元素作为主要掺杂元素，对锶铁氧体矫顽力的提升具有非常显 著的效果；
[0021] (3)本发明无需添加稀土元素，具有降低成本，减少稀土使用量的效果；
[0022] (4)本发明通过优选原料组成、压制成型条件及烧结工艺，并通过添加特定量的二 次添加剂CaC03、Si02、H3BO3W及分散剂葡萄糖酸钙，使铝元素能够成功溶入锶铁氧体晶格 中，充分发挥铝元素的掺杂作用；
[0023] (5)本发明通过优选烧结温度、保温时间以及Al元素的参杂量，所得产物在具有 较高矫顽力的同时，能够较好的控制晶粒的尺寸，保持良好的磁性能。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11./I112O19及纯的 SrFe 12019的 XRD 衍射图；
[0025] 图2为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe1UAla2O1^晶格常数a、c随烧结温度的变化曲线图；
[0026] 图3为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11./1。.2019的 SEM 谱图；
[0027] 图4为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11.SA1Q.2019的磁滞曲线图；
[0028] 图5为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe1UAla2O1^剩磁J p矫顽力H。随烧结温度的变化曲线图；
[0029] 图6为本发明实施例1在不同温度下进行烧结得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFelhsAla2O1^磁能积（BH)max随烧结温度的变化曲线图；
[0030] 图7为本发明实施例2在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11./I112O19及纯的 SrFe 12019的 XRD 衍射图；
[0031] 图8为本发明实施例2在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe1UAla2O1^晶格常数a、c随保温时间的变化曲线图；
[0032] 图9为本发明实施例2在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFen.sAlQ.201E^ Jr、Hc曲线图；
[0033] 图10为本发明实施例2在不同烧结保温时间下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe11./1。.2019的 SEM 谱图；
[0034] 图11为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12 XA1X019及纯的 SrFe 12019的 XRD 衍射图；
[0035] 图12为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12 XA1X019的晶格常数a、c随Al离子掺杂量的变化曲线图；
[0036] 图13为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12 χΑ1χ019(χ 分别为(λ 1、02、0· 3 和(λ 4)的 SEM 谱图；
[0037] 图14为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12xAlxO15^磁滞曲线图；
[0038] 图15为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12xAlxOlt^ J r、Hc曲线图；
[0039] 图16为本发明实施例3在不同Al离子掺杂量条件下得到高矫顽力六角锶铁氧体 SrFe12 XA1X01E^磁能积（BH) max变化曲线图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0041] 实施例1
[0042] 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：
[0043] (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；
[0044] (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 ;
[0045] (3)将圆坯置于烧结设备中，分别升温至1190°C、1210°C、1230°C、1250°C、1270°C 和1290°C进行烧结，保温90min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SrFeihsAla2O19，所述升温的