[发明专利]一种高性能永磁铁氧体材料及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能永磁铁氧体材料及制造方法，属于铁氧体永磁材料技术领域。

背景技术

一直以来，铁氧体永磁材料由于具有较高的性价比，被广泛应用于汽车、OA/AV器械、家电用电动机部件、传感器及发电机的部件。近年来，随着电子部件的小型化、高性能化，要求铁氧体磁体既保持高的剩磁Br，又具有不会由于呈薄片型而引起退磁的高矫顽力Hcj，同时矩形比（Hk/Hcj）也必须与这些特性同时提高。当矩形比较低时，极限退磁场强度减小，所以会容易引起退磁问题，尤其是在永磁直流电动机中，铁氧体磁体由于受到绕组退磁场的作用，特别期望矫顽力Hcj和矩形比（Hk/Hcj）两者都较高的高性能铁氧体磁体。

目前被广泛应用的具有较高性能的M型Sr（Ba）铁氧体烧结磁体由以下工序制造：首先，将氧化铁和Sr或Ba的碳酸盐等进行混合，通过预烧进行铁氧体化反应，得到预烧料，为了控制晶体生长和提高致密度而添加SiO₂、CaCO₃及Al₂O₃或Cr₂O₃等，以水为介质进行湿法微粉碎至要求粒径；将得到的料浆在磁场中取向压制成毛坯，烧结后加工成规定形状，制造成铁氧体烧结磁体。

在磁体的制备工艺中，经湿法研磨微粉碎得到的料浆的平均粒径低于0.7μm时，会导致料浆成型时排水时间显著增长。而且单位时间内成型体个数（成型效率）减小。这一问题导致铁氧体烧结磁体的加工成本上升。如果采用平均粒径大于0.7μm的料浆成型，成型效率会显著提高。但铁氧体烧结磁体的磁性能会随着粒度的增大显著降低。为了得到较高的磁性能，要求铁氧体磁体的密度高且晶体粒子的粒径小，同时成型性好。但现有技术难以满足这些要求。

一直以来磁铅石M型铁氧体的结构式表示为A₁Fe₁₂O₁₉，A为Ba²⁺或Sr²⁺时可以形成M型铁氧体。当A为比Ba²⁺或Sr²⁺半径小的Ca²⁺时，不能形成M型铁氧体；Ca²⁺被一部分La³⁺置换，可以得到六方铁氧体的晶体结构，同时Fe³⁺的一部分被Co²⁺置换时，铁氧体烧结磁体表现出较好的磁性能。

专利CN101542646A提出了要求Ca在规定范围内取代Sr或Ba的一部分，可以在它的晶体结构中更多的放入La或Co。构成其主相的金属元素的通式表示为R_xCa_mA_1-x-m(Fe_12-yM_y)_z。专利CN101552069A提出的磁铅石永磁铁氧体及制造方法中认为La³⁺和Ca²⁺共同取代Sr²⁺，提高了Co²⁺置换铁离子的量，从而获得优良磁性能。专利CN1849675A提出的铁氧体烧结磁铁具有以下特征：具有M型铁氧体构造，以由Sr或Sr及Ba构成的A元素、作为含有Y的稀土类元素的至少一种并必须含有La的R元素、Ca、Fe及Co为必须元素。所述的氧化物磁性材料的基本组成表示为R_yCa_xA_1-x-yFe_2n-zM_zO_19z，从该通式表明Ca取代了Sr或Ba。上述专利中，Ca与Sr、La等都占据A位。

但是，专利CN101552069A提供的工艺成型料浆的粒度控制在0.65μm以下，成型难度大，因此采用了降低含水量的办法。专利CN101542646A中的铁氧体烧结磁铁的晶体粒子c轴方向的最大尺寸为0.95μm或更低，考虑到烧结工序中晶粒生长2倍左右，成型料浆的粒度为0.5μm或更低，容易造成生产效率降低，导致高性能和高生产率难以平衡。专利CN101844914A提供的烧结永磁铁氧体磁体，在空气条件下烧结，具有430～470mT的Br，400～464KA/m的Hcj及80％的矩形比，但矩形比仍然较低，将Hk除以退磁曲线的Hcj所得的值（Hk/Hcj）定义为矩形比，参数Hk是在4πI--H曲线的第二象限中，4πI值等于0.95Br的位置对应的H轴坐标值。

发明内容