[发明专利]一种低成本永磁铁氧体材料及其制备方法

说明书

一种低成本铁氧体永磁材料及其制备方法，原料配方中包括铁红和碳酸锶制成的锶铁氧体预烧料，还包括低成本添加剂，所述低成本添加剂为氧化锶、氧化硅、氧化钙和氧化铬。本发明还包括所述低成本铁氧体永磁材料的制备方法。本发明低成本铁氧体永磁材料的原料组分合理搭配，有效地解决了目前永磁铁氧体材料添加贵金属元素，原料成本高的问题，而且将氧化硅、氧化钙和氧化铬三者综合利用，更好的达到提高剩余磁通密度和内禀矫顽力的目的；另外，本发明制备方法简单，使用常规设备即可工业化生产，减少资源浪费。

技术领域

本发明涉及一种磁性材料，具体涉及一种低成本铁氧体永磁材料及其制备方法。

背景技术

铁氧体永磁材料作为一种重要的永磁材料，主要是采用具有磁铅石六角结构的锶铁氧体(SrO·6Fe₂O₃)和钡铁氧体(BaO·6Fe₂O₃)作为原料来制造，广泛应用于汽车电机、电动工具、节能家电等领域。

随着对铁氧体永磁材料需求的增加，对其成本和品质的要求也越来越高。根据铁氧体永磁材料的剩磁和矫顽力公式，剩余磁通密度Br∝f﹒ρ﹒s﹒Js，其中f为取向度，ρ为磁体密度，s为M相的含量，Js为饱和磁化强度。内禀矫顽力Hcj=α﹒Ha-N﹒（Br +Js）/μ0，其中α为晶粒尺寸因子，Ha为磁晶各向异性场，N为退磁因子，μ0为真空磁导率。已有研究表明，铁氧体永磁材料可以进行多种离子代换提高性能。例如，1974年，F K Lotgetring报道了La³⁺完全取代锶Sr离子的研究，指出La³⁺取代可使铁氧体的磁晶各向异性显著增强，但不会明显降低其饱和磁化强度。1999年，名古屋大学的饭田和昌（Kazumasa Iida）报道了La-Co联合添加能大幅提高磁晶各向异性场却不降低饱和磁化强度，从而在保证较高剩磁的同时显著提高矫顽力，分析认为这主要是由于离子取代改变了铁氧体材料的内禀性能，从而提高磁性能。综上所述，添加La-Co主要是通过适当提高Js、提高Ha来提高材料的剩磁与矫顽力。

因此，行业内常通过添加氧化镧和氧化钴等元素（即La-Co添加），来提高铁氧体永磁材料的剩磁和矫顽力，CN 1150315A、CN 1273675A和CN1239578A等都公开了添加La、Co等元素，以提高铁氧体材料性能的方法。由于添加La、Co等元素后，制备高性能铁氧体永磁材料的过程相对容易，即使稍有波动也对性能没有大的影响，人们热衷于在铁氧体永磁材料制备过程中添加氧化镧和氧化钴（La-Co），或者单独添加氧化钴。但是，添加氧化镧和氧化钴存在着成本增加的问题，价格不稳定，使其市场竞争力下降。例如，氧化镧的价格，2016年为11元/kg，2018年涨至17元/kg，氧化钴的价格，2016年为130元/kg，2018年最高涨至450元/kg。为了生产剩磁4050Gs～4250Gs、矫顽力3850～4150Oe的铁氧体永磁材料，需要添加0.3%～0.4%氧化钴。如果1吨预烧料中添加0.3%的氧化钴，其成本将从2016年的390元提高到2018年的1350元，成本增加346%。使得氧化钴的成本占到投料成本的20%以上。

因此，现有的高性能永磁铁氧体材料大都使用La，Co，Bi等贵重金属材料，以提高永磁铁氧体材料的性能。但在永磁铁氧体材料的性能得以提高的同时，也使得高性能永磁铁氧体材料的生产成本居高不下。

CN 108455981 A公开了一种永磁铁氧体材料，其由SrCO₃、BaCO₃、CaCO₃、La₂O₃、Fe₂O₃和ZnO等原料制得，其中还可添加由硅酸盐、碳酸盐、氧化铬、氧化铋或二氧化硅中的至少一种组分组成添加剂；该发明还公开了一种永磁铁氧体材料的制备方法，其包括配料、一次球磨、预烧、二次球磨、成型、烧结和后处理等步骤。但是该发明制备而的永磁铁氧体的成本仍然很高，无法解决稀土元素添加成本高的问题。