鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法
2023-09-25 18:19:15 1
專利名稱：鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中將價廉的由軋制鐵磷中獲得並具有粗大粒徑的氧化鐵在傾斜轉窯中火燒，本發明尤其涉及鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中通過研磨軋制鐵磷至初級氧化處理所需的粒徑以改變軋制鐵鱗的氧化百分率至95%或更高，並在與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽摻混後，由第二氧化處理在傾斜轉窯中在原料進料處的氣氛下的一特定O2含量下火燒至高達700℃，可容易地獲得具有優良磁特性的鐵素體磁鐵。
通常，鐵素體磁鐵(MO-nFe2O3，M∶Sr或Ba，n＝5.0至6.2)在將由軋制鐵鱗(由示於表1的含量(wt%)構成得到的氧化鐵與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽混合後，通過煅燒，研磨，壓制和燒結而製得。在煅燒工藝中，氧化鐵和Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽於1300℃至1350℃於空氣中在傾斜轉窯中混合和煅燒以形成鐵素體。
由於轉窯氣氛中的氧在高溫下於鐵素全形成過程中消耗掉，因此在原料的進料處，氣氛中的O2含量減至5%或更少。因此，在初級氧化處理後，由軋制鐵鱗得到的未完全氧化的氧化鐵在該狀態下幾乎不能進一步氧化，因此在高溫鐵素體形成中，在煅燒粉末中可能產生異相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因此，最終獲得的磁鐵的磁性能將惡化。
表1<
>由於軋制鐵鱗除了Fe2O3外還含有大量FeO，因此，作為氧化鐵的來源，軋制鐵鱗在與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽混合前，須在含O2的氣氛或空氣中完全氧化。
然而，為了在含O2氣氛或空氣中完全氧化大量的軋制鐵鱗，在氧化處理前，首先須將軋制鐵鱗的平均粒徑儘可能地粉碎(12μm或更小)，因此，需花費較長時間用於研磨，更進一步地，小於1μm的精細粉末在煅燒過程中作為粉塵被消耗掉，這引起較高的生產成本和較低的生產率。
因此，本申請人建議一種鐵素體磁鐵的製備方法(日本專利申請公開No.平3-242908，USPNo.5，061，412)，其中研磨至12μm或更小的特定粒徑的軋制鐵鱗被完全氧化，直至軋制鐵鱗中的Fe2O3含量升高至98.0%或更高，並在與定量的SrO或BaO源相混合，在煅燒後通過必要的處理得到鐵素體磁鐵。
然而，仍然存在如下的問題，因軋制鐵鱗堅硬，不僅需要花較長時間將其研磨至粒徑12μm以下，而且粗大的顆粒傾向於保留在精細的顆粒中，因此，在1300℃至1350℃的高溫下於傾斜轉窯中煅燒時，轉窯中的O2含量由於鐵素體形成而消耗，流經原料進料處的O2含量減少，引起軋制鐵鱗的最終氧化過程的減速，結果，如前所述，在煅燒粉末中產生異相(Sr(Ba)O·2Fe2O3)，因而造成最終獲得的磁鐵的磁性能的惡化和變化。
本發明的目的在於提供一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中消除了在煅燒粉末中產生的異相，從而獲得具有優異磁性能的鐵素體磁鐵。
本發明中，因為軋制鐵鱗在高溫形成鐵素體過程中，在傾斜轉窯中在原料進料處的O2含量為8-10%的氣氛中，在初級氧化處理後由第二氧化處理在高達700℃的溫度下完全氧化，因此在煅燒粉末中不產生異相，最終得到的磁鐵的磁性能並無惡化，因此，使用基於本發明的煅燒材料(該煅燒材料被研磨至固定的粒徑)的Sr鐵素體磁鐵，在磁場中加壓，燒結，可獲得高性能的Sr鐵素體磁鐵，該磁鐵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)。
本發明中，初級氧化處理前的軋制鐵鱗的研磨粒徑限制於20μm或更小，其原因在於，如果平均粒徑超過20μm，氧化處理費時長，在隨後的第二氧化處理中，易於生成異相，而這在初級氧化處理後要花較長時間研磨。
本發明中，初級氧化處理的溫度保持在600℃至900℃，因為當溫度低於600℃時，軋制鐵鱗中所含的FeO向Fe2O3的氧化反應不充分，而當溫度高於900℃時可能產生部分軋制鐵鱗的融熔或引起粗大晶粒生長，而這由於在隨後的工藝處理中對研磨效率有不利影響或由於熱能損耗是不希望發生的。
初級氧化處理時間優選0.1-1.5小時，因為當少於0.1小時的時候，初級氧化反應不完全，而當超過1.5小時的時候，由於燒結反應有晶粒生長。
本發明中，當表示初級氧化處理之後的軋制鐵鱗向Fe2O3的氧化百分率時，可用下列化學式表示，當軋制鐵鱗的量由M表示時，氧化百分率可由下式表示，其中軋制鐵鱗的氧化百分率可通過初級氧化處理後軋制鐵鱗的增量而計算得到。
本發明中，初級氧化處理後小於95%的氧化百分率不是優選的，因為軋制鱗在隨後的第二氧化處理中也不能完全氧化，在煅燒粉末中可能產生異相。
FeO3-x+x/2·O2＝Fe2O3
(159.7-16x)g+16xg＝159.7g(其中，O2的重量為48g)氧化百分率＝ (總氧重量-氧化後的增重量)/(總氧重量)=(M/159.7×48) -M(159.7 - 16x)×16xM/159.7×48]]>本發明中傾斜轉窯的尺寸為長15m-30m，內徑1.0m-2.0m，原料進料處的高度比煅燒粉末的排出處高，傾斜度優選為傾選高度/轉窯長度＝15/1000-40/1000。轉窯的轉速優選0.5rpm-3rpm。
本發明中，在傾斜轉窯中原料進料處的氣氛中的氧含量限制在第二氧化處理中的8%-10%，其原因在於，若其小於8%，軋制鐵鱗不能完全氧化，若其超過10%，過量的空氣吹入傾斜轉窯，在轉窯中引起負壓。
第二氧化處理溫度限制在小於700℃，其原因在於若其達到700℃上的溫度區，引起鐵素體形成，這不同於軋制鐵鱗氧化反應發生的反應區。
煅燒溫度限制於1275℃-1300℃，其原因在於當溫度低於1275℃時，在鐵素體形成過程中可能產生不完全增濃作用和晶體生長，而在溫度高於1300℃時，可能造成高溫區的高O2消耗量，在原料進料處的氣氛中的O2含量減少，從而引起軋制鐵鱗的不充分氧化。煅燒時間優選15分鐘至1小時。
根據本發明的鐵素體磁鐵為了增進在燒結時的增濃作用或改善磁性能，可能含有至少SiO2，Cr2O3，CaO，Al2O3，CoO和NiO之一作添加劑，用量為2%或更少。當如TiO2，MgO，SiO2，Al2O3等雜質含在軋制鐵鱗中時，預先須進行磁分離或浮選。
實施例實施例1機械研磨具有如表2所示組分(wt%)的軋制鐵鱗至平均粒徑為15μm，於800℃在轉窯中在空氣中進行初級氧化處理1小時，研磨至平均粒徑為2μm。此時，軋制鐵鱗的氧化百分率是95%。
然後，將與SrCO3摻混的該氧化鐵成粒，並在傾斜轉窯的原料進料處的O2含量為9%的氣氛中於680℃進行第二氧化處理(該轉窯長29m，內徑1.8m，傾斜度(傾斜高度/轉窯長度)為20/1000，轉速1.5rpm)，然後於1275℃在空氣中煅燒1小時以進一步研磨，得平均粒徑為5μm。對煅燒粉末用X-射線衍射分析其組分，結果未檢測到異相(SrO·2Fe2O3)。
然後，在加入和混合作為添加劑的SiO20.45%和CaO0.65%後，精磨至平均粒徑0.75μm，在7.5KOe的平行磁場下以0.48T/cm2的壓力壓緊，然後於空氣中在1250℃下燒結1小時，得到Sr鐵素體磁鐵。所得的Sr鐵素體磁鐵的永久磁性示於表3。
表2
2比較實施例1機械研磨與實施例1相同的軋制鐵鱗至平均粒徑為15μm，在與實施例1相同的條件下進行氧化處理，這時軋制鐵鱗的氧化百分率為95%。
然後，與實施例1相同，在將氧化鐵與SrCO3摻混成粒後，將混合物在傾斜轉窯中於空氣中在1305℃下煅燒1小時。這時，在轉窯的原料進料處的氣氛中的O2含量為4%。對煅燒粉末用X-射線衍射分析其組分，結果檢測到5%或更多的異相(SrO·2Fe2O3)。
向得到的煅燒粉末中加入與實施例1相同的添加劑，在相同條件下製備Sr鐵素體磁鐵。所得的Sr鐵素作磁鐵的永久磁性示於表3。
表權利要求
1.一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中，研磨至平均粒徑20μm或更小的軋制鐵鱗於600-900℃在含O2的氣氛或空氣中進行初級氧化處理，在將軋制鐵鱗的氧化百分率改變至95%或更高后，混入Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽，然後，將該混合物在傾斜轉窯中於高達700℃下在原料進料處的O2含量為8-10%的氣氛下進行第二氧化處理，然後在1275℃-1300℃煅燒。
2.根據權利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中鐵素體磁鐵具有基本的組分摩爾比Fe2O3/Mo的n＝5.0-6.2(其中，MSr或Ba)。
3.根據權利要求2的鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中鐵素體磁鐵含有至少SiO2，CaO，Al2O3，Cr2O3，CoO和NiO之一作為添加劑，其用量為基本組分的2%或更少。
4.根據權利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中在傾斜轉窯中的煅燒於1275℃-1300℃下於氧化氣氛下進行15分鐘至1小時。
5.根據權利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中傾斜轉窯的傾斜高度/窯長為15/1000-40/1000。
6.根據權利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法，其中傾斜轉窯的轉速為0.5rpm-3rpm。
全文摘要
本發明公開了一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的製備方法。
文檔編號C04B35/64GK1101164SQ9410407
公開日1995年4月5日 申請日期1994年3月30日 優先權日1993年9月28日
發明者濱村敦 申請人:住友特殊金屬株式會社