專利名稱：鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中將價廉的由軋制鐵磷中獲得并具有粗大粒徑的氧化鐵在傾斜轉(zhuǎn)窯中火燒，本發(fā)明尤其涉及鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，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，并在與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽摻混后，由第二氧化處理在傾斜轉(zhuǎn)窯中在原料進(jìn)料處的氣氛下的一特定O2含量下火燒至高達(dá)700℃，可容易地獲得具有優(yōu)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(由示于表1的含量(wt%)構(gòu)成得到的氧化鐵與Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽混合后，通過煅燒，研磨，壓制和燒結(jié)而制得。在煅燒工藝中，氧化鐵和Sr或Ba的氧化物或碳酸鹽于1300℃至1350℃于空氣中在傾斜轉(zhuǎn)窯中混合和煅燒以形成鐵素體。
由于轉(zhuǎn)窯氣氛中的氧在高溫下于鐵素全形成過程中消耗掉，因此在原料的進(jìn)料處，氣氛中的O2含量減至5%或更少。因此，在初級氧化處理后，由軋制鐵鱗得到的未完全氧化的氧化鐵在該狀態(tài)下幾乎不能進(jìn)一步氧化，因此在高溫鐵素體形成中，在煅燒粉末中可能產(chǎn)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<
>由于軋制鐵鱗除了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盡可能地粉碎(12μm或更小)，因此，需花費(fèi)較長時間用于研磨，更進(jìn)一步地，小于1μm的精細(xì)粉末在煅燒過程中作為粉塵被消耗掉，這引起較高的生產(chǎn)成本和較低的生產(chǎn)率。
因此，本申請人建議一種鐵素體磁鐵的制備方法(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，并在與定量的SrO或BaO源相混合，在煅燒后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于保留在精細(xì)的顆粒中，因此，在1300℃至1350℃的高溫下于傾斜轉(zhuǎn)窯中煅燒時，轉(zhuǎn)窯中的O2含量由于鐵素體形成而消耗，流經(jīng)原料進(jìn)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(jié)果，如前所述，在煅燒粉末中產(chǎn)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(fā)明的目的在于提供一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中消除了在煅燒粉末中產(chǎn)生的異相，從而獲得具有優(yōu)異磁性能的鐵素體磁鐵。
本發(fā)明中，因為軋制鐵鱗在高溫形成鐵素體過程中，在傾斜轉(zhuǎn)窯中在原料進(jìn)料處的O2含量為8-10%的氣氛中，在初級氧化處理后由第二氧化處理在高達(dá)700℃的溫度下完全氧化，因此在煅燒粉末中不產(chǎn)生異相，最終得到的磁鐵的磁性能并無惡化，因此，使用基于本發(fā)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(jié)，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(fā)明中，初級氧化處理前的軋制鐵鱗的研磨粒徑限制于20μm或更小，其原因在于，如果平均粒徑超過20μm，氧化處理費(fèi)時長，在隨后的第二氧化處理中，易于生成異相，而這在初級氧化處理后要花較長時間研磨。
本發(fā)明中，初級氧化處理的溫度保持在600℃至900℃，因為當(dāng)溫度低于600℃時，軋制鐵鱗中所含的FeO向Fe2O3的氧化反應(yīng)不充分，而當(dāng)溫度高于900℃時可能產(chǎn)生部分軋制鐵鱗的融熔或引起粗大晶粒生長，而這由于在隨后的工藝處理中對研磨效率有不利影響或由于熱能損耗是不希望發(fā)生的。
初級氧化處理時間優(yōu)選0.1-1.5小時，因為當(dāng)少于0.1小時的時候，初級氧化反應(yīng)不完全，而當(dāng)超過1.5小時的時候，由于燒結(jié)反應(yīng)有晶粒生長。
本發(fā)明中，當(dāng)表示初級氧化處理之后的軋制鐵鱗向Fe2O3的氧化百分率時，可用下列化學(xué)式表示，當(dāng)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后軋制鐵鱗的增量而計算得到。
本發(fā)明中，初級氧化處理后小于95%的氧化百分率不是優(yōu)選的，因為軋制鱗在隨后的第二氧化處理中也不能完全氧化，在煅燒粉末中可能產(chǎn)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-氧化后的增重量)/(總氧重量)=(M/159.7×48) -M(159.7 - 16x)×16xM/159.7×48]]>本發(fā)明中傾斜轉(zhuǎn)窯的尺寸為長15m-30m，內(nèi)徑1.0m-2.0m，原料進(jìn)料處的高度比煅燒粉末的排出處高，傾斜度優(yōu)選為傾選高度/轉(zhuǎn)窯長度＝15/1000-40/1000。轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速優(yōu)選0.5rpm-3rpm。
本發(fā)明中，在傾斜轉(zhuǎn)窯中原料進(jìn)料處的氣氛中的氧含量限制在第二氧化處理中的8%-10%，其原因在于，若其小于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(zhuǎn)窯，在轉(zhuǎn)窯中引起負(fù)壓。
第二氧化處理溫度限制在小于700℃，其原因在于若其達(dá)到700℃上的溫度區(qū)，引起鐵素體形成，這不同于軋制鐵鱗氧化反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)區(qū)。
煅燒溫度限制于1275℃-1300℃，其原因在于當(dāng)溫度低于1275℃時，在鐵素體形成過程中可能產(chǎn)生不完全增濃作用和晶體生長，而在溫度高于1300℃時，可能造成高溫區(qū)的高O2消耗量，在原料進(jìn)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(yōu)選15分鐘至1小時。
根據(jù)本發(fā)明的鐵素體磁鐵為了增進(jìn)在燒結(jié)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(dāng)如TiO2，MgO，SiO2，Al2O3等雜質(zhì)含在軋制鐵鱗中時，預(yù)先須進(jìn)行磁分離或浮選。
實施例實施例1機(jī)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，于800℃在轉(zhuǎn)窯中在空氣中進(jìn)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%。
然后，將與SrCO3摻混的該氧化鐵成粒，并在傾斜轉(zhuǎn)窯的原料進(jìn)料處的O2含量為9%的氣氛中于680℃進(jìn)行第二氧化處理(該轉(zhuǎn)窯長29m，內(nèi)徑1.8m，傾斜度(傾斜高度/轉(zhuǎn)窯長度)為20/1000，轉(zhuǎn)速1.5rpm)，然后于1275℃在空氣中煅燒1小時以進(jìn)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(jié)果未檢測到異相(SrO·2Fe2O3)。
然后，在加入和混合作為添加劑的SiO20.45%和CaO0.65%后，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，然后于空氣中在1250℃下燒結(jié)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于表3。
表2
2比較實施例1機(jī)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(jìn)行氧化處理，這時軋制鐵鱗的氧化百分率為95%。
然后，與實施例1相同，在將氧化鐵與SrCO3摻混成粒后，將混合物在傾斜轉(zhuǎn)窯中于空氣中在1305℃下煅燒1小時。這時，在轉(zhuǎn)窯的原料進(jìn)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(jié)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，在相同條件下制備Sr鐵素體磁鐵。所得的Sr鐵素作磁鐵的永久磁性示于表3。
表權(quán)利要求
1.一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中，研磨至平均粒徑20μm或更小的軋制鐵鱗于600-900℃在含O2的氣氛或空氣中進(jìn)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，然后，將該混合物在傾斜轉(zhuǎn)窯中于高達(dá)700℃下在原料進(jìn)料處的O2含量為8-10%的氣氛下進(jìn)行第二氧化處理，然后在1275℃-1300℃煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，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(jù)權(quán)利要求2的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，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(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中在傾斜轉(zhuǎn)窯中的煅燒于1275℃-1300℃下于氧化氣氛下進(jìn)行15分鐘至1小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中傾斜轉(zhuǎn)窯的傾斜高度/窯長為15/1000-40/1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法，其中傾斜轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為0.5rpm-3rpm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵素體磁鐵用煅燒材料的制備方法。
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(yōu)先權(quán)日1993年9月28日
發(fā)明者濱村敦 申請人:住友特殊金屬株式會社