一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體及其加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在用的永磁鐵氧體，一般分為鋇鐵氧體和鍶鐵氧體，其電阻率高、矯頑力大，能有效地應(yīng)用在大氣隙磁路中，特別適于作小型發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的永磁體。永磁鐵氧體生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，可代替鋁鎳鈷永磁體制造磁分離器、磁推軸承、揚(yáng)聲器、微波器件等，但其最大磁能積較低，溫度穩(wěn)定性差，質(zhì)地較脆、易碎，不耐沖擊振動(dòng)，易損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體及其加工工藝，通過(guò)對(duì)制備過(guò)程中原料的選擇，工藝方法的優(yōu)化，使得永磁鐵氧體的使用壽命加長(zhǎng)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體，其特征在于:按如下重量份數(shù)的原料進(jìn)行配料:永磁鐵氧體主相:120 份，稀土化合物 2-5 份，CaCO3:1.5-2 份，S12:0.5-1 份，La2O3:1.5-2 份，H3BO3:1-1.5 份；所述 CaC03、S12, H3BO3 為納米級(jí)粉末。
[0005]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述稀土化合物的組份及重量百分比為:氧化鑭:25%-45% ;氧化鈷:20%-25% ;氧化硒:26%_35%。
[0006]一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，其特征在于:包括以下步驟，
(1)混料:在真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下將稱(chēng)好的原料粉末投入到行星球磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)球磨，球磨機(jī)中加入3-5mm的鋼球、水及碳酸氫銨,按質(zhì)量計(jì),鋼球:原料粉末:水:碳酸氫銨:15:1: 2: 0.005，控制球磨轉(zhuǎn)速為200r/min-400r/min，球磨16-32小時(shí)，使得原料粉末的粒度不大于4 μ m ;然后對(duì)原料粉末進(jìn)行烘干處理；
(2)造球預(yù)燒結(jié):將烘干處理后的原料粉末在空氣中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為1100-1400°C，保溫時(shí)間為0.5-5小時(shí)，得到預(yù)燒結(jié)球團(tuán)；
(3)粉碎:對(duì)預(yù)燒結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干式球磨粉碎至平均粒度6-10μ m,得到預(yù)燒結(jié)粗粉；
(4)球磨:在真空或惰性氣體環(huán)境下用滾磨機(jī)來(lái)進(jìn)行二次球磨，所用的鋼球?yàn)橹睆?-5mm的鋼球；以水為研磨介質(zhì)，加入過(guò)程控制劑，所述過(guò)程控制劑的加入量占混合物總質(zhì)量1% _10%，所述過(guò)程控制劑為硬脂酸，按質(zhì)量計(jì)，預(yù)燒結(jié)粗粉:鋼球:水的質(zhì)量百分比為1: 20: 3 ;球磨轉(zhuǎn)速為300r/min-600r/min，球磨時(shí)間為10-15小時(shí)，然后向混合物中加入占硬脂酸20-60wt %的正庚燒,繼續(xù)進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min-600r/min,球磨時(shí)間為10-20小時(shí)，二次球磨的粒度用激光粒度儀測(cè)試，其D50控制在1-2 μ m范圍內(nèi)且粒徑呈正態(tài)分布；
(5)成型:將球磨后所得的料漿采用離心方式進(jìn)行脫水處理，調(diào)整至料漿濃度在70-85wt%，然后進(jìn)行磁場(chǎng)成型，成型壓力為0.6-1.2噸/cm2，采用4_8萬(wàn)安匝的直流磁場(chǎng)，疊加7-8萬(wàn)安匝的脈沖磁場(chǎng)； (6)燒結(jié):將第(5)步得到的成型體在50-80°C恒溫烘箱中放置24-72小時(shí)，然后將成型體在真空或惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程分為三個(gè)階段:第一階段:將成型體升溫至350-400°C，保溫2-3小時(shí)，第二階段:將成型體繼續(xù)升溫至750-800°C，保溫2_3小時(shí)；第三階段:將成型體繼續(xù)升溫至1000-1300°C，保溫2-3小時(shí)；
(7)冷卻:將第(6)步燒結(jié)后得到的成型體進(jìn)行冷卻，以500-550°C/h的冷卻速度將燒結(jié)后的成型體冷卻到850-950°C，接著通過(guò)自然冷卻將成型體冷卻至室溫，即得到永磁鐵氧體。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述永磁鐵氧體主相是鍶鐵氧體或鋇鐵氧體或鍶鋇鐵氧體。
[0008]作為本發(fā)明一種改進(jìn)，所述鋇鐵氧體的組成為BaO:30-45mol %，F(xiàn)e203:55-70mol%。
[0009]作為本發(fā)明一種改進(jìn)，所述鍶鐵氧體的組成為SrO:15-30mol %，F(xiàn)e203:70-85mol%。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述球磨過(guò)程中加入碳纖維，其加入量為預(yù)燒結(jié)粗粉的0.4-lwt % ο
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述第(5)步中，壓制成型后的毛坯直徑為50-1000mm，長(zhǎng)度為1-1OOOmm的圓餅。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過(guò)對(duì)加工方法中原料的選擇，工藝參數(shù)的優(yōu)化，如制粉工藝的控制、成型參數(shù)的控制、燒結(jié)制度的控制，冷卻過(guò)程的控制等，使得永磁鐵氧體的剩磁Br ^ 600mT，抗沖擊，使用壽命大大延長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體，按如下重量份數(shù)的原料進(jìn)行配料:永磁鐵氧體主相:120份，稀土化合物 4 份，CaCO3:1.6 份，S12:0.8 份，La2O3:2 份，H3BO3:1 份；所述 CaCO3> S12'H3BO3為納米級(jí)粉末。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述稀土化合物的組份及重量百分比為:氧化鑭:40% ；氧化鈷:25% ;氧化硒:35%。
[0015]本實(shí)施例所述的一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，包括以下步驟，
(1)混料:在真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下將稱(chēng)好的原料粉末投入到行星球磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)球磨，球磨機(jī)中加入3mm的鋼球、水及碳酸氫銨，按質(zhì)量計(jì)，鋼球:原料粉末:水:碳酸氫銨:15: I: 2: 0.005，控制球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨31小時(shí)，使得原料粉末的粒度不大于4 μ m,然后對(duì)原料粉末進(jìn)行烘干處理；
(2)造球預(yù)燒結(jié):將烘干處理后的原料粉末在空氣中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為1250°C，保溫時(shí)間為3.5小時(shí)，得到預(yù)燒結(jié)球團(tuán)；
(3)粉碎:對(duì)預(yù)燒結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干式球磨粉碎至平均粒度8μ m,得到預(yù)燒結(jié)粗粉；
(4)球磨:在真空或惰性氣體環(huán)境下用滾磨機(jī)來(lái)進(jìn)行二次球磨，所用的鋼球?yàn)橹睆?mm的鋼球；以水為研磨介質(zhì)，加入過(guò)程控制劑，所述過(guò)程控制劑的加入量占混合物總質(zhì)量7%，所述過(guò)程控制劑為硬脂酸，按質(zhì)量計(jì)，預(yù)燒結(jié)粗粉:鋼球:水的質(zhì)量百分比為I: 20: 3 ;球磨轉(zhuǎn)速為500r/min，球磨時(shí)間為13小時(shí)，然后向混合物中加入占硬脂酸40被％的正庚烷，繼續(xù)進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為500r/min，球磨時(shí)間為18小時(shí)，二次球磨的粒度用激光粒度儀測(cè)試，其D50控制在1-2 μ m范圍內(nèi)且粒徑呈正態(tài)分布；
(5)成型:將球磨后所得的料漿采用離心方式進(jìn)行脫水處理，調(diào)整至料漿濃度在SOwt%，然后進(jìn)行磁場(chǎng)成型，成型壓力為I噸/cm2，采用5萬(wàn)安匝的直流磁場(chǎng)，疊加7萬(wàn)安匝的脈沖磁場(chǎng)；
(6)燒結(jié):將第(5)步得到的成型體在60°C恒溫烘箱中放置52小時(shí)，然后將成型體在真空或惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程分為三個(gè)階段:第一階段:將成型體升溫至380°C，保溫3小時(shí)，第二階段:將成型體繼續(xù)升溫至800°C，保溫3小時(shí)；第三階段:將成型體繼續(xù)升溫至1200°C，保溫2小時(shí)；
(7)冷卻:將第(6)步燒結(jié)后得到的成型體進(jìn)行冷卻，以500°C/h的冷卻速度將燒結(jié)后的成型體冷卻到850°C，接著通過(guò)自然冷卻將成型體冷卻至室溫，即得到永磁鐵氧體。
[0016]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述永磁鐵氧體主相是鍶鐵氧體或鋇鐵氧體或鍶鋇鐵氧體。
[0017]作為本發(fā)明一種改進(jìn)，所述鋇鐵氧體的組成為BaO:40mol%,Fe203:65mol%。
[0018]作為本發(fā)明一種改進(jìn)，所述鍶鐵氧體的組成為SrO:20mol %，F(xiàn)e203:75mol %。
[0019]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述球磨過(guò)程中加入碳纖維，其加入量為預(yù)燒結(jié)粗粉的0.6wt % ο
[0020]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述第(5)步中，壓制成型后的毛坯直徑為250mm，長(zhǎng)度為350mm的圓餅。
[0021]本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體，其特征在于:按如下重量份數(shù)的原料進(jìn)行配料:永磁鐵氧體主相:120 份，稀土化合物 2-5 份，CaCO3:1.5-2 份，S12:0.5-1 份，La2O3:1.5-2 份，H3BO3:1-1.5 份；所述 CaC03、S12, H3BO3 為納米級(jí)粉末。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體，其特征在于:所述稀土化合物的組份及重量百分比為:氧化鑭:25%-45% ;氧化鈷:20%-25% ;氧化硒:26%_35%。3.一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)混料:在真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下將稱(chēng)好的原料粉末投入到行星球磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)球磨，球磨機(jī)中加入3-5mm的鋼球、水及碳酸氫銨,按質(zhì)量計(jì),鋼球:原料粉末:水:碳酸氫銨:15:1: 2: 0.005，得到原料粉末的粒度不大于4μπι，然后對(duì)原料粉末進(jìn)行烘干處理； (2)造球預(yù)燒結(jié):將烘干處理后的原料粉末在空氣中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為1100-1400°C，保溫時(shí)間為0.5-5小時(shí)，得到預(yù)燒結(jié)球團(tuán)； (3)粉碎:對(duì)預(yù)燒結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干式球磨粉碎至平均粒度6-10μ m,得到預(yù)燒結(jié)粗粉； (4)球磨:在真空或惰性氣體環(huán)境下用滾磨機(jī)來(lái)進(jìn)行二次球磨，所用的鋼球?yàn)橹睆?-5mm的鋼球；以水為研磨介質(zhì)，加入過(guò)程控制劑，所述過(guò)程控制劑的加入量占混合物總質(zhì)量1% _10%，所述過(guò)程控制劑為硬脂酸，按質(zhì)量計(jì)，預(yù)燒結(jié)粗粉:鋼球:水的質(zhì)量百分比為1: 20: 3 ;球磨轉(zhuǎn)速為300r/min-600r/min，球磨時(shí)間為10-15小時(shí)，然后向混合物中加入占硬脂酸20-60wt %的正庚燒,繼續(xù)進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min-600r/min,球磨時(shí)間為10-20小時(shí)，二次球磨的粒度用激光粒度儀測(cè)試，其D50控制在1-2 μ m范圍內(nèi)且粒徑呈正態(tài)分布； (5)成型:將球磨后所得的料漿采用離心方式進(jìn)行脫水處理，調(diào)整至料漿濃度在70-85wt%，然后進(jìn)行磁場(chǎng)成型，成型壓力為0.6-1.2噸/cm2，采用4_8萬(wàn)安匝的直流磁場(chǎng)，疊加7-8萬(wàn)安匝的脈沖磁場(chǎng)； (6)燒結(jié):將第(5)步得到的成型體在50-80°C恒溫烘箱中放置24-72小時(shí)，然后將成型體在真空或惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程分為三個(gè)階段:第一階段:將成型體升溫至350-400°C，保溫2-3小時(shí)，第二階段:將成型體繼續(xù)升溫至750-800°C，保溫2_3小時(shí)；第三階段:將成型體繼續(xù)升溫至1000-1300°C，保溫2-3小時(shí)； (7)冷卻:將第(6)步燒結(jié)后得到的成型體進(jìn)行冷卻，以500-550°C/h的冷卻速度將燒結(jié)后的成型體冷卻到850-950°C，接著通過(guò)自然冷卻將成型體冷卻至室溫，即得到永磁鐵氧體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，其特征在于:所述第(I)步中球磨過(guò)程中加入碳纖維，其加入量為預(yù)燒結(jié)粗粉的0.4-lwt%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，其特征在于:所述第(I)步中球磨過(guò)程中球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min-400r/min,球磨16-32小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體的制備方法，其特征在于:所述第(5)步中，壓制成型后的毛坯直徑為50-1000mm，長(zhǎng)度為1-1OOOmm的圓餅。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種小型電機(jī)用永磁鐵氧體，按如下重量份數(shù)的原料進(jìn)行配料：永磁鐵氧體主相：120份，稀土化合物2-5份，CaCO3：1.5-2份，SiO2：0.5-1份，La2O3：1.5-2份，H3BO3：1-1.5份；所述CaCO3、SiO2、H3BO3為納米級(jí)粉末，其加工方法，包括混料；造球預(yù)燒結(jié)；粉碎；成型；燒結(jié)；冷卻處理即得到永磁鐵氧體，本發(fā)明通過(guò)對(duì)加工方法中原料的選擇，工藝參數(shù)的優(yōu)化，如制粉工藝的控制、成型參數(shù)的控制、燒結(jié)制度的控制，冷卻過(guò)程的控制等，使得永磁鐵氧體的剩磁Br≥600mT，抗沖擊，使用壽命大大延長(zhǎng)。
【IPC分類(lèi)】C04B35/622, C04B35/26
【公開(kāi)號(hào)】CN104944932
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410110635
【發(fā)明人】輔容
【申請(qǐng)人】輔容
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月24日