批量生产高性能永磁铁氧体的工艺与技术

1、40 J Magn Mater Devices Vol 34 No 4工艺与设备批量生产高性能永磁铁氧体的工艺与技术何震宇，何时金，何军义，包大新，任旭余 （横店集团东磁股份有限公司，浙江东阳 322118）摘 要：基于提高永磁铁氧体性能的基本原理，从配方、球磨、成型和烧结等环节，提出了实现高性能化的生产工艺和技术要求。给出了我公司生产的高性能永磁铁氧体材料的性能参数。关键词：永磁铁氧体；高性能；工艺；技术中图分类号：TM277+.5 文献标识码：B 文章编号：1001-3830(200304-0040-03Processes and Techniques for Volume Product

2、ion ofHigh Performance Hard FerriteHE Zhen-yu，HE Shi-jin，HE Jun-yi，BAO Da-xin，REN Xu-yuHengdian Group DMEGC Magnetics Co., Ltd., Dongyang 322118, ChinaAbstract ：Based upon the principles to upgrade the properties of hard ferrite magnet，the manufacturingprocesses and techniques for high grade hard fe

3、rrite are set forth here of concerning raw material mixturation, ball milling, pressing, sintering and other points. The properties of the high grade hard ferrite are given also.Key words：hard ferrite; high performance; process; technique1 引言加入WTO 后国内的磁材工厂将与国外磁性企业在同一平台上竞争。一直以中低档次产品低价位作为竞争优势的国内磁材企业将面

4、临严峻的市场考验。因此大力发展高档次磁性材料和器件是我们东磁集团的战略目标。作为中国永磁铁氧体龙头企业的东磁集团，在开发高档永磁材料上投入较大的人力财力，经过小试中试大生产三个阶段的研究开发，现已能批量生产相当于日本TDK 公司G6、G7系列性能的产品，实验室水平已达到B r =450mT、H cj =360kA/m、(BH max =35.8kJ/m3。本文对我们在永磁铁氧体实现高性能化的关键生产工艺和技术的研究作一介绍。2 提高永磁铁氧体性能的原理要制备高性能的永磁铁氧体材料，必须从磁铅石型六角晶系铁氧体的晶体结构入手。首先必须满收稿日期：2003-01-02 修回日期：2003-05-2

5、8 作者通信：Tel:6552627 Fax: 6550556足以下两个关键指标。（1）高饱和磁极化强度（J s ）。 室温下BaFe 12O 19的饱和磁极化强度为J s =0.477T(SrFe12O 19约0.465T 1。在工业生产中，选择合理的配方和注意防止磁体中的孔隙过多，以提高J s ；原材料（Fe 2O 3）本身的杂质含量，以及加入过多非磁性相添加剂、助溶剂等，也会降低J s 。（2）高磁晶各向异性能（E k ）。根据公式：H cj =A (2K 1/0M s -NM s 2，式中，K 1为磁晶各向异性常数（SrM 铁氧体的K 约为3.7×

6、105J/m3），A 为常数（对于单晶体A 为0.48），N 是有效退磁系数，要提高矫顽力必须提高磁晶各向异性常数K 1，而K 1属于材料的本征参量，取决于配方。N 属于结构灵敏参量，与制备工艺、晶粒大小、形貌和取向以及晶界状况等因素有关。大家都知道提高永磁铁氧体磁性能通常从结晶粒子取向度接近100%、结晶粒子接近单畴临界尺寸、烧结密度接近理论值（5.2g/cm3）等方面入手。然而要做到以上几点，必须优选配方与掺杂，选择最好的制备工艺，优化最佳工艺以及使设备能满足制备工艺要求等。磁性材料及器件 2003年8月 41我们在小试中通过科学地运用数理学的统计技术，分析、筛选、优化配方与添加剂。中试中

7、确定批量生产的最佳制备工艺。3 高档永磁铁氧体的大生产技术3.1 原材料与预烧料对于不同批次的原材料（Fe 2O 3、SrCO 3），都应该进行理化分析。根据固有杂质含量的多少，适当地修正配比与掺杂。摩尔比根据实验结果取5.65.9，采用湿式混合，严格控制预烧前粉体的粒度，预烧温度控制在12501280，要求固相反应完全，充分生成M 相Sr 铁氧体。对于预烧后的粉体进行比饱和磁化强度s 测试，要求DM4240系列材料s 70A m 2/kg，还必须防止Fe 2O 3发生还原反应而生成铁磁性物质（Fe 3O 4），所以对Fe 2+含量的分析是必要的（Fe 2+含量0.15wt%。3.2 二次掺杂

8、和球磨相当于TDK G6系列产品的材料性能属于高Br 、高H c 、高(BH max 三高材料。根据小试的优化结果和对中试产品XRD 与TEM 分析的数据，考虑到在制料过程中非人为加杂等因素，二次添加物添加量要适当修正。主要采用以下成份：CaCO 3、 SiO2、 H 3BO 3、 Cr 2O 3、 SrSO4 、Al 2O 3 以及其它金属氧化物。二次球磨对于控制SrM 铁氧体微粒的大小、形状、分布以及对烧结时固相反应的活性都有重要的影响。根据TDK 公司田口仁等人试验，用平均粒径分布0.30.5m 的初级粒子，可以得到100%粒径在1m 以下的单畴颗粒3。我公司采用新型多级研磨工艺。与传统

9、的单级球磨、砂磨相比较，在控制粒度的大小以及颗粒的分布方面都有明显的改善，图1列出了两种砂磨工艺的颗粒分布对比。 （a ）传统工艺 （ b ）东磁新工艺图 1 粒度分布情况在二次研磨中还可以选用表面活性剂，对改善料浆的性质和提高晶粒的取向度，增强产品的致密性等都有很大的效果。 3.3 成型 根据B r B s ·A · f式中：B s 为饱和磁感应强度,A 为密度系数, f 为取向度,为了提高B r ，就必须提高取向度f 。为了提高取向度f ，除上文已述的改善料浆颗粒的分散性外，更重要的一点就是要求有高的成型取向磁场。实验证明，因料浆中磁性微粒所受的磁力和机械力以及颗粒间的

10、黏合力等因素的不同，所需取向磁场也不一样。对于制造一般的SrM 、BaM 铁氧体，磁场约为400480 kA/m。而制造高性能的铁氧体所需的成型磁场约为前者的1.5倍。图2列出SrM 取向度f 对(BH max 的影响(密度取5.0g/cm3 。我公司引进美国产300t 全自动油压成型机。该机器的特点：(1大工作台面 (有效宽度1300mm ；(2成型压力高，可一模多件；(3高精度(上下有效工作台面平行度0.03 ；（4）双线包高成型磁场；(5采用国际最新成型工艺下顶式压制；(6先进方便的压制速度与压力控制，采用全比例阀；(7 大容f /%图2 （BH ）max 随取向度的变化42 J Mag

11、n Mater Devices Vol 34 No 4量定量注料泵。以上特点有力地保障了高性能产品的成型条件。采用该机器成型的生坯密度3.3g/cm3，取向度f 96.5%。3.4 烧结烧结的目的是完善固相反应，使磁体有高的致密性和完整的单畴晶粒。我们采用双推板隧道窑来批量烧结。该窑炉有11个独立温度控制区，采用日本产温控仪，高温区截面温差3。根据多次中试的结果优化出最佳烧结升温曲线。烧结温度一般控制在12201230之间（根据不同的材料与性能要求），保温时间1.5h 。在烧结过程中，对窑炉预热区与冷却区排风量要合理调整；还需控制好炉内的气氛状况。根据以上几点，DM4240系列产品的烧结密度可

12、达理论值的97%以上。4 结果经过选用高纯度的原材料，控制与调整最佳配方与掺杂，采用特殊的砂磨工艺和引进大吨位自动压机，改进窑炉烧结曲线，提高取向度和致密性，我公司已批量生产DM4240系列产品，表1为我公司大生产的永磁铁氧体系列新增加的高性能材料特性。图3为用该材料生产的瓦形磁体所测试的退磁曲线。表1东磁公司的高性能永磁铁氧体材料牌号 B r /mT H cb /kAm 1 H cj /kAm 1 (BH max /kJm 3 DM3850 370390 279303 382406 25.528.7 DM4040 390410 271295 307326 29.632.8 DM4240 41

13、0430 283307 307330 31.835.2 DM443343045024727125127535.2 38.4参考文献：1 Stablein H. Hard ferrites and plastoferrites, 1986. 8. 2 都有为. 铁氧体, 1996.4.3 马昌贵. 高性能永磁铁氧体大生产技术文集, 1994. 10:40-45.作者简介：何震宇（1973），男，湖南长沙人。1994年毕业于湖南大学。现任横店集团东磁股份有限公司永磁事业部总工程师。主要从事永磁铁氧体材料及器件的研究开发工作。（上接35页） 统、电子通讯等），方便人们生活。技术将与纳米技术一起成为新世纪重要科学技术。参考文献:，（）：，：，（）：，