YF28预烧料生产高Br高HCJ永磁铁氧体材料

发布于：2007/1/15 8:49:02 | 2132 次阅读

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1 引言

　　随着汽车工业的快速发展，高性能的汽车电机对永磁铁氧体磁体的需求趋于高性能化。目前国内外市场迫切需要多种永磁铁氧体材料，其中一种便是Br≥395mT，HCB≥278kA/m，HCJ≥318kA/m的高Br高HCJ材料。

　　高Br高HCJ永磁铁氧体材料的微结构特点是晶粒细小而均匀，且呈单畴状态。对Sr铁氧体而言，晶粒尺寸应小于1μm［1］。制造工艺应能保证单畴粒子比例高，粒子沿磁化方向的取向度高，产品的密度高。因此选择既有利于生成具有良好晶粒形态[2]的细晶粒，又能促进产品致密度的添加剂组合，控制添加剂组合比、数量及添加方法是很重要的。本文介绍了在以铁磷为主要原材料的YF28铁氧体预烧料中，复合添加SiO2-CaO-SrO-Al2O3(Cr2O3)-La2O3-Co2O3，在现有工业化生产的条件下，生产高Br高HCJ（“双4000”）永磁铁氧体材料，并定性地讨论了添加剂SrO、La2O3、Co2O3对磁性能的影响机理。

　　2 实验方法

　　将YF28预烧球料粗磨至5~7μm，复合添加纳米氧化物：SiO2＜0.6wt%、CaO＜1.0wt%、SrO≤0.5wt% 、Al2O3＜1.0wt%（或Cr2O3＜1.4wt%)；微米级氧化物La2O3≤0.4wt%、Co2O3≤0.2wt%，并加适宜的分散剂。在砂磨机（或球磨机）中湿磨至0.75~0.85μm；料浆含水量控制在35~40wt%，成型磁场大于400kA/m，毛坯密度＞3.1g/cm3；在电窑或煤窑中烧结，烧结温度为1200~1225℃，保温时间1~1.5h。检测样品尺寸为?30×10mm。用WLP-208平均粒度测定仪测量粒度；用TYU-2000型磁性材料自动测量仪测量磁性能。

　　3结果与讨论

　　3.1 SiO2-CaO-SrO-Al2O3(Cr2O3)-La2O3-Co2O3组合

　　锶永磁铁氧体的晶体结构属于M型六角晶系。单位晶胞中含有2个SrO·6Fe2O3分子。Fe3 分布在八面体的2a、4f2、12k晶位、四面体的4f1晶位以及六面体的2b晶位。其中2a、12k、2b晶位的离子磁矩平行排列，而4f1、4f2晶位的离子磁矩反平行排列。Sr2 离子参与氧离子共同密堆积［3］。

　　在SiO2-CaO-SrO-Al2O3(Cr2O3)-La2O3-Co2O3组合中，SiO2-CaO与主成分在烧结过程中局部地形成SiO2·CaO·SrO·6Fe2O3系低熔点相，当烧结温度升至1100℃形成液相，促进烧结体的致密化，并细化晶粒[4]。SrO的作用是增加液相量。在烧结过程中，过剩的SrO与SiO2及SrO·6Fe2O3反应生成流动的液相，使Sr铁氧体的每个晶粒都被液相包围[5]，其细化晶粒的效果比仅有SiO2-CaO时更好。在Sr铁氧体中加入Al3 主要是增大单畴临界尺寸，同时也增大磁晶各向异性。Al3 优先占据六角晶体的2a晶位，然后进入12k晶位，Al3 置换Fe3 ，导致饱和磁化强度Ms降低［6］。

　　表1列出了在01号和02号两种YF28预烧料中添加组合改性的结果。可见，效果非常明显。

　　3.2添加SrO对磁性能的影响
表2中的四种样品是以YF28为基料，加入相同重量的SiO2-CaO-Al2O3-La2O3-Co2O3组合，SrO的添加量不同的实验结果。随着SrO含量的增加，HCB、HCJ基本保持不变，而Br有一定的提高。这说明过剩的SrO与SiO2起反应增加了液相量，促进了烧结体的致密化并抑制了晶粒长大。但SrO与SiO2的比例应控制在一定的范围内[7]。

　　3.3 添加Co2O3、La2O3对磁性能的影响

　　图1是在YF28预烧料中添加SiO2-CaO-SrO-Cr2O3-La2O3-Co2O3组合，只改变Co2O3的添加量，Sr铁氧体磁性能的变化情况。从图1可知，Br先随Co2O3含量的增加而增大，当Co2O3含量大于0.6 wt％左右时，Br开始下降；当Co2O3≤0.2wt％时，HCB、HCJ随Co2O3含量增加而上升，当Co2O3≥0.2wt％时，HCJ急剧下降，而HCB下降则较为平缓。分析其原因，可能是离子半径较小的Cr3 优先占据了八面体晶位，较多数目的Co2 占据了四面体4f1晶位，它们分别置换了不同晶位的Fe3 ，使磁晶各向异性常数KU和饱和磁化强度同时不同程度地增大，但KU/Ms 的比值降低，其综合效果是使HCJ降低。

　　当La2O3含量大于0.6 wt％时， Br开始下降；当La2O3含量大于0.4wt％后，HCB开始下降；当La2O3含量大于0.2wt％，HCJ开始下降，

　　但下降的幅度较平缓。这可能是由于La3 取代了部分Sr2 ，有利于稳定磁铅石结构［6，7］。

　　通过对图1、图2的比较分析，在我们的实验条件下，取Co2O3为0.2wt％、La2O3为0.4wt％是比较恰当的组合。从实验中我们还体会到，这种组合既能提高Sr铁氧体磁性能，又能在较宽的温度范围内烧结。

　　4 结论

　　(2) 在YF28永磁铁氧体预烧料粉中添加SrO ≤0.5wt%时，随着SrO含量的增加，HCB、HCJ基本保持不变，而Br有一定的提高。

　　0.2wt％、La2O3为0.4wt％时，既能提高Sr铁氧体的磁性能，又能在较宽的温度范围内烧结。

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