1、40 J Magn Mater Devices Vol 34 No 4工藝與設(shè)備批量生產(chǎn)高性能永磁鐵氧體的工藝與技術(shù)何震宇，何時(shí)金，何軍義，包大新，任旭余 （橫店集團(tuán)東磁股份有限公司，浙江東陽 322118）摘 要：基于提高永磁鐵氧體性能的基本原理，從配方、球磨、成型和燒結(jié)等環(huán)節(jié)，提出了實(shí)現(xiàn)高性能化的生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求。給出了我公司生產(chǎn)的高性能永磁鐵氧體材料的性能參數(shù)。關(guān)鍵詞：永磁鐵氧體；高性能；工藝；技術(shù)中圖分類號(hào)：TM277+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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 后國內(nèi)的磁材工廠將與國外磁性企業(yè)在同一平臺(tái)上競(jìng)爭(zhēng)。一直以中低檔次產(chǎn)品低價(jià)位作為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的國內(nèi)磁材企業(yè)將面

4、臨嚴(yán)峻的市場(chǎng)考驗(yàn)。因此大力發(fā)展高檔次磁性材料和器件是我們東磁集團(tuán)的戰(zhàn)略目標(biāo)。作為中國永磁鐵氧體龍頭企業(yè)的東磁集團(tuán)，在開發(fā)高檔永磁材料上投入較大的人力財(cái)力，經(jīng)過小試中試大生產(chǎn)三個(gè)階段的研究開發(fā)，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)相當(dāng)于日本TDK 公司G6、G7系列性能的產(chǎn)品，實(shí)驗(yàn)室水平已達(dá)到B r =450mT、H cj =360kA/m、(BH max =35.8kJ/m3。本文對(duì)我們?cè)谟来盆F氧體實(shí)現(xiàn)高性能化的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝和技術(shù)的研究作一介紹。2 提高永磁鐵氧體性能的原理要制備高性能的永磁鐵氧體材料，必須從磁鉛石型六角晶系鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)入手。首先必須滿收稿日期：2003-01-02 修回日期：2003-05-2

5、8 作者通信：Tel:6552627 Fax: 6550556足以下兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。（1）高飽和磁極化強(qiáng)度（J s ）。 室溫下BaFe 12O 19的飽和磁極化強(qiáng)度為J s =0.477T(SrFe12O 19約0.465T 1。在工業(yè)生產(chǎn)中，選擇合理的配方和注意防止磁體中的孔隙過多，以提高J s ；原材料（Fe 2O 3）本身的雜質(zhì)含量，以及加入過多非磁性相添加劑、助溶劑等，也會(huì)降低J s 。（2）高磁晶各向異性能（E k ）。根據(jù)公式：H cj =A (2K 1/0M s -NM s 2，式中，K 1為磁晶各向異性常數(shù)（SrM 鐵氧體的K 約為3.7×

6、105J/m3），A 為常數(shù)（對(duì)于單晶體A 為0.48），N 是有效退磁系數(shù)，要提高矯頑力必須提高磁晶各向異性常數(shù)K 1，而K 1屬于材料的本征參量，取決于配方。N 屬于結(jié)構(gòu)靈敏參量，與制備工藝、晶粒大小、形貌和取向以及晶界狀況等因素有關(guān)。大家都知道提高永磁鐵氧體磁性能通常從結(jié)晶粒子取向度接近100%、結(jié)晶粒子接近單疇臨界尺寸、燒結(jié)密度接近理論值（5.2g/cm3）等方面入手。然而要做到以上幾點(diǎn)，必須優(yōu)選配方與摻雜，選擇最好的制備工藝，優(yōu)化最佳工藝以及使設(shè)備能滿足制備工藝要求等。磁性材料及器件 2003年8月 41我們?cè)谛≡囍型ㄟ^科學(xué)地運(yùn)用數(shù)理學(xué)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，分析、篩選、優(yōu)化配方與添加劑。中試中

7、確定批量生產(chǎn)的最佳制備工藝。3 高檔永磁鐵氧體的大生產(chǎn)技術(shù)3.1 原材料與預(yù)燒料對(duì)于不同批次的原材料（Fe 2O 3、SrCO 3），都應(yīng)該進(jìn)行理化分析。根據(jù)固有雜質(zhì)含量的多少，適當(dāng)?shù)匦拚浔扰c摻雜。摩爾比根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果取5.65.9，采用濕式混合，嚴(yán)格控制預(yù)燒前粉體的粒度，預(yù)燒溫度控制在12501280，要求固相反應(yīng)完全，充分生成M 相Sr 鐵氧體。對(duì)于預(yù)燒后的粉體進(jìn)行比飽和磁化強(qiáng)度s 測(cè)試，要求DM4240系列材料s 70A m 2/kg，還必須防止Fe 2O 3發(fā)生還原反應(yīng)而生成鐵磁性物質(zhì)（Fe 3O 4），所以對(duì)Fe 2+含量的分析是必要的（Fe 2+含量0.15wt%。3.2 二次摻雜

8、和球磨相當(dāng)于TDK G6系列產(chǎn)品的材料性能屬于高Br 、高H c 、高(BH max 三高材料。根據(jù)小試的優(yōu)化結(jié)果和對(duì)中試產(chǎn)品XRD 與TEM 分析的數(shù)據(jù)，考慮到在制料過程中非人為加雜等因素，二次添加物添加量要適當(dāng)修正。主要采用以下成份：CaCO 3、 SiO2、 H 3BO 3、 Cr 2O 3、 SrSO4 、Al 2O 3 以及其它金屬氧化物。二次球磨對(duì)于控制SrM 鐵氧體微粒的大小、形狀、分布以及對(duì)燒結(jié)時(shí)固相反應(yīng)的活性都有重要的影響。根據(jù)TDK 公司田口仁等人試驗(yàn)，用平均粒徑分布0.30.5m 的初級(jí)粒子，可以得到100%粒徑在1m 以下的單疇顆粒3。我公司采用新型多級(jí)研磨工藝。與傳統(tǒng)

9、的單級(jí)球磨、砂磨相比較，在控制粒度的大小以及顆粒的分布方面都有明顯的改善，圖1列出了兩種砂磨工藝的顆粒分布對(duì)比。 （a ）傳統(tǒng)工藝 （ b ）東磁新工藝圖 1 粒度分布情況在二次研磨中還可以選用表面活性劑，對(duì)改善料漿的性質(zhì)和提高晶粒的取向度，增強(qiáng)產(chǎn)品的致密性等都有很大的效果。 3.3 成型 根據(jù)B r B s ·A · f式中：B s 為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,A 為密度系數(shù), f 為取向度,為了提高B r ，就必須提高取向度f 。為了提高取向度f ，除上文已述的改善料漿顆粒的分散性外，更重要的一點(diǎn)就是要求有高的成型取向磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)證明，因料漿中磁性微粒所受的磁力和機(jī)械力以及顆粒間的

10、黏合力等因素的不同，所需取向磁場(chǎng)也不一樣。對(duì)于制造一般的SrM 、BaM 鐵氧體，磁場(chǎng)約為400480 kA/m。而制造高性能的鐵氧體所需的成型磁場(chǎng)約為前者的1.5倍。圖2列出SrM 取向度f 對(duì)(BH max 的影響(密度取5.0g/cm3 。我公司引進(jìn)美國產(chǎn)300t 全自動(dòng)油壓成型機(jī)。該機(jī)器的特點(diǎn)：(1大工作臺(tái)面 (有效寬度1300mm ；(2成型壓力高，可一模多件；(3高精度(上下有效工作臺(tái)面平行度0.03 ；（4）雙線包高成型磁場(chǎng)；(5采用國際最新成型工藝下頂式壓制；(6先進(jìn)方便的壓制速度與壓力控制，采用全比例閥；(7 大容f /%圖2 （BH ）max 隨取向度的變化42 J Mag

11、n Mater Devices Vol 34 No 4量定量注料泵。以上特點(diǎn)有力地保障了高性能產(chǎn)品的成型條件。采用該機(jī)器成型的生坯密度3.3g/cm3，取向度f 96.5%。3.4 燒結(jié)燒結(jié)的目的是完善固相反應(yīng)，使磁體有高的致密性和完整的單疇晶粒。我們采用雙推板隧道窯來批量燒結(jié)。該窯爐有11個(gè)獨(dú)立溫度控制區(qū)，采用日本產(chǎn)溫控儀，高溫區(qū)截面溫差3。根據(jù)多次中試的結(jié)果優(yōu)化出最佳燒結(jié)升溫曲線。燒結(jié)溫度一般控制在12201230之間（根據(jù)不同的材料與性能要求），保溫時(shí)間1.5h 。在燒結(jié)過程中，對(duì)窯爐預(yù)熱區(qū)與冷卻區(qū)排風(fēng)量要合理調(diào)整；還需控制好爐內(nèi)的氣氛狀況。根據(jù)以上幾點(diǎn)，DM4240系列產(chǎn)品的燒結(jié)密度可

12、達(dá)理論值的97%以上。4 結(jié)果經(jīng)過選用高純度的原材料，控制與調(diào)整最佳配方與摻雜，采用特殊的砂磨工藝和引進(jìn)大噸位自動(dòng)壓機(jī)，改進(jìn)窯爐燒結(jié)曲線，提高取向度和致密性，我公司已批量生產(chǎn)DM4240系列產(chǎn)品，表1為我公司大生產(chǎn)的永磁鐵氧體系列新增加的高性能材料特性。圖3為用該材料生產(chǎn)的瓦形磁體所測(cè)試的退磁曲線。表1東磁公司的高性能永磁鐵氧體材料牌號(hào) 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 38.4參考文獻(xiàn)：1 Stablein H. Hard ferrites and plastoferrites, 1986. 8. 2 都有為. 鐵氧體, 1996.4.3 馬昌貴. 高性能永磁鐵氧體大生產(chǎn)技術(shù)文集, 1994. 10:40-45.作者簡(jiǎn)介：何震宇（1973），男，湖南長沙人。1994年畢業(yè)于湖南大學(xué)。現(xiàn)任橫店集團(tuán)東磁股份有限公司永磁事業(yè)部總工程師。主要從事永磁鐵氧體材料及器件的研究開發(fā)工作。（上接35頁） 統(tǒng)、電子通訊等），方便人們生活。技術(shù)將與納米技術(shù)一起成為新世紀(jì)重要科學(xué)技術(shù)。參考文獻(xiàn):，（）：，：，（）：，