永磁铁氧体材料调查解析.doc

永磁铁氧体材料调查报告 1 铁氧体简介 1.1 铁氧体分类 铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。按照磁学性质和应用情况的不同，铁氧体可分为：软磁、永磁、旋磁、矩磁、压磁等五种类型，在马达中铁氧体多数用作永磁材料。 永磁铁氧体根据制造工艺的差别可以分为各向同性和各向异性材料。两种材料在成份上是相同的，各向异性永磁的性能高，它是采用磁场成型再烧成制得的，其颗粒的易磁化轴沿外场方向排列一致，因此，一般均采用各向异性材料。 1.2 永磁铁氧体优缺点 永磁铁氧体是永磁铁氧体具有以下优缺点： （1）具有很高的电阻率（ρ=106Ω?m），能在高频场合下使用； （2）原料便宜，来源广泛，制造工艺简便，适于大量生产； （3）化学稳定性好，不存在氧化问题； （4）永磁铁氧体居里温度较低，故温度稳定性较差，不宜在要求严格的场合中使用。 2 永磁铁氧体成分及工艺 2.1 铁氧体基本组分 目前，具有实用价值的永磁铁氧体是主轴型六角晶系铁氧体，其组成一般表示为： (M1O)1-x(M2O)x?KFe2O3 其中M1代表Ba、Sr、Pb；M2代表Ca；数字K在6附近。为改善磁性，还可添加Al、Si、Mn、Ca、Cr、Bi、Sn等的氧化物。常用的永磁铁氧体为钡和锶铁氧体。 2.2 钡铁氧体及制备工艺 钡铁氧体是用得最多的永磁材料，其化学式为BaO?6Fe2O3（或BaFe12O19），在实际配料中BaO与Fe2O3的摩尔数比是小于6的，其原因是： （1）Fe2O3低于6的配方往往会在晶界呈现第二相BaO，有利于阻止晶粒长大； （2）当Fe2O3的比例低于6时，密度上升，Ms与Br增加，磁性提高； （3）补偿球磨时铁的加入及在烧结中碱土氧化物的挥发； （4）Fe2O3原料中常含杂质S，在铁氧体烧结过程中7005）对BaO?5.5Fe2O3具高磁能积的分析发现其中存在一种新铁氧Ba3Fe42+Fe3+28O49，它在20的磁性能为：Ms=398kA/m，HK=1540kA/m，Tc=451:5.5比例的磁性最高。为保证原料中含杂质稍有变化时亦能获得较好的磁性能，一般在工业生产中采用5.5或更低的比例。 制备钡铁氧体时，由于BaO很不稳定，一般采用BaCO3代替；若采用Ba(NO3)2与Fe(NO3)3做原材料，并采用盐酸混合热分解工艺，分解的氧化物活性好，可使反应更加均匀完全，有利于提高产品质量，但成本较高；为降低成本，可采用轧钢副产品铁鳞（主要成分为Fe3O4兼有FeO及Fe），它经氧化后变成Fe2O3，亦可获得良好的磁性。 通常采用磁场取向成型法来制备各向异性铁氧体。磁场取向成型法有湿法和干法两种。湿法磁场成型是将二次球磨后的浆料直接置于模具中，在加压力成型时同时施加一定方向（垂直或平行与压力方向）的强磁场，使单畴晶粒做定向排列。在压型的同时用机械泵抽水，通过下冲头上的小孔将水分抽取。用湿法生产的铁氧体性能较好，即便由于成型要垫片、抽滤导致生产效率下降，这种方法依然得到普遍的应用。为提高生产效率，在生产中已采用干法磁场成型。即成型坯件时，所用粉料不再是含有大量水分的泥浆，而是掺加适当粘合剂的全干粉。粘合剂必须具有分散性、粘合性、润滑性三个条件以分别满足在干粉制备、坯件压制和脱模过程中的要求。干法磁场成型的产品磁性能比湿法的低，但是这种方法成型简易，效率高。 2.3 锶铁氧体及制备工艺 锶铁氧体的矫顽力、磁能积都比钡铁氧体高，磁性能较好。在锶铁氧体配方中加入少量CaCO3代替SrCO3可改善磁性能，其最佳成分约为Sr0.95Ca0.05O?5.6Fe2O3，锶铁氧体根据要求不同可分为以下两类： （1）高Br材料：少量的PbO可以作为助熔剂得到高密度铁氧体，同时PbO还有防止晶粒长大的作用，提高Br和(BH)max； （2）高Hc材料：在锶钙铁氧体或锶铁氧体中加入少量Al、Cr、Ga等三价离子置换铁，可使HCJ提高。在锶钙铁氧体中加入少量则可增加致密度，改善取向性，提高磁性能。 2.4 复合铁氧体及制备工艺 上述烧结铁氧体机械特性硬而脆，难以进行机械加工。为改善机械性能，常将永磁微粉与橡胶或塑料混合，制成塑料永磁体。但由于填充了体积为10~15%的大量非磁性物质，塑料永磁体的磁性能不高。 3 永磁铁氧体磁性能及工艺对磁性能的影响 3.1 永磁铁氧体磁性能参数列表 表3-1 永磁铁氧体牌号及磁性能参数 牌号 Br (mT) HCB (kA/m) HCJ (kA/m) (BH)max (kJ/m3) Y8T 200~235 125~160 210~280 6.5~9.5 Y22H 310~360 220~250 280~320 20.0~24.0 Y25 360~400 135~170 140~200 22.5~28.0 Y26H-1 360~390 200