发明内容
[0004] 针对上述问题,本发明的目的在于提供一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,通过在多个保温和降温过程中调控烧结气氛,控制晶粒的长大、离子的变价等问题,提高材料的磁晶各向异性,获得均匀的单畴显微组织,从而提高M型铁氧体的矫顽力。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现:
[0006] 1)配料:按照化学计量比称量Fe2O3粉末、CaCO3粉末、La2O3粉末、Co2O3粉末、SrCO3粉末和/或BaCO3粉末,在球磨罐中球磨并烘干;
[0007] 2)预烧:将1)中得到的混合物在1100‑1350℃下保温,得到预烧料;
[0008] 3)制浆:将2)中得到的预烧料在球磨罐中加入助磨剂和分散剂,球磨,得到浆料,浆料中铁氧体料平均粒度为0.8±0.2μm;
[0009] 4)成型:将3)中得到的浆料沉淀过滤,含水率为20‑45%,在1.0‑1.6T磁场下成型,得到素坯;
[0010] 5)气氛烧结:将4)中得到的素坯进行置于气氛炉中,将烧结过程分为三个保温过程和三个降温过程:第一保温过程:以0.5‑1℃/min速率升温到300‑400℃,保温,空气氛围,实现素坯中有机物排出;第二保温过程:以20‑50℃/min速率快速升温到1000‑1100℃,保温10‑30min,控制氧分压小于1%(小于此温度下铁氧体分解压),促进细小颗粒粗化,保证晶粒尺寸均匀;第三保温过程:以5‑10℃/min速率升温到1250‑1350℃,保温,氧分压控制小于
0.1%,增加材料中缺陷数量,促进元素扩散和磁体致密化;第一降温过程:在1350‑1200℃
2+ 3
降温区间内,控制氧分压为1~4.5%,低于M型铁氧体平衡氧分压,保持Co 不被氧化成Co+
;第二降温过程:在1200‑1000℃降温区间内,氧分压为0.5~2%,略高于M型铁氧体平衡氧
2+
分压,确保Fe 被完全氧化;第三降温过程:在低于1000℃降温区间内,采用空气氛围自然冷却。
[0011] 优选的,高性能M型铁氧体晶粒尺寸为0.8±1μm,致密度大于96%,内禀矫顽力Hcj3
大于430kA/m,剩磁Br大于460mT,最大磁能积大于41kJ/m。
[0012] 优选的,高性能M型铁氧体化学计量比为:A1‑x‑yCaxLay(Fe12‑u‑vCou)O19,其中A代表Sr、Ba中至少一种,x、y、u、v为摩尔比,0.01≤x≤0.3,0.1≤y≤0.5,,0.1≤u≤0.3,0.1≤v≤0.5。
[0013] 优选的,步骤1),料球水比为1:10:2,转速为100‑200r/min。
[0014] 优选的,步骤2),保温1‑4h。
[0015] 优选的,步骤3),料球水比为1:10:2,转速为100‑200r/min。
[0016] 本发明的积极效果在于:传统的M型铁氧体烧结方法一般采用空气烧结,不利于铁氧体晶粒组织的细化和均匀化,并且会导致金属离子的氧化。本发明将烧结过程分为三个保温过程和三个降温过程,分别在各个阶段针对性的调控晶粒尺寸、晶粒均匀性和各种离子的氧化还原,能够有效地控制各种金属离子的价态变化,获得均匀的单畴晶粒,从而提高矫顽力。