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一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2021-03-15
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-07-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-05-13
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2041-03-15
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202110274073.X 申请日 2021-03-15
公开/公告号 CN113072368B 公开/公告日 2022-05-13
授权日 2022-05-13 预估到期日 2041-03-15
申请年 2021年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C04B35/26C04B35/64 主分类号 C04B35/26
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 0
引用专利数量 8 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN112321294A、CN1774772A、CN102924069A、CN1641970A、CN105551708A、CN101316803A、CN1462453A、JPH11195517A 被引证专利
专利权维持 1 专利申请国编码 CN
专利事件 许可 事务标签 公开、实质审查、授权、实施许可
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 白国华、张雪峰、张振华、严密 第一发明人 白国华
地址 浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街1158号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江千克知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
周希良
摘要
本发明公开了一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其包括配料、预烧、制浆、成型、气氛烧结步骤,而整个气氛烧结过程分为排胶阶段、第一保温阶段、第二保温阶段、第一降温阶段、第二降温阶段、第三降温阶段等多个气氛烧结阶段。本发明通过在不同的烧结阶段分别控制氧分压,能够获得晶粒尺寸均匀的单畴M型铁氧体,并且避免Co2+离子的氧化和Fe3+离子的还原,有效提高了M型铁氧体的内禀磁性能和矫顽力。本发明方法可与现行生产设备兼容,具有很大的实用价值。
  • 摘要附图
    一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-10-18 专利实施许可合同备案的生效 IPC(主分类): C04B 35/26 合同备案号: X2022330000489 专利申请号: 202110274073.X 申请日: 2021.03.15 让与人: 杭州电子科技大学 受让人: 常州厚德再生资源科技有限公司 发明名称: 一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法 申请公布日: 2021.07.06 授权公告日: 2022.05.13 许可种类: 普通许可 备案日期: 2022.09.26
2 2022-05-13 授权
3 2021-07-23 实质审查的生效 IPC(主分类): C04B 35/26 专利申请号: 202110274073.X 申请日: 2021.03.15
4 2021-07-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其特征是由下列步骤组成:
1) 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;
2)将步骤1)中得到的混合物在1100‑1350℃下保温,得到预烧料;
3)将步骤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;
4)将步骤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;
5)将步骤4)中得到的素坯置于气氛炉中,首先以0.5‑1℃/min速率升温到300‑400℃,保持空气氛围;随后以20‑50℃/min 速率快速升温到1000‑1100℃,保温,控制氧分压小于
1%;再以5‑10℃/min 速率升温到1250‑1350℃,保温,氧分压小于0.1%;开始降温,在1350‑
1200℃降温区间内,控制氧分压为1 4.5%;在1200‑1000℃降温区间内,控制氧分压为0.5~ ~
2%;再在低于1000℃降温区间内,采用空气氛围自然冷却;
所述的高性能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。

2.根据权利要求1所述的一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其特征在于:所述的高性能M型铁氧体晶粒尺寸为0.8±0.1μm,致密度大于96%,内禀矫顽力Hcj大于430kA/m,剩
3
磁Br大于460mT,最大磁能积大于41kJ/m。

3.根据权利要求1‑2任一项所述的一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其特征在于:步骤1),料球水比为1:10:2,转速为100‑200r/min。

4.根据权利要求1‑2任一项所述的一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其特征在于:步骤2),保温1‑4h。

5.根据权利要求1‑2任一项所述的一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法,其特征在于:步骤3),料球水比为1:10:2,转速为100‑200r/min。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于电子材料与元器件技术领域,具体涉及一种高性能M型铁氧体的气氛烧结方法。

背景技术

[0002] 近年来,随着电子产品向轻、薄、短、小发展,以及航空航天等极端领域对电子材料的稳定性越来越高,迫切需要开发就有高温度稳定性的电机、发电机等器件,其中的核心是开发具有高矫顽力的永磁材料。M型铁氧体为六角晶型的磁铅石型铁氧体,可以获得很高的磁晶各向异性,具有原材料丰富、价格便宜、耐高温、耐腐蚀等优点。目前国内外都在大力发展具有高矫顽力的M型铁氧体,但由于材料制备过程导致的缺陷,使得M型永磁铁氧体的矫顽力远低于理论值,使得相关电子元器件在反磁化场作用下易退磁,器件稳定性大大降低。
[0003] 专利CN201410149524.7公开了一种M型六角铁氧体的离子替代方法,通过使用La‑Co替代,大幅提高了材料的磁性能,但是La‑Co元素价格昂贵,不适合大量添加。专利CN201510101140.2和CN201380031855.4涉及了M型铁氧体的制备方法,通过在铁氧体烧结的时候添加碱金属化合物如钾盐、钠盐,同时添加锌化合物,获得了高的永磁性能。专利CN201410066917.1公开了一种改善M型永磁铁氧体矫顽力的制备方法,采用熔盐法制备高性能永磁铁氧体,有效改善了微观组织,提高了磁性能,但是上述需要增加熔盐清洗的过2+ 3+
程,不适合大规模生产使用。在La‑Co替代的M型铁氧体中Co 和Fe 易变价,烧结过程中易发生晶粒异常长大,偏离单畴结构,从而造成矫顽力显著下降。

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。

实施方案

[0017] 以下对本发明的优选实施例进行说明。
[0018] 实施例1:
[0019] 按照组分Ba0.5Ca0.15La0.35(Fe11.5Co0.2)O19配比计算各原料的质量称取Fe2O3粉末、CaCO3粉末、La2O3粉末、Co2O3粉末和BaCO3粉末,将粉末混合物在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为200r/min,球磨2h。在1300℃下保温2.5h,得到预烧料。将预烧料在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为200r/min,加入助磨剂和分散剂,球磨2h,得到浆料,浆料中铁氧体料平均粒度为0.82μm。将浆料沉淀过滤,含水率为35%,在1.3T磁场下成型,得到素坯。将素坯置于烧结炉中进行烧结:以1℃/min速率升温到400℃,保温1h,空气氛围;以50℃/min速率快速升温到1100℃,保温10min,氧分压0.6%;以10℃/min速率升温到1350℃,保温1.5h,氧分压0.07%;在1350‑1200℃降温区间内,控制氧分压为3.5%;在1200‑1000℃降温区间内,氧分压为1.6%;在低于1000℃降温区间内,采用空气氛围自然冷却。
[0020] 得到的M型铁氧体经测量,平均晶粒尺寸为0.8μm,致密度98.1%,内禀矫顽力Hcj 3
438kA/m,剩磁Br465mT,最大磁能积41.5kJ/m。
[0021] 实施例2:
[0022] 按照组分Sr0.6Ca0.1La0.3(Fe11.7Co0.15)O19配比计算各原料的质量称取Fe2O3粉末、CaCO3粉末、La2O3粉末、Co2O3粉末和BaCO3粉末,将粉末混合物在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为150r/min,球磨1.5h。在1280℃下保温3h,得到预烧料。将预烧料在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为180r/min,加入助磨剂和分散剂,球磨2h,得到浆料,浆料中铁氧体料平均粒度为0.75μm。将浆料沉淀过滤,含水率为38%,在1.5T磁场下成型,得到素坯。将素坯置于烧结炉中进行烧结:以1℃/min速率升温到380℃,保温1h,空气氛围;以40℃/min速率快速升温到1050℃,保温20min,氧分压0.8%;以8℃/min速率升温到1350℃,保温1.5h,氧分压控制0.03%;在1350‑1200℃降温区间内,控制氧分压为3%;在1200‑1000℃降温区间内,氧分压为1.2%;在低于1000℃降温区间内,采用空气氛围自然冷却。
[0023] 得到的M型铁氧体经测量,平均晶粒尺寸为0.9μm,致密度97.8%,内禀矫顽力Hcj 3
440kA/m,剩磁Br468mT,最大磁能积42kJ/m。
[0024] 实施例3:
[0025] 按照组分Sr0.3Ba0.3Ca0.2La0.2(Fe11.6Co0.1)O19配比计算各原料的质量称取Fe2O3粉末、CaCO3粉末、La2O3粉末、Co2O3粉末和BaCO3粉末,将粉末混合物在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为180r/min,球磨2h。在1200℃下保温3h,得到预烧料。将预烧料在球磨罐中,料球水比为1:10:2,转速为200r/min,加入助磨剂和分散剂,球磨2h,得到浆料,浆料中铁氧体料平均粒度为0.88μm。将浆料沉淀过滤,含水率为36%,在1.2T磁场下成型,得到素坯。将素坯置于烧结炉中进行烧结:以0.5℃/min速率升温到350℃,保温1.5h,空气氛围;以35℃/min速率快速升温到1000℃,保温15min,氧分压0.8%;以8℃/min速率升温到1320℃,保温
1.5h,氧分压控制0.02%;在1350‑1200℃降温区间内,控制氧分压为2.7%;在1200‑1000℃降温区间内,氧分压为1.4%;在低于1000℃降温区间内,采用空气氛围自然冷却。
[0026] 得到的M型铁氧体经测量,平均晶粒尺寸为0.7μm,致密度96.8%,内禀矫顽力Hcj 3
432kA/m,剩磁Br 470mT,最大磁能积42.8kJ/m。
[0027] 本发明通过在不同的烧结阶段分别控制氧分压,能够获得晶粒尺寸均匀的单畴M2+ 3+
型铁氧体,并且避免Co 离子的氧化和Fe 离子的还原,有效提高了M型铁氧体的内禀磁性能和矫顽力。本发明方法可与现行生产设备兼容,具有很大的实用价值。
[0028] 需要理解的是,上述优选实施例仅用于解释和说明本发明的特点,目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并没有对本发明的保护范围作出任何限定。
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