對永磁鐵氧體材料磁性能的影響規(guī)律實驗

1、CaO-SiO2對永磁鐵氧體材料磁性能的影響規(guī)律實驗CaCO3添加劑俗稱石灰石，白色粉末，在8250C左右分解生成CaO,除少量Ca2+進(jìn)入磁鉛石結(jié)構(gòu)外，多數(shù)Ca2+起助溶劑作用，即在燒結(jié)過程中產(chǎn)生低熔點產(chǎn)物，降低反應(yīng)溫度，以利固相反應(yīng)，提高產(chǎn)品密度，增加剩磁，在12300C較高溫度燒結(jié)，剩磁隨CaCo3增大而增大，矯頑力隨CaCo3增大而減少。一般來講，在11400C較低溫度下燒結(jié)，剩磁，矯頑力在一定范圍內(nèi)隨CaCo3增大而增大。試驗發(fā)現(xiàn)，CaCO3在W0.2wt%時，燒結(jié)時會產(chǎn)生不均勻晶粒長大，導(dǎo)致矯頑力下降，如果CaCo3含量在W1.4wt%時，磁體中非磁性相增加，會使剩磁下降，因此常取

2、0.2W1.4wt%。在CaO起助溶劑作用時，若CaO含量過低，如小于0.4wt%，燒結(jié)磁體不能高致密化，密度低，不能提高剩磁，若過高（大于0.9wt%）,則導(dǎo)致燒結(jié)磁體晶粒過于長大，產(chǎn)生異常晶粒，會使Hc下降。2、  SiO2添加劑SiO2添加劑，SiO2在預(yù)燒時，有抑制晶粒長大的作用，使晶粒細(xì)化，增大矯頑力，對含約1 wt%SiO2，且成分n5.5,燒結(jié)后不同SiO2含量的鍶鐵氧體剩磁Br和矯頑力HCJ的關(guān)系見圖1。由圖可見，在相同Br時，含SiO2的樣品，其HCJ比不含SiO2的樣品要大，而相同HCJ時所含SiO2的樣品比不含SiO2的樣品Br要大。SiO2熔點高達(dá)17280C

3、，但若添加量過多，一部分Si4+離子可以進(jìn)入晶格，導(dǎo)致相應(yīng)部分Fe3+離子轉(zhuǎn)變成Fe2+離子，從而SiO2與FeO反應(yīng)生成低熔點化合物，這樣可降低預(yù)燒和燒結(jié)溫度，這對提高矯頑力有利，但生成的各種低熔點硅酸鹽是非磁性相，他的生成使剩磁下降，而且即使在較低溫度下燒結(jié)，晶粒仍可長得很大，且磁體內(nèi)還會生成很多不均勻氣孔，使M相純度降低，晶粒超過單疇臨界尺寸，而且SiO2含量偏高時，晶粒變粗后，晶粒形態(tài)也發(fā)生變化，矯頑力下降。在SiO2含量超過一定值后，會使SrM分解為Fe2O3和SrSiO3即SrFe12O19+ SiO2SrSiO3+6 Fe2O3使磁性惡化。SiO2顆粒在PH值為7.510.5時有

4、良好的分散性，在PH=23時，有明顯的團(tuán)聚，分散效果不佳。SiO2可用沉淀白碳黑代，該化合物又稱二氧化硅，由液體硅酸鈉與無機(jī)酸反應(yīng)生成，經(jīng)過濾，水洗干燥后，呈粉狀、粒狀。它具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，吸附性，吸濕性，內(nèi)表面積大，具有良好的分散性。SiO2也可用石英砂代，石英砂礦可以很純，粉碎也很容易。四川阿壩州民間采集的石英礦，無需處理，只需破碎成粉，粒度很細(xì)，純度在99%以上，手感與滑石粉相似。SiO2在鍶鐵氧體中的溶解度約為0.2wt%，且明顯偏析于晶界處，晶界處Si4+濃度是晶粒內(nèi)部的510倍，SiO2這種分布特點表明，它對于磁體HCJ的貢獻(xiàn)是因為：1、SiO2能有效地控制晶粒生長及晶粒形貌，

5、提高燒結(jié)磁體中的單疇粒子的比例。2、SiO2擴(kuò)大入晶格，作為摻雜可以形成釘扎中心，對于疇壁移動有阻礙作用這種晶格中Si4+濃度較高，由它決定的矯頑力也較高。滕陽明等認(rèn)為SiO2會抑制C平面生長，使磁體平行于成形磁場方向的收縮率S1小，而垂直于成形磁場方向的收縮率S2大，這樣隨SiO2含量增加S1/S2減小。取向度變差。實驗一SiO2與CaCO3（CaO）復(fù)合添加劑添加SiO2與CaCo3或者添加SiO2與SrCO3兩者會形成CaSiO3或SrSiO3,它們的熔點分別是15440C與15880C，形成的硅酸鹽液相影響燒結(jié)行為，如果把這些硅酸鹽和鐵氧體相結(jié)合，則它們的熔點會降低。CaO有促進(jìn)燒結(jié)的

6、作用，SiO2有抑制晶粒長大的作用，兩者均存在于晶界，可使HC增大，添加CaO和SiO2在造成高密度化的同時，會抑制鐵氧體晶粒長大。鐵氧體預(yù)燒料微粉碎時，同時添加CaO=0.75 wt%（= CaCO31.25 wt%）和SiO2=0.75 wt%添加劑和未加此兩種添加劑時，所得Hcj值和密度D值與燒結(jié)溫度的關(guān)系，如圖2-1、22添加CaO-SiO2后使之致密的溫度要低，并且促進(jìn)了致密。單獨(dú)的SiO2-CaO化合物的熔點在14500C以上。CaO. SiO2- Fe2O3二元系化合物的熔點下降到12000C，而與SrO.6 Fe2O3固熔時三元系20% SiO。CaO-80%，SrO.6 Fe

7、2O3系熔點下降到11500C，而單獨(dú)的SrO.6 Fe2O3熔點在13500C以上，在圖1中，添加CaO，SiO2到10000C止，HCJ隨燒結(jié)溫度的上升，近似直線增大，在10000C時，HCJ達(dá)366KA/M（4.6KOe）的最高值，其后隨燒結(jié)溫度的上升到12000C這一區(qū)間，HCJ直線下降到191 KA/M（2.4 KOe），此后燒結(jié)溫度再上升，HCJ又增大，到12500C時達(dá)到247 KA/M（3.1 KOe），與此不同的是，無添加劑時，到10000C這一區(qū)間內(nèi)，具有與有添加劑大致相同的特性，但當(dāng)燒結(jié)溫度超過10500C時，HCJ隨溫度上升而持續(xù)線性下降，在12500C<, /S

8、PAN>時，大幅度下降到135 KA/M（1.7 KOe）。另一方面，兩者的密度均隨燒結(jié)溫度的上升而增大，但同時添加SiO2- CaO的鍶鐵氧體密度在超過10000C時增大的幅度比沒有添加劑的要大，在12100C時已達(dá)到4.95g/cm3,接近理論值的95%以上。可以說，燒結(jié)反應(yīng)已基本完成，而未添加SiO2- CaO的鍶鐵氧體在各燒結(jié)溫度時對應(yīng)的密度要低。即使在12500C，至多也只有4.5 g/cm3,只達(dá)到理論值的87%。沒有添加劑的樣品，隨著燒結(jié)溫度的提高，各個晶粒長大成球形，而到高溫時，觀察到最大的晶粒成環(huán)形地包圍著大的空隙，這是這種固相燒結(jié)所特有的微結(jié)構(gòu)，而在同時添加SiO2-

9、 CaO的情況下，則與未加添加劑的樣品在微結(jié)構(gòu)中固相燒結(jié)的初期一樣，沒有看到晶粒間的粘連，但燒結(jié)溫度提高后氣孔急劇減少，而且可明顯地觀察到晶界，如果溫度上升較高時，氣孔減少，晶粒長大會受到抑制，從而達(dá)到致密的微結(jié)構(gòu)。實驗2同時添加等兩的CaO和SiO2同時添加等兩的CaO和SiO2的鍶鐵氧體的對應(yīng)最大HCJ和密度有大致相同的燒結(jié)溫度，這說明SiO2所起通過實驗表明，在預(yù)燒前添加0.6wt的預(yù)燒料粉中添加0.75wtCaO的鍶鐵氧體和微粉碎的的作用與預(yù)燒前加還是預(yù)燒后加無關(guān)。且預(yù)燒時抑制晶粒長大的作用一直影響帶燒結(jié)反應(yīng)，然而溫度過高時，隨著溫度的增高，預(yù)燒前加SiO2的樣品，HcJ隨燒結(jié)溫度的增

10、高，仍繼續(xù)下降。而預(yù)燒后微粉碎時加CaO-SiO2時反而略有上升。這就說明了在預(yù)燒前加SiO2使鍶鐵氧體晶粒長大速度快。再就是在微粉碎同時添加CaO和SiO2控制液相燒結(jié)時的粒作用，在高溫下它比預(yù)燒前添加 SiO2預(yù)燒后添加CaO穩(wěn)定。在CaOSiO2-Sr1.6(Fe2O3)系中，反應(yīng)生成物的熔點，隨著SiO2/CaO的增大而移向高溫。有關(guān)晶界相成分的變化以及相應(yīng)液相生成溫度的變化，可用測量燒結(jié)過程中電阻率的變化方法驗證。當(dāng)液相成分逐漸增大時，電阻率逐漸減小，當(dāng)電阻率開始下降時晶界就有液相出現(xiàn)的痕跡。總的來說：（1）完全不加添加劑的鍶鐵氧體粉的燒結(jié)以固相反應(yīng)形式進(jìn)行，隨著晶粒的長大，在123

11、0左右的高溫下才達(dá)到致密；反之，同時添加CaO和SiO2的CaO-SiO2-Sr0.6Fe2O3三元系可實現(xiàn)液相燒結(jié)，在1160左右的低溫下靠液相流動，使樣品迅速致密，且晶粒長大受到抑制。（2）SiO2添加量影響液相燒結(jié)，由液相流動產(chǎn)生致密化的燒結(jié)溫度，隨添加量的增多移向高溫區(qū)。（3）鍶鐵氧體燒結(jié)體的電阻率與燒結(jié)溫度的關(guān)系與燒結(jié)過程相對應(yīng)，即在無添加物的固相燒結(jié)中，電阻率隨致密化的變化小，但同時添加CaO和SiO2的液相燒結(jié)中，對應(yīng)于液相流動引起的致密化燒結(jié)體的電阻率急劇下降。（4）SiO2/CaO比影響磁體的d1/d2值，當(dāng)調(diào)節(jié)SiO2/CaO比值，就能改變d1/d2值，當(dāng)1.0d1/d22

12、時才能得到高性能。實驗3CaCO3,SiO2比例實驗實驗工藝流程：備料成型燒結(jié)磨加工檢測將球磨罐清洗干凈，按料球水=1121.8的量添加。以800克鐵紅預(yù)燒料為基料。分別添加CaCO3,SiO2添加劑。然后用四缸球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨時間14小時，磨好后用濾布濾，將料漿沉淀溺水34小時左右，用100噸鐵氧磁體自動液壓機(jī)壓制成型。檢測生坯密度為3.13.2g/；用ZWK-702系列智能控溫儀進(jìn)行燒結(jié)，用AMT-4磁化特性自動測量系統(tǒng)測試產(chǎn)品的磁性能，試驗數(shù)據(jù)取樣品的平均值。產(chǎn)品配方每次以800g預(yù)燒料（鐵紅料）為基料（添加劑按不同量添加4次）次數(shù)/名稱CaCO3SiO2第一次3wt1wt第二次6w

13、t2wt第三次12wt3wt第四次12wt4wt用磁場取向成型法，即利用成型時附加的直流磁場使單疇顆粒的易磁化方向沿著外磁場方向作整齊的取向排列，這樣的坯件經(jīng)過燒結(jié)后可獲得各向異性性的永磁鐵癢體。在磁場中，永磁鐵氧體粒子具有沿磁力線方向成鏈狀排列的性質(zhì)。因此，在磁場成型時應(yīng)盡可能最大限度地使磁粉粒子沿一個方向排列，同時加上適當(dāng)?shù)膲毫?。制備高性能的永磁鐵氧體一般都采用濕法磁場成型。濕法磁場成型是將第二次球磨的粒漿（調(diào)整濃度）直接置于磨具中，在加壓力成型的同時施加一定方向（垂直或平行干壓力方向）的強(qiáng)度磁場，使單疇顆粒作定向排列，同時用真空泵抽水，通過沖頭所鉆的小孔將水分排凈，常用設(shè)備是100噸永磁

14、鐵氧體自動液壓機(jī)。此次產(chǎn)品經(jīng)過長時間放置，使產(chǎn)品的含水量大量降低，升溫速度應(yīng)慢，過了低溫區(qū)溫度可以升得稍快一點。1000以后為了保證晶粒細(xì)小和高密度，亦應(yīng)該降低升溫速度。升溫至1050時固相反應(yīng)開始，為使固相反應(yīng)更完全可以設(shè)置保溫段。由于在最高時適當(dāng)延長保溫時間有助于提高Br所以當(dāng)溫度升到最高溫度后設(shè)置2小時的高溫保溫時間。以下為本次產(chǎn)品的燒結(jié)溫度曲線（按需要分為8段）段號末點時間升溫速率末點溫度10140010001202054000750300307400400078040840020009005094003001080610000000108071035030011858123500001185磨加工永磁鐵氧體是一種硬度很高脆性很強(qiáng)的材料，一般不能像金屬材料那樣可以用車、銑、刨、鉆等方法進(jìn)行加工，但可以進(jìn)行磨削、切割、研磨拋光，有時還可以用超聲波鉆孔等方法以滿足對尺寸精度，行位公差和粗糙度的要求。永磁鐵氧替常用的磨床有簡