[發明專利]一種具有核殼結構的鐵氧體永磁材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910410429.0
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110204326B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李玉平;包大新;何震宇;李軍華;吳云飛
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: C04B35/40
• 分類號: C04B35/40;C04B35/628;H01F1/11
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;何俊

本發明涉及鐵氧體材料領域，公開了一種具有核殼結構的鐵氧體永磁材料及其制備方法，所述鐵氧體永磁材料由核成分和殼成分混合后經加磁、成型、燒結而得；所述核成分中各元素質量含量為Sr_1?xLa_xFe_12?yCo_yO₁₉，其中x=0?0.08，y=0?0.05；所述殼成分中各元素質量含量為Sr_1?w?vLa_wCa_vFe_12?zCo_zO₁₉，其中w=0.2?0.45，v=0.2?0.45，z=0.15?0.35；所得鐵氧體永磁材料的晶粒呈核殼結構，La元素與Co元素在晶粒中的含量由內向外呈不均勻梯度遞增。本發明可使鐵氧體永磁材料在降低La?Co元素使用量的情況下，仍然能夠保持較高的磁性能。

技術領域

本發明涉及鐵氧體材料領域，尤其涉及一種具有核殼結構的鐵氧體永磁材料及其制備方法。

背景技術

鍶鐵氧體永磁材料(SrFe₁₂O₁₉)由于具有良好的化學穩定性、環境友好性，較高的磁性能以及較低的價格，已經廣泛應用于電機及傳感器領域。近年來，隨著磁器件越來越向小型化、輕型化發展，市場對鐵氧體永磁材料的磁性能提出了更高的要求。另一方面，為了控制磁器件的生產成本，人們又希望鐵氧體材料的價格不會因為性能的改善而大幅度的增長。

傳統提高鐵氧體永磁材料的方法一般是采用離子替代，比如采用La³⁺、Nd³⁺、Sm3⁺、Pr³⁺、Ce³⁺等替代Sr²⁺，采用Al³⁺、Cu²⁺、Zn2⁺、Co²⁺等替代Fe³⁺。其中，La³⁺-Co²⁺聯合替代被證明是一種非常有效的方法，可以大幅度提高材料的內稟磁性能，因此廣泛應用于高性能鐵氧體永磁材料的批量生產。但是，這種方法需要大量消耗La和Co。眾所周知，La屬于稀土元素，地球儲量有限；而鈷則是一種戰略資源，主產地在南美、非洲及大洋洲，價格非常昂貴。因此采用La³⁺-Co²⁺離子替代的方法，會引起鐵氧體材料價格的大幅度提升。因此，人們迫切希望找到一種既可以提高材料的磁性能，又不會大幅度提高材料成本的方法，也即找到一種保持材料磁性能的同時，能降低La、Co元素使用量的方法。

另一方面，通過優化鐵氧體材料微觀結構，也可以提高材料的磁性能。根據相關的磁學理論，通過細化鐵氧體永磁材料的晶粒，使其尺寸小于磁疇尺寸，可以大幅度的矯頑力。目前，為了細化材料的微觀組織，常見的方法是將預燒料進行長時間的球磨，制備出粒徑細小的磁粉顆粒，然后再進行燒結。但是，長時間的球磨通常會帶來許多的雜質，降低材料的磁性能。而且，磁粉顆粒過細也會使材料在后續工序中成型困難，燒結后產品容易出現裂紋。

此外，通過控制材料在燒結過程中的晶粒生長，使材料晶粒的長徑比保持在一定的范圍，也可以調整材料的磁性能。比如在球磨過程中添加一些含有Ca、Si離子的化合物，并通過控制Ca/Si的比例，使磁體的剩磁與矯頑力呈現一種trade-off的關系，即在損失某一性能指標的同時，提高另一性能指標。一般來講，Ca/Si的值上升，材料的剩磁會提高，矯頑力會下降，反之則矯頑力上升，剩磁下降。但是，僅通過Ca/Si調節，對于材料磁性能的改善是有限的。而且，過多的添加含有Ca、Si離子的化合物會導致材料非磁性相增多，反而降低材料磁性能。

以下例舉幾個現有技術中的技術方案：

1、公開號為CN 1658340A的中國專利公開了通過向材料中添加La-Co元素，能夠大幅度提高材料的磁性能。但是，該技術采用的是傳統的離子添加方法，La-Co元素含量偏高，大幅度提高了材料的成本。