磁铁生产工艺(1)

烧结铁氧体： 预烧料的制备 成型 烧结
粘结铁氧体：
粘结料的制备
成型
粘结
磁铁生产工艺(1)
磁铁生产工艺(1)
氧化铁原料的制备与发展过程
第一阶段：硫酸亚铁高温分解（甚至用铁锅等炒制） 型氧化铁和颜料铁红 磁铁矿→FeSO4 4FeSO4→2Fe2O3↓+ 4SO2 + O2 ↑ 纯度97%，含硫酸盐等杂质。
永磁铁氧体预烧实质上是各类原料在高温条件下通过固相反
应充分转变为六角晶系铁氧体的过程，这一转变过程进行得
是否完善、晶体形态是否完整会对材料的品质带来重要影响，
“先天不足”一旦在此发生，后工序将无法弥补。一般的预
烧温度在800-1200℃之间，保温时间1-4h。预烧完结后基本
上已得到具有所要的化学成分的铁氧体，但是反应程度还不
磁铁生产工艺(1)
物理性能参数
居里点
比热
单位
℃
Cal/(g*℃)
数值 450-460 0.15-0.20
电阻
Ω*cm >104
工作点温 抗弯强度 度系数
热膨胀系数
Fra Baidu bibliotek
%/℃ Kgf/mm2
C//
C⊥
-0.2
5-10 14-15X10-6 9-10X10-6
磁性能参数
磁铁生产工艺(1)
二、硬磁铁氧体的制备工艺
磁铁生产工艺(1)
铁氧体形貌与尺寸
测定六角铁氧体粉末的颗粒度比较困难： （1）单畴颗粒不能用磁场退磁，彼此之间因磁性吸引而团聚； （2）六角铁氧体颗粒容易呈片状，颗粒比较容易沿六角晶格的基面解离。导致： 延长研磨时间，颗粒比表面积增大，但显微镜下看到的颗粒度减小不显著。 （3）铁氧体颗粒可以被一种碳酸钡/氢氧化钡薄膜包围，这种疏松的表面给人产 生一种错觉，即粉末的比表面积特别大。 （4）商业化铁氧体颗粒中含有大量的细颗粒，可能是一些磨损物及杂相。
磁铁生产工艺(1)
1.传统的高温固相合成方法
磁铁生产工艺(1)
原材料选择与配方
配方是影响铁氧体磁性能的一个关键，锶铁氧体的正分配方（摩尔比） 应 是Fe2O3：SrO = n = 6。当n< 6 时, 过剩的SrO促进铁氧体的固相反应, 起促进晶粒 长大作用，同时在铁氧体内部会形成很多空位，有利于离子扩散，提高烧结性能。 当n> 6 时, 过剩的Fe2O 3 使剩磁降低。
标称纯度97％，实际纯度> 99%，一致性、稳定性高，流动性好，粒度细 匀，形貌比较规则和单一，不含硫酸根，但含有微量氮（N），氯含量非常 低。
铁鳞和磁铁矿粉直接氧化法生产的氧化铁
磁铁生产工艺(1)
过渡阶段：水解法氧化铁红 水解过程： FeCl3+3H2O→Fe(OH)3↓+3HCl 热处理过程： 2Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3−n)H2O
磁铁生产工艺(1)
预烧料制备
铁氧体基本上是采用粉末冶金的方法进行生产的，其生产工艺可以归纳为 干法生产和湿法生产两大类。
干法生产
高温固相法，自蔓延高温合成法（SHS）等。
湿法生产
溶胶-凝胶法，共沉淀法，水热法等
干法生产和湿法生产的主要区别在于粉体制备方式，成型和烧结等工 艺都大致相同。干法生产采用氧化物作还原料，活性较差，反应不易完 全，但是工艺简单，应用较为普遍。湿法生产虽然工艺复杂，但由于原 料的化学活性较高，便于提高质量，降低成本，适合小批量生产。
够均匀，或存在少量未反应的配料。
磁铁生产工艺(1)
预烧所用的设备：回转窑
磁铁生产工艺(1)
磁铁生产工艺(1)
二次球磨
经过预烧的坯料是多气孔、多缺陷、低密度的部分铁氧体化物质，将其用 球磨机粉碎、研磨制成铁氧体粉料以利于压制成型，这道工序习惯上称为二次 球磨，且通常采用湿磨方式。
对烧结铁氧体，一般要求能够将磁粉磨到单畴粒径以下，即0.6-0.9 µm之 间；对粘结铁氧体，一般要求在1-2 µm之间。
第三阶段：Ruthner 法 Fe2O3 Ruthner 法又叫喷雾焙烧法(Spray Roasting)，是早期的大 中型钢铁企业处理酸洗钢材作业时产生的废液(主要成分为 FeCl2)、并回收盐酸和制备氧化铁的一种主要方法。它是以铁 的氯化物(FeCl2)为原料加铁屑耗酸，溶液经净化后进行高温 喷雾焙烧。氯化亚铁溶液在高温条件下水解、氧化生成氯化 氢和氧化铁。氯化氢以盐酸回收，返回酸洗钢材车间重复使 用。 4FeCl2+O2+4H2O→2Fe2O3+8HCl↑ HCl(g)+H2O→HCl(l)
混料通常采用的混合方式是用滚动式球磨机干磨或湿磨，又 称为一次球磨。
磁铁生产工艺(1)
预烧：固相反应过程
形成钡铁氧体的固相反应过程：
BaCO3 + Fe2O3 = BaO.Fe2O3 + CO2 BaO.Fe2O3 + 5Fe2O3 = BaO.6Fe2O3 总反应式为：
BaCO3 + 6Fe2O3 = BaO.6Fe2O3 + CO2
磁铁生产工艺(1)
第二阶段：晶核氧化法生产的氧化铁 FeSO4+2NaOH→Fe(OH)2+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓ 4FeSO4+4H2O+O2→2Fe2O3↓+4H2SO4 Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
将一定量的硫酸亚铁溶液（5%）与过量氢氧化钠溶液反应（要求碱过量 0.04～0.08g/ml)，在常温下通入空气，使之全部变为红棕色的氢氧化铁胶 体溶液，作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体，以硫酸亚铁为介质， 通入空气，在75～85℃，在金属铁存以下，硫酸亚铁与空气中氧气作用生 成三氧化二铁（即铁红）沉积在晶核上，溶液中的硫酸根又与金属铁作用 重新生成硫酸亚铁，硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积，这样循环至 整个过程结束，生成氧化铁红。
添加0.50～0.65wt%的SiO 2, 可细化预 烧料中的晶粒, 使预烧料中的晶粒直径 分布在1～2µm 之间, 提高单畴粒子的比 率。为了促进固相反应，通常在配方中 加入CaCO3，Bi2O3等助熔剂，但是要 控制所加的量，过多的添加剂对磁性能 影响较大。
磁铁生产工艺(1)
混料
湿式干法工艺（Ries, 1969） 采用悬浮液（料浆），在振动磨机、鼓形混料机或砂磨机中 混合均匀，然后经脱水干燥。
磁铁生产工艺(1)
2020/11/30
磁铁生产工艺(1)
硬磁铁氧体
一、基本特征 二、制备工艺 三、应用 四、技术发展
磁铁生产工艺(1)
一、硬磁铁氧体基本特征
晶体结构：磁铅石 类型：烧结铁氧体、粘结铁氧体 类型：各向同性铁氧体、各向异性铁氧体 典型化学组成：SrFe12O19(SrM), BaFe12O19(BaM)