1、Serial No. 492April. 2010#稀土添加劑對永磁鐵氧體磁性能的影響耿洪臣 馮泉/于忠淇(1.北方重工集團有限公司；2.東北大學資源與土木工程學院)摘 要：以総永磁鐵氧體Y30H-1的預燒料為原料，釆用工業化生產工藝，分別加入1岀23、 Co203和 內6。|1三種稀土氧化物添加劑，系統地研究了三種添加劑的添加量對磁體的剩磁以及內 稟矯頑力的影響，并對各自的作用機理進行了分析。關鍵詞：永磁扶氧體；稀土氧化物；剩磁；內稟矯頑力中圖分類號:0614.33 文獻標識碼：A 文章編號：1674-6082 (2010 )04-0053-03Effect of Rare Earth Ad

2、ditive on Magnetic Properties of Permanent FerriteGeng Hongchen1 Feng Quan2 Yu Zhongqi1(1. Northern Heavy Industry Group Co. .Ltd. ;2 School of Resource and Civil EngineeringfNortheastern University)Abstract： Take pre-sintering material of strontium permanent magnetic ferrite Y30H-1 as the raw mater

3、ial f adopt industrial manufacture process, adding three kinds of rare-earth oxide additives Ii2O3x Co2O3 和 Pi6011 respectively f research is made on effects of addition quantity of three additives on rema nence of magnet and intrinsic coercivity systematically 9 and their own mechanism was also ana

4、lyzed#Keywords: Permanent ferrite; Rare earth oxide;1引言隨著汽車、電動自行車、辦公自動化設備、通訊、 網絡等電器與電子信息產業的高速發展，永磁材料 成為了現代科學技術中重要的物質基礎。近幾年永 磁鐵氧體及錢鐵硼系永磁材料的需求量以每年Remanence; Intrinsic coercivity20% - 30%的速度增長門。錢鐵硼系永磁材料具 有優良的性質，但是成本較高，所以提高永磁鐵氣體 的磁性能成為現階段重要的研究方向，永磁鐵氧 體也是目前永磁材料應用的主要產品。在永磁鐵領體的各種添加劑中，除了常用的#表3閉路試驗結果產品產率品位/(

5、0)回收率名稱/%AuAgAuAg梢礦 尾礦 凍礦2.6597.35100.0056.2586.500.110.381.602.6693.3186.106.6913.90100.00100.00結果表明，在試驗所確定的最佳工藝條件下，可 獲得精礦金品位為56. 25g/tJI收率為93. 31% ,銀 品位86.500、【可收率為86. 10%的較好指標。4結論(1)山東某地低品位金礦石的礦物組成較為簡 單，主要金屬砂物為黃鐵礦，其次為少量的黃銅礦、 閃鋅礦、方鉛礦及微量銀金礦;非金屬礦物主要為長 石、石英、云母及少量蝕變礦物、綠泥石、碳酸鹽等。耿洪臣(1963 - ) 男高級工程師J1002

6、7遼宇省沈陽市。礦石中可供回收的有價元素為金，同時伴有低品位 的銀，其它金屈元素含雖較少，沒有回收價值。(2) 閉路試驗結杲表明，在磨礦細度為 0.074mm占60%的條件下，采用一粗一精二掃的單 一浮選工藝，可獲得精礦金品位56. 25g/t、回收率 93. 31%，銀品位86. 50g/t、回收率86. 10%的試驗 指標。參考文獻：1 全 忠黃金生產工藝爭【沈陽：東北大學岀版社.1994：380 4022 陳 宏代淑娟，丈宇群.某金礦逸礦試臉研究Jj有色爐冶， 2005,21(5):19-21 3 劉水紅陶明給來杜矣.某復雜金礦石選獷試驗研究J金 屬爐山.2009( 10)：98 103

7、(收稿日期2010-01-13)總第492期現代礦業2010年4月第4期CaCOj、Al2 O3、SG外，近年來，人們注意到了稀土 氧化物的摻雜改性作用：5o文中分別以1亠。3、 Co203和PaO三種稀土氧化物作為添加劑，系統 地研究了各添加雖對磁體的剩磁和內稟矯頑力的影 響，并采用復合添加的方式,制備出Br=415.1mT. 心=298.7kA/m/BH)IWII =32.3kJ/m3 的高性能永 磁鐵氣體材料，為實現永磁鐵氧體材料的髙性能、低 成本化生產揚供了一條有效途袴。2實驗方法以Y30H-1預燒料粗粉(粒度4 64切為原料， 分別加人U203 .Co203和Pr60llo在實驗球磨

8、機中 濕磨至0. 65 0. 70imo將料漿沉淀36h后，用 100T磁性材料濕式成型液壓機(生產用)圧制成 96mm x75mm x 15mm的方塊產品，生坯產品的密度 為3. 15 -3.2g/cm3；在24m雙推板電窯中燒結，再 經過打磨、清洗，用TYU-2000型磁性材料白動測就 裝置測其磁性能，試驗數據取4個樣品的平均值。 并采用S-3400N掃描電鏡觀察樣品的表面形貌。3實驗結果及分析3.1對剩磁的影響(見圖1)首420410 ffl400390 390 370 360 350 340 3300. 0 0.5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 添加 ft(wt)/

9、%圖1添加對剩磁的影響由圖1可以看出，在樣品中加人La2O3添加劑 后，隨著添加量的增加，樣品的剩磁(BC逐漸增加， 當加入1.2(wt)%的2O3時，磁體Br達到最大值 408mTo而加人Co2O3后，所得樣品的Br隨Co2O, 添加量的增加而減少，當含械超過0.6(鈕)后，F 降幅度明顯加快。添加卩心0“后,樣品的Br般要 比添加SO?的高出】0mT左右。在U2O3添加量較少時,La3+ (0. 122nm)部分 取代S宀(0. 127nm)后，會導致富Sr區的存在，促 進了 SrSiOj的形成，產生了界面的固相反應，也就 是通過界面匕的原子擴散形成新相，從而抑制晶粒 的長大，導致Br上升

10、。當La?添加鳳較大就時， Id的添加將彫響磁體致密度，因此Br下降。同 時，樣品中也可能岀現LaFeO,物相】，由于該物 相Ms很低，導致Br下降。而當添加Co,O3后,Co2*將會占據八面體位，由于Co有效磁子數比Fe少 兩個，所以Ms減小，因而導致Br下降。添加 卩心0“后，樣品的Br增加效果明顯，這主要是因為 PRO具有給氧功能，在高溫下Pr6。”發生反應: Pr6Ou =3Pr2O3+2O；由于原料和球磨工藝中均會 產生一定童的未完全氧化的鐵離子，這部分未完全 氧化的鐵離子在燒結時會與PreO釋放出來的氧原 子結合.產生氧化反應，從而釋放出一定的結合能， 能量在磁體的內部擴散，加速了

11、磁體燒結時玻璃相 的形成，改變了磁體的燒結溫度。同時也會產生離 子代換，即PrJ *離子將部分取代Sr2離子,Pr”離子 具有42電子組態,4f電子受外層電子殼層的屏蔽 作用，因而離子磁矩不受軌道角動量凍結影響。由 間接交換機制可知，處于八面體位Pr3*離子受4f2 位作用，提供3.5iB自旋向上磁矩，從而使樣品Ms 增大,Br上升，這就是加人 比0”添加劑的樣品Br 要比添加La2O3商的主要原因。3.2對內稟矯頑力的影響稀土添加按對內稟矯頑力的影響見圖2。W 420 二 400 藝380 、360 疋340 320 300 280 260 2400.0 0. 5 1.0 1. 5 2. 0

12、 2. 5 3. 0添加 *(wt)/%圖2添加對內稟矯頑力的影響由圖2可戌看出，加入少屋的La2O3,內稟矯頑 力(可)的變化不是很明顯，當添加劑含量大于 0.8(wt)%時,樣品的H“卻呈現出了明顯的下降趨 勢，超過1.2(泌)時，又呈上升趨勢。而加入 Co203后，比卻隨著添加量的增加而急劇增大，當添 加重達到2.4(wt)%時，磁體的九達到了 408.7 kA/mo添加PqO”后，磁體的 心也有一定幅度的 增加。添加La2O3后，樣品Zj隨添加量變化是因為 La*離子取代Sr2*離子后,2a位上Fe離子變為 Fe?離子，由于IF離子比Fe?離子玻爾磁子數少 一個Fe)離子的減少將導致4

13、f,與八面體位的相 互作用的減弱，從而導致下降。當添加員達到 I.2(wt)%以后，隨添加員的增加，樣品的又開始 快速增長，這是白于添加星的加大，在樣品中產生了 大量的晶體缺陷,造成磁晶各向異性能的增加，從而 導致了九的增加。加入Co203后，磁體的血隨著552010年4月第4期耿洪臣 馮 泉等：稀土添加劑對永磁鐵氧體磁性能的影響56#Co2o3的增加而明顯增大。由單電子模型可知: Co2*離子(0.072nm)的晶場基態( )為軌道簡并 的雙重態，而一般Co2*離子的勺各向異性常數比 同類晶體的Fe3*離子大2個數址級，從而Co2*的摻 雜增加了樣品的磁晶各向異性!心。雖然此時離子 間因電子

14、組態的改變，交換作用能下降，但樣品整體 的g上升，血增大。添加 氏0“后,Pr離子取代 對乩，的影響與La離子取代作用大體相似，由于 Pr離子具有3.5jiB固有磁矩，因此Pr將與近鄰 八面體2b、42和12K位的Fe3+離子產生間接交換 作用，但以4f2位為主，交換能増加，因此/可增大。 當添加量大于2.0(wt)%以后，隨添加量的增加，樣 品的仏j開始降低，這是由于當添加竄達到一定的程 度后，離子代換不再發生,所添加的物質對主相材料 而言此時是一種有害的雜質，因此磁體的各項性能 都有所下降。3.3 復合添加 la2 O3 + Co?O3 + Pr6 0,復合添加La2s + C02O3 +

15、 PqOji與否的樣品 SEM照片見圖3。(a加添加劑后樣品的SEM照片(b)未加添加劑后樣品的SEM照片圖3添加和未添加復合添加劑樣品的SEM照片采用U2O3.Co2O3和PqO混合添加劑，添加 劑的比例為1： 1： 1,總添加址為2.7(wt)%o制備出 磁性能為 Br=415. lmT、 =298.7 kA/m、(BH)g = 32.3 kj/m3的樣品。從圖3和圖4的SEM照片 可以看出，加入復合添加劑的磁體晶粒細小，且粒度 分布均勻，平均尺寸在2am左右；而未加添加劑的 磁體，品粒尺寸大小不均，大的晶粒達到10“n以 上，且有部分已連成一片。加入復合添加劑的磁體 晶粒細小的原因是由于

16、添加劑的加入阻礙了晶粒的 生長，在晶粒與晶粒的界面處產生界面能。在磁體 內部，由于晶粒間界面能的存在，可以提高磁體的磁 晶各向異性，因此磁體的Br和弘,都有所增加。4結論(I)在Y30H-1原料中加人La2O3添加劑，隨著 添加劑含量的增加,樣品的Br逐漸增加，“可的變化 卻不是很明顯，當添加劑含量大于0. 8( wt)%時,/可 卻呈現出了明顯的下降追勢。(2在Y30H-1原料中加人Co203添加劑，磁體 的Br隨添加量的增加而減少，當含量超過0. 6 (wt)%后,下降幗度明顯加快。而“仃卻隨著添加量 的增加而急劇增大，當添加量達到2.5(wt)%時，磁 體的比達到了 420kA/m(3)

17、 在Y30H-1原料中加入PqO”添加劑，磁體 的Br隨添加量的增加而增加,當含量為1.6( wt)% 時，達到最大值418mT,比添加U2O3的最大值要高 出lOmT左右。同時仏，也有較大幅度的增加。(4) 采用La2O3 xCo203和混合添加，制備 出磁 性能為 Br = 415. lmT. /cj = 298. 7kA/m、 (BH)_=32.3kJ/m3的樣品。加入混合添加劑的 磁體晶粒細小，且粒度分布均勻，平均尺寸在2pun 左右。參考文獻：1 Sellmyer D J. Liu Y. Shindo D Handbook of Advanced MagneticMaterialsf

18、 M. Ecijing： Tsinghua University Press. 2005(2 都有為保.収體南京：江蘇科技出版社,1996.3 遇 泉，李志衣.添加C&COjSiO?及稀土氧化物對永磁扶軟 體璉性能的影響門減性材料及器件.2005, 36(4)：44 4 徐丈生，朱 紅.永磁伙氧體工藝技術的新進IJJ.磁性材 料及器件，2004, 35(5):363815馮泉張憲偉李志杰.高性能永磁材料在璉選設備中的 應用J譽材蚪產業.2006(10):61-64.6 劉先松.科土 I/鳥子取代對M型偲伙氧體的緒構和離性妁 影響Jl命有金駕材料與工理.2002. 56(0)：28-32.7 Xia