一种增强M型锶铁氧体磁性能的方法与流程

本发明属于磁性铁氧体制备技术领域，具体涉及一种增强M型锶铁氧体磁性能的方法。

背景技术：

M型的SrM铁氧体是一类具有广泛实用价值的永磁铁氧体，其具有高的性价比、便宜的原材料和优良的化学稳定性，在电子、家电、汽车等行业等都有着很大的需求量。然而，作为SrM铁氧体生产的第一大国，在产品性能上却一直落后于欧美日本。为此，急需寻求新的SrM永磁铁氧体制备方法，以提高其生产水平。

稀土元素由于具有较大的磁矩，因而在磁性材料的研究中作为离子替代得到了较为广泛的研究，但是主要是稀土永磁中。由于稀土Ce的价格便宜，目前，La-Ce替代的NdFeB材料得到了广泛的研究。然而，Ce替代在永磁铁氧体中的研究依然少见，仅见的几例专利报道也是与其它元素联合替代的，且所得产品性能特别是矫顽力未能得到实质性的提高。比如，申请号为200910049743.7的专利，公开了一种所谓稀土永磁铁氧体，其实际上依然是以Sr或者Ba铁氧体预烧料为主料，但是添加了主要成分为La、Ce、Nd和Pr的氧化物或者碳酸物的助剂，所得产品的矫顽力最高仅为3771Oe(300.3kA/m)。申请号为201510009114.7的专利，公布了一种主要成分为Fe_(12-b-c-d-e)Sr_(1-a)Ba_aCa_bCe_cP_dO₁₉的复杂氧化物，但是专利中也提到实际上这是一种半永磁材料，可见其矫顽力并不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种增强M型锶铁氧体磁性能的方法，以期仅利用稀土元素Ce替代，制备出性能优异的SrFe_12-xCe_xO₁₉铁氧体粉末。

本发明制备方法类似于传统的氧化物法，简单易行，具体的制备步骤如下：

(1)采用SrO，Fe₂O₃和CeO₂为原材料，制备SrFe_12-xCe_xO₁₉铁氧体，按照原材料中Sr/(Fe+Ce)原子比为1:12配比原材料。x的选取范围为0.1,0.2,0.3,0.4或0.5。

(2)将原材料手工混合30min，使其混合均匀。

(3)将所得粉末直接在马弗炉中煅烧。煅烧后样品即为所得最终的铁氧体粉末。

考虑到成相的问题，作为一种优化，步骤(3)煅烧选取的温度为1200℃，保温时间为5小时。

本发明的科学原理是：1.Ce³⁺的磁矩小于Fe³⁺，Ce占据Fe的晶位后，导致不同晶位的磁矩差增大，因而超交换作用增大，饱和磁化强度增加。2.Ce³⁺与Fe³⁺的离子半径相差较大，因而带来了较大的内应力，这在一定程度上阻碍了磁化时畴壁的移动，因而使其矫顽力增加。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、所制备的SrFe_12-xCe_xO₁₉铁氧体粉末磁性能测试表明，Ce替代后，样品的饱和磁化强度和矫顽力都有所上升，粉末样品的饱和磁化强度最高可达400mT以上，矫顽力最高约4500Oe，都远高于前述专利中材料的磁性能，因而本发明为最终制备高性能的实用化SrM铁氧体块体提供了良好的途径。

2、以单一Ce作为替代元素获得高磁性能的铁氧体粉末。Ce价格便宜，可以大幅度提高现有铁氧体的性价比，为实用化提供了良好的途径。

3、所得样品仅为手工研磨，无需前期预烧，可以大幅度降低能耗。

附图说明

图1为本发明实施例1样品的XRD图。

图2为无取代的SrM铁氧体的磁滞回线图。

图3为本发明实施例1样品的磁滞回线图。

图4为本发明实施例2样品的XRD图。

图5为本发明实施例2样品的磁滞回线图。

图6为本发明实施例3样品的XRD图。

图7为本发明实施例3样品的磁滞回线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

采用SrO，Fe₂O₃和CeO₂为原材料，制备2mmol的SrFe_11.9Ce_0.1O₁₉铁氧体，原材料中Sr/(Fe+Ce)原子比为1:12。然后将原材料手工混合30min，使其混合均匀。将所得粉末直接在马弗炉中煅烧1200℃×5小时。

图1为所得样品的XRD图。从图中可见，样品的主要成分是SrM铁氧体。图2为无取代的SrM铁氧体的磁滞回线图，图3为本实例样品的磁滞回线图。对比无替代的SrM铁氧体可见，本实例的Ce替代铁氧体其矫顽力从239.3kA/m增加到374.1kA/m，提高了约56％；饱和磁化强度从50.6增加到53.2emu/g，提高了约5％。Ce替代性能提升十分明显。

实施例2

铁氧体的制备方法同实施例1，变动的参数是：所制备的样品具体成分为SrFe_11.8Ce_0.2O₁₉。

图4为所得样品的XRD图。从图中可见，样品的主要成分是SrM铁氧体。图5为本实例样品的磁滞回线图。对比图2，本实例的Ce替代铁氧体其矫顽力从239.3kA/m增加到345.0kA/m，提高了约44％；饱和磁化强度从50.6增加到60.7emu/g，提高了约20％。Ce替代性能提升十分明显。

实施例3

铁氧体的制备方法同实施例1，变动的参数是：所制备的样品具体成分为SrFe_11.5Ce_0.5O₁₉。

图6为所得样品的XRD图。从图中可见，样品的主要成分是SrM铁氧体。图7为本实例样品的磁滞回线图。对比图2，本实例的Ce替代铁氧体其矫顽力从239.3kA/m增加到353.5kA/m，提高了约48％；饱和磁化强度从50.6增加到62.9emu/g，提高了约24％。Ce替代性能提升十分明显。