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《铁氧体生产工艺技术》
永磁铁氧体材料大生产
工艺控制技术
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《铁氧体生产工艺技术》
1,永磁铁氧体材料磁性能
2,钡永磁铁氧体的制备
3,锶永磁铁氧体的制造
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《铁氧体生产工艺技术》
一、永磁铁氧体材料
的磁性能
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
熟悉永磁铁氧体 主要磁性参数,基本
掌握 提高 永磁铁氧体磁性能的 途径 。
职业技能教学点：
1、主要参数及相互影响关系，
2、提高 Br,Hcj的基本途径，
3、永磁铁氧体的基本特性及理论
值发展史。
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《铁氧体生产工艺技术》
复习上次课重点：
永
磁
铁
氧
体
钡铁氧体，锶铁氧体种类
工艺 同性铁氧体，
异性铁氧体
压制
成型
干压同性和
干压异性，
湿压磁场成型
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《铁氧体生产工艺技术》
烧结永磁铁氧体主要工艺流程
配方 混磨 预烧 球磨
成型烧结加工检测
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《铁氧体生产工艺技术》
新课教学
永磁铁氧体的材料性能
永磁铁氧体的使用性能通常用 退磁曲线
来表征,主要参数有
剩磁，
Br
磁感应
矫顽力
Hcb
内禀
矫顽力
Hcj
最大
磁能积
（ BH） max
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《铁氧体生产工艺技术》
铁氧体的亚铁磁性决定了它的饱和
磁感应强度不高。
对于单一磁化轴的铁氧体多晶体，若
在工艺上采用 磁场成型,且取向程度
高（＞ 95%），使晶轴取向外磁场而造
成各向异性材料，则可使 Br接近 Bs。
亚铁磁 性？
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《铁氧体生产工艺技术》
材料
的本
征特
性
饱和磁化强度 4πMs, 各向异性
常数 K和居里温度 Qf等（是和
材料的成分，晶体结构有关）
材料的
结构灵
敏特性
矫顽力 Hcb和 Hcj等（与
材料的加工工艺、均匀性，
缺陷，杂质等的分布，应
力状态等有关）
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《铁氧体生产工艺技术》
提高永磁铁氧体性能的途径：
主要是提高 Br和 Hcj,影响因素：
Br=γ? sρ
γ — 取向度,? s— 比饱和磁化强度
,ρ — 磁体密度
提高 Br
1、提高取向度
2、比饱和磁化强度
3、提高磁体密度
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《铁氧体生产工艺技术》
提高 Br的措施
1、优化模具及成型工艺，
2、增加取向磁场，
3、降低料浆粘度，
4、减少顺磁性微粒的比例。
若将取向度提高到 90%，剩磁可接近 440mT； 若将取向度提高到 95%
，剩磁可接近 455mT
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《铁氧体生产工艺技术》
影响矫顽力的因素
Hc=AK/Ms+Bλ?/Ms+C （ N2— N1） Ms
第一项为磁晶各向异性对矫顽力的贡献；
第二项为应力各向异性对矫顽力的贡献；
第三项为形状各向异性对矫顽力的贡献。
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《铁氧体生产工艺技术》
大生产中提高 Hcj的措施
二次加杂
最早是添加高岭土（主要成分
SiO2和 Al2O3） 后改为加 Al2O3，
Cr2O3等通过加杂来提高矫顽力，
不管什么杂质，除 Fe之外，都要
影响 Br,使 Br下降。
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《铁氧体生产工艺技术》
大生产中提高 Hcj的措施大生产中提高 Hcj的措施
减少 Br的下降
1、料浆粒度尽可能成正态分布
2,La2O3部分取代 SrCO3,用部分 Co
（ 预烧料用 Co3O4,二次添加用 Co2O3）
或其它元素如（ Zn,Mg,Mn,Ni等）
部分取代 Fe
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《铁氧体生产工艺技术》
二、钡永磁铁氧体的
制备技术
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
职业技能教学点
1,幻灯片 18,添加剂 的影响，
2,原料,预烧，球磨工艺。
3、磁场成型法、烧结设备与工艺，
4、产品的充磁磁化设备和方式。
熟悉钡永磁铁氧体生产
预烧料及其常规产品
的制备
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《铁氧体生产工艺技术》
与后来发展起来的锶永磁铁
氧体相比
优点
Br高，
成本低。
缺点：
Hcb,Hcj
较 SrFe12O19
低。
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《铁氧体生产工艺技术》
生产 BaO.6Fe2O3多数是
氧化物法生产
备料
1、基本配方：分子式为
BaFe12O19=BaO.6Fe2O3
理论上 BaO,Fe2O3=1,6，
但实际中，一般在 5.4～ 5.7之间,
原因？
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 1） 从 BaO— Fe2O3系相图（图 2.2.1
）可以看出,BaFe12O19（ M） 相只存于
n≤6 的一个很小范围内。
（ 2） Fe2O3比例稍低于 6会使晶格点
阵产生一些空位，这些空位有利于烧
结时原料离子迁移，从而促进烧结时
固相反应的进行，其结果是收缩率增
大，密度上升，饱和磁化强度与剩余
磁化强度增大，使磁性能提高。
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《铁氧体生产工艺技术》
图 2.2.1 BaO-Fe2O3
二元系平衡状态图
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 3）有利于 矫顽力的提高 。
（ 4） 生成合适的缺陷结构，有利于离子扩
散,降低烧结温度，增进密度
（ 5） 补偿 球磨时 铁的加入 以及烧结时碱
土氧化物的挥发。
（ 6）铁氧体原料中含有硫类杂质，这些杂
质在生成铁氧体温度（～ 8000C） 前就与 BaO
生成 BaSO4（～ 7000C）,因此一部分 BaO生
成稳定化合物 BaSO4后消耗掉了，相对地造
成配方中 Fe2O3过剩，固 BaO实际含量增加
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《铁氧体生产工艺技术》
一般使用 BaCO3代替 BaO，
BaCO3在 900～ 10000C分解
成 BaO与 CO2,这样分解的 BaO活性
较好，有利于固相反应。
BaO很不稳定。
解决措施？
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《铁氧体生产工艺技术》
2,添加剂的影响
为了改善磁性能，目前附加最多的
添加剂有：Ｓ iO2,Al2O3,高岭土、
CaCO3,As2O3,稀土氧化物（ La2O3）
硼化物（ H3BO3）,锰化物,Bi2O3
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《铁氧体生产工艺技术》
添加剂的主要作用是,
（１）细化晶粒以便在较宽的
烧结温度范围获得高 Hc；
（２） 增加密度提高 Br；
（３） 改善温度系数等。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 1）高岭土
高岭土的主要成分是 Al2O3和Ｓ iO2，
是早期常用的添加剂，一般可分 两次
（预烧料，二次料）加入,一般加入
量为 0.5～ 1.0%，在钡铁氧体、锶铁
氧体中少量添加剂有利于细化晶粒、
提高 Hcb。 但常由于 Al2O3,Ｓ iO2含量
不稳定,只用于中低挡磁性能的生产
，高性能永磁铁氧体已不使用。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 2） Al2O3（ Al,In,Cr,Zn,Ge
Nb,Ga等离子代换）
Al代换 Fe,磁晶各向异性将增大,从
而得到较高的 HcB（ 但要使 Br下降）
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 3）Ｓ iO2
Si可以与 Ba生成 BaSi2O5
（ T≤995 0C）,降低烧结温度在较
高温度时（ T＞ 10000C） 可生成 液
相的玻璃态, Si的含量富集于晶界
，可以 阻止晶粒生长，提高矫顽力
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 4）、稀土氧化物
轻稀土族元素 La,Ce,Pr,Nd等，有利于
磁能积提高,最佳代换量为 7— 10%，例如
，配比为 （ BaO） 1-x（ La2O3） x/2.5.6Fe2O3的
组成，当 0≤ x≤ 0.12时，磁性能最佳,少
量 La2O3的添加可以增加矫顽力，并不过多
地影响 Br,从而提高（ BH） max值，此外，
还可以使烧结温度范围增宽，有利于提高
产品的成品率，
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 5）,As,Pb,Bi的代换
Pb3O4,Bi2O3往往作为低熔点助熔
剂添加，它可以 降低烧结温度,
增进密度,提高 Br（ 对 Hc有影响
）。 As2O3的添加有利于降低 Ms的
温度系数,Pb,As的 蒸汽有毒,
Bi的价格较贵。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 6） CaCO3
CaCO3在高温时化学性质不稳定，
8250C热分解产生 CaO,其中一小部
分 Ca2+离子进入磁铅石结构中，剩
下的大部分 Ca2+离子在固相反应中
起 助熔剂 的作用，即在反应过程
中产生低熔点产物，从而降低反
应温度相应 提高了磁体密度
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《铁氧体生产工艺技术》
3,原料,预烧 与球磨
原料
为降原材料成本，国内不少单位采用铁
鳞硫矿渣以及精矿粉等作原料，但活性较
差，通常要进行磁选，磨细或氧化，以增
进纯度与活性，测得含铁量后再进行配方
，国外大多数将酸洗钢铁的氧化铁溶液进
行喷雾煅烧，同时再生（回收）盐酸的工
艺来制备廉价的氧化铁纯度高，活性好
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧
预烧设备有隧道窑（现已淘汰），
推板窑，钟罩窑，回转窑等。通常
预烧采用直热式回转窑，以天燃气，
煤气，柴油或重油为燃料，合格的
预烧料是制造高性能永磁铁氧体的
保证。
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧
预烧料温度一般在 1260～ 13200C范围内
，在充分的氧化气氛中，高温时保温时
间根据粒子直径大小（和坯件的大小）
一般为 2～ 3 h（ 最长为 5h）,如果能
生成 95%以上的铁氧体材料可视为预烧
较佳状态。
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
钟
罩
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
钟
罩
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
回
转
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
制粉工艺目前的改进措施
1、粗粉碎：将预烧后的料用雷蒙
粉碎机，管磨机，又叫连续球蘑机
粉碎至 3～ 5μm,
2、细磨：将原来的料球比 1,2改
为 1,4～ 6，
3、由原来的混合钢球改为用
等径钢球，国外 φ6mm, 国内 φ8mm,
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《铁氧体生产工艺技术》
雷
蒙
机
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《铁氧体生产工艺技术》
球
磨
机
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《铁氧体生产工艺技术》
球
磨
机
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《铁氧体生产工艺技术》
制粉工艺目前的改进措施
4、球磨机内壁加筋 6— 8条
5、适当降低球磨机转速 22— 28
转 /每分,h最佳 =32/√ D +n
通过改进后，只球磨 10h左右，
就可使预烧料磨到 0.9～ 1μm 平粒度
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《铁氧体生产工艺技术》
如何判别预烧 料的好坏？
一种是粉末测量法，测量预烧料的比
饱磁化强度和分析 Fe2+含量加以确定
一种是模拟大生产工艺进行工艺试验
配方、球磨、成型标样、磨加工、
标样检测
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《铁氧体生产工艺技术》
成型
各向异性永磁铁氧体的制备常用磁场取向法成型
基本取向方法
垂直
磁场
成型法
平行
磁场
成型法
改进平行
磁场
成型法
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《铁氧体生产工艺技术》
垂直磁场成型法 平行磁场成型法
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《铁氧体生产工艺技术》
垂直
磁场
成型法
在水平方向产生磁力线磁场
方向与压力垂直，在压制过
程中，磁矩不发生偏转，该
方向取向度高
平行
磁场
成型法
磁场方向与压力方向同向
平行，是生产中大量采用的方
法。优点是成型效率高，可一
模多件。缺点是磁场分布不均
匀，磁矩可能发生偏转，取向
度不如垂直定向高
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《铁氧体生产工艺技术》
改进平行
磁场
成型法
在模具的上下端，上下模具，上下导磁板用同一导
磁材料，同一尺寸面积可使取向度均匀，可略提高
一些取向度
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《铁氧体生产工艺技术》
磁
场
取
向
成
型
关
键
一是模具设计，加磁场方向所用材料应
是良好导磁材料，为了同时兼顾机械强度
，硬度，可以用高碳钢（可淬火，调质）
，而与磁场方向垂直的模具部分应采用无
磁钢（如高锰钢，无磁硬质合金钢等），
固定模，自动成型压模多采用固定磁场线
包，用上下模具兼作磁极，型腔最好是采
用无磁钢。
二是取向磁场要足够大，生产永磁铁氧
体均采用直流电磁铁式磁场,其磁场强
度 H=IN（ 安匝数），一般应为磁场 Hcj的 3
～ 5倍。
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《铁氧体生产工艺技术》
永磁铁氧体最主要的生产方法之一
湿压磁场成型
压制过程中自动合模后，高压泵管道将料
浆注入型腔，自动加上取向磁场，自动加
压，在压制同时，料浆水分通过上模具上
的小孔（或小槽）由真空泵抽水，为防止
料浆被抽走，在上模具上加一块滤布（国
外用滤纸），加压完毕，自动加上退磁（
反向）磁场，将坯件退磁，然后自动脱模
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《铁氧体生产工艺技术》
操作
工人
在
进行
湿压
磁场
成型
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《铁氧体生产工艺技术》
湿压磁场成型生产中，应注意些什
么?
料浆中要防止细颗粒过多，细颗粒将透过滤布
，滤纸被抽走或阻塞抽水小孔（小槽）。 滤布
要经常更换，压坯后料浆会被抽走或阻塞上模
具过滤孔（或槽）。 控制好含水量，一般半自
动为人工加料，含水量应控制在 36%左右，自
动加料，含水量应控制在 42— 45%。
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《铁氧体生产工艺技术》
干压磁场成型 应注意？
用聚乙烯醇做粘合剂，加入少量
硬脂酸锌等作润滑剂，造粒后，
控制含水量在 0.3～ 0.5%，
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《铁氧体生产工艺技术》
微特电机的研制与应用越来越广泛，需要
越来越多的圆环形全径向永磁铁氧体磁体
，用常规生产方法，定向成型和烧结工艺
过不了关。
怎么办？
用应力取向工艺，
则可解决上述问题
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《铁氧体生产工艺技术》
应力径向取向永磁铁氧体全径向
磁环工艺流程
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《铁氧体生产工艺技术》
烧结
产品烧结设备：推板窑，辊道窑。
预烧料设备：回转窑，钟罩窑，
推板窑，煤推板窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
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《铁氧体生产工艺技术》
辊
道
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧 应使尽可能铁氧体化，
充分固相反应
加助
熔剂
Bi2O3,Pb3O4,WO3等
（ 1～ 5wt%） 可降低
预烧温度。
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《铁氧体生产工艺技术》
烧结
从室温到烧结温度，特别是 0～ 6000C,缓慢
升温，曲线要平坦，主要是水分蒸发（干压
成型坯件排胶）。保温时间视其烧结温度高
低、产品尺寸及体积大小而定。降温可快
一些，一般为自然冷却或风冷
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《铁氧体生产工艺技术》
磁体的磁化
要使永磁充磁达到饱和，充磁磁花磁场
必须达到永磁材料 Hcj的 3～ 5倍常采用的
充磁机有电磁铁、超导螺旋管磁场、可
控硅式脉冲磁场发生器、电容放电式脉
冲磁场充磁机等。最常用的是电磁铁和
电容放电式脉冲磁场充磁机
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《铁氧体生产工艺技术》
3、锶永磁铁氧体的制造
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
熟悉锶永磁铁氧体的制造工艺原理
职业技能教学点
1,SrM的 配方,
2,添加剂 与添加量，
3、影响 SrM的 关键因素
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《铁氧体生产工艺技术》
配方
日本住友特殊金属公司（住特金）
的舍子裕治等人经实验认为达到高性
能的最佳组成是 n=5.9,后日本有些公
司等人认为不一定，经大量实践并提
出 n可 ≥ 6，有 n=6.3性能佳的资料报道
，国内，宜宾 899用铁红生产，计算，
投料,n=6,预烧之后,n=5.9左右。
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《铁氧体生产工艺技术》
添加剂与添加量
CaCO3,Cr2O3,Al2O3,H3BO3以及
稀土氧化物等的添加，可改善锶铁
氧体的磁性能，例如：加入 La2O3可
提高 Hcb,加入 Co2O3可提高 HcJ,同
时对 Br也基本不影响或影响较小
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《铁氧体生产工艺技术》
CaCO3
在 1230℃ 较高温度烧结, 剩磁随
CaCO3含量增大而增大, 矫顽力随
CaCO3含量增大而减少 。 添加量范围
通常取 0.2～ 1.4wt%。
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《铁氧体生产工艺技术》
H3BO3
无色晶体, 溶于水 。 H3BO3是一种很
好的分散剂, 有助于磁粉在水中的
分散, 可有效降低湿磨料浆的凝聚
,提高取向度；在烧结过程中,
H3BO3还起助溶剂作用, 有助于控制
晶粒, 提高剩磁 。 添加量范围通常
取 0.1～ 0.4wt%。
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《铁氧体生产工艺技术》
AL2O3
在 SrFe12O19中，由于 Al3+离子半径与 Fe3+
离子半径相似，且均为三价阳离子，因
此,Al3+可部分置换（取代） Fe3+离子，
提高 Hcb和 Hcj。 但同时会降低剩磁。加
入少量 Al2O3后，可使磁体在较宽的温度
下烧结,Hcj有较大提高，磁性能一致
性好。故常取添加量为 ≤ 3%
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《铁氧体生产工艺技术》
Cr2O3
绿色粉末，在 SrFe12O19中，作用机
理同，常取添加量为 0.1～ 3.5%。
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《铁氧体生产工艺技术》
影响高性能 SrM的关键因素
预烧料 的影响
粉料 平均粒度 的影响
取向度 的影响
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧料的影响
K值计算,K=Br+0.4HcJ,采用 CGS
制单位,K值至少应大于 5.1
M值计算,M=3Br+HcJ（ CGS制，
KGs,KOe）
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《铁氧体生产工艺技术》
粉料平均粒度的影响
M型 SrM的单畴尺寸理论值为 1μm 左右，在实
际生产中，由于磁性能对（二次）料粉平均
粒度的要求是高 Br,平均粒度可粗 — 细
（ ≥1 μm ）,对于高 Br,高 Hcj材料，平均
粒度要适中（一般为 0.8～ 1.0μm ）,对于
高 Hcj,平均粒度要细一些（ 0.75μm 左右）
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《铁氧体生产工艺技术》
取向度的影响
永磁生产取向度越高，磁性能越好
，国内生产取向度 65～ 75%，国外
80～ 95%。
影响取向度的主要因素：取向磁场
强度，模具磁路结构，粉料平均粒
度（标准 1um） 粒度分布，压制成
型方式等
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《铁氧体生产工艺技术》
课
后
小
结
一、配方 SrM,n值可取 6（理论），
6.3（超理论值）,5.5— 5.9（低于
理论值），＜ 5.5(低摩尔 )
二、添加剂,各类添加剂的影响,最新
加 La2O3，, Al2O3,Co2O3。
三、影响磁性能主要因素,1、预烧
料的性能； 2、用二次加杂及工艺； 3
、平均粒度与粒度分布； 4、取向度
,K值,M值的计算。
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《铁氧体生产工艺技术》
永磁铁氧体材料大生产
工艺控制技术
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《铁氧体生产工艺技术》
1,永磁铁氧体材料磁性能
2,钡永磁铁氧体的制备
3,锶永磁铁氧体的制造
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《铁氧体生产工艺技术》
一、永磁铁氧体材料
的磁性能
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
熟悉永磁铁氧体 主要磁性参数,基本
掌握 提高 永磁铁氧体磁性能的 途径 。
职业技能教学点：
1、主要参数及相互影响关系，
2、提高 Br,Hcj的基本途径，
3、永磁铁氧体的基本特性及理论
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复习上次课重点：
永
磁
铁
氧
体
钡铁氧体，锶铁氧体种类
工艺 同性铁氧体，
异性铁氧体
压制
成型
干压同性和
干压异性，
湿压磁场成型
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烧结永磁铁氧体主要工艺流程
配方 混磨 预烧 球磨
成型烧结加工检测
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新课教学
永磁铁氧体的材料性能
永磁铁氧体的使用性能通常用 退磁曲线
来表征,主要参数有
剩磁，
Br
磁感应
矫顽力
Hcb
内禀
矫顽力
Hcj
最大
磁能积
（ BH） max
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《铁氧体生产工艺技术》
铁氧体的亚铁磁性决定了它的饱和
磁感应强度不高。
对于单一磁化轴的铁氧体多晶体，若
在工艺上采用 磁场成型,且取向程度
高（＞ 95%），使晶轴取向外磁场而造
成各向异性材料，则可使 Br接近 Bs。
亚铁磁 性？
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《铁氧体生产工艺技术》
材料
的本
征特
性
饱和磁化强度 4πMs, 各向异性
常数 K和居里温度 Qf等（是和
材料的成分，晶体结构有关）
材料的
结构灵
敏特性
矫顽力 Hcb和 Hcj等（与
材料的加工工艺、均匀性，
缺陷，杂质等的分布，应
力状态等有关）
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《铁氧体生产工艺技术》
提高永磁铁氧体性能的途径：
主要是提高 Br和 Hcj,影响因素：
Br=γ? sρ
γ — 取向度,? s— 比饱和磁化强度
,ρ — 磁体密度
提高 Br
1、提高取向度
2、比饱和磁化强度
3、提高磁体密度
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《铁氧体生产工艺技术》
提高 Br的措施
1、优化模具及成型工艺，
2、增加取向磁场，
3、降低料浆粘度，
4、减少顺磁性微粒的比例。
若将取向度提高到 90%，剩磁可接近 440mT； 若将取向度提高到 95%
，剩磁可接近 455mT
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《铁氧体生产工艺技术》
影响矫顽力的因素
Hc=AK/Ms+Bλ?/Ms+C （ N2— N1） Ms
第一项为磁晶各向异性对矫顽力的贡献；
第二项为应力各向异性对矫顽力的贡献；
第三项为形状各向异性对矫顽力的贡献。
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《铁氧体生产工艺技术》
大生产中提高 Hcj的措施
二次加杂
最早是添加高岭土（主要成分
SiO2和 Al2O3） 后改为加 Al2O3，
Cr2O3等通过加杂来提高矫顽力，
不管什么杂质，除 Fe之外，都要
影响 Br,使 Br下降。
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《铁氧体生产工艺技术》
大生产中提高 Hcj的措施大生产中提高 Hcj的措施
减少 Br的下降
1、料浆粒度尽可能成正态分布
2,La2O3部分取代 SrCO3,用部分 Co
（ 预烧料用 Co3O4,二次添加用 Co2O3）
或其它元素如（ Zn,Mg,Mn,Ni等）
部分取代 Fe
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《铁氧体生产工艺技术》
二、钡永磁铁氧体的
制备技术
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
职业技能教学点
1,幻灯片 18,添加剂 的影响，
2,原料,预烧，球磨工艺。
3、磁场成型法、烧结设备与工艺，
4、产品的充磁磁化设备和方式。
熟悉钡永磁铁氧体生产
预烧料及其常规产品
的制备
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《铁氧体生产工艺技术》
与后来发展起来的锶永磁铁
氧体相比
优点
Br高，
成本低。
缺点：
Hcb,Hcj
较 SrFe12O19
低。
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《铁氧体生产工艺技术》
生产 BaO.6Fe2O3多数是
氧化物法生产
备料
1、基本配方：分子式为
BaFe12O19=BaO.6Fe2O3
理论上 BaO,Fe2O3=1,6，
但实际中，一般在 5.4～ 5.7之间,
原因？
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 1） 从 BaO— Fe2O3系相图（图 2.2.1
）可以看出,BaFe12O19（ M） 相只存于
n≤6 的一个很小范围内。
（ 2） Fe2O3比例稍低于 6会使晶格点
阵产生一些空位，这些空位有利于烧
结时原料离子迁移，从而促进烧结时
固相反应的进行，其结果是收缩率增
大，密度上升，饱和磁化强度与剩余
磁化强度增大，使磁性能提高。
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《铁氧体生产工艺技术》
图 2.2.1 BaO-Fe2O3
二元系平衡状态图
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 3）有利于 矫顽力的提高 。
（ 4） 生成合适的缺陷结构，有利于离子扩
散,降低烧结温度，增进密度
（ 5） 补偿 球磨时 铁的加入 以及烧结时碱
土氧化物的挥发。
（ 6）铁氧体原料中含有硫类杂质，这些杂
质在生成铁氧体温度（～ 8000C） 前就与 BaO
生成 BaSO4（～ 7000C）,因此一部分 BaO生
成稳定化合物 BaSO4后消耗掉了，相对地造
成配方中 Fe2O3过剩，固 BaO实际含量增加
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《铁氧体生产工艺技术》
一般使用 BaCO3代替 BaO，
BaCO3在 900～ 10000C分解
成 BaO与 CO2,这样分解的 BaO活性
较好，有利于固相反应。
BaO很不稳定。
解决措施？
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《铁氧体生产工艺技术》
2,添加剂的影响
为了改善磁性能，目前附加最多的
添加剂有：Ｓ iO2,Al2O3,高岭土、
CaCO3,As2O3,稀土氧化物（ La2O3）
硼化物（ H3BO3）,锰化物,Bi2O3
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《铁氧体生产工艺技术》
添加剂的主要作用是,
（１）细化晶粒以便在较宽的
烧结温度范围获得高 Hc；
（２） 增加密度提高 Br；
（３） 改善温度系数等。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 1）高岭土
高岭土的主要成分是 Al2O3和Ｓ iO2，
是早期常用的添加剂，一般可分 两次
（预烧料，二次料）加入,一般加入
量为 0.5～ 1.0%，在钡铁氧体、锶铁
氧体中少量添加剂有利于细化晶粒、
提高 Hcb。 但常由于 Al2O3,Ｓ iO2含量
不稳定,只用于中低挡磁性能的生产
，高性能永磁铁氧体已不使用。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 2） Al2O3（ Al,In,Cr,Zn,Ge
Nb,Ga等离子代换）
Al代换 Fe,磁晶各向异性将增大,从
而得到较高的 HcB（ 但要使 Br下降）
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 3）Ｓ iO2
Si可以与 Ba生成 BaSi2O5
（ T≤995 0C）,降低烧结温度在较
高温度时（ T＞ 10000C） 可生成 液
相的玻璃态, Si的含量富集于晶界
，可以 阻止晶粒生长，提高矫顽力
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 4）、稀土氧化物
轻稀土族元素 La,Ce,Pr,Nd等，有利于
磁能积提高,最佳代换量为 7— 10%，例如
，配比为 （ BaO） 1-x（ La2O3） x/2.5.6Fe2O3的
组成，当 0≤ x≤ 0.12时，磁性能最佳,少
量 La2O3的添加可以增加矫顽力，并不过多
地影响 Br,从而提高（ BH） max值，此外，
还可以使烧结温度范围增宽，有利于提高
产品的成品率，
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 5）,As,Pb,Bi的代换
Pb3O4,Bi2O3往往作为低熔点助熔
剂添加，它可以 降低烧结温度,
增进密度,提高 Br（ 对 Hc有影响
）。 As2O3的添加有利于降低 Ms的
温度系数,Pb,As的 蒸汽有毒,
Bi的价格较贵。
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《铁氧体生产工艺技术》
（ 6） CaCO3
CaCO3在高温时化学性质不稳定，
8250C热分解产生 CaO,其中一小部
分 Ca2+离子进入磁铅石结构中，剩
下的大部分 Ca2+离子在固相反应中
起 助熔剂 的作用，即在反应过程
中产生低熔点产物，从而降低反
应温度相应 提高了磁体密度
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《铁氧体生产工艺技术》
3,原料,预烧 与球磨
原料
为降原材料成本，国内不少单位采用铁
鳞硫矿渣以及精矿粉等作原料，但活性较
差，通常要进行磁选，磨细或氧化，以增
进纯度与活性，测得含铁量后再进行配方
，国外大多数将酸洗钢铁的氧化铁溶液进
行喷雾煅烧，同时再生（回收）盐酸的工
艺来制备廉价的氧化铁纯度高，活性好
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧
预烧设备有隧道窑（现已淘汰），
推板窑，钟罩窑，回转窑等。通常
预烧采用直热式回转窑，以天燃气，
煤气，柴油或重油为燃料，合格的
预烧料是制造高性能永磁铁氧体的
保证。
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧
预烧料温度一般在 1260～ 13200C范围内
，在充分的氧化气氛中，高温时保温时
间根据粒子直径大小（和坯件的大小）
一般为 2～ 3 h（ 最长为 5h）,如果能
生成 95%以上的铁氧体材料可视为预烧
较佳状态。
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
钟
罩
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
钟
罩
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
回
转
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
制粉工艺目前的改进措施
1、粗粉碎：将预烧后的料用雷蒙
粉碎机，管磨机，又叫连续球蘑机
粉碎至 3～ 5μm,
2、细磨：将原来的料球比 1,2改
为 1,4～ 6，
3、由原来的混合钢球改为用
等径钢球，国外 φ6mm, 国内 φ8mm,
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《铁氧体生产工艺技术》
雷
蒙
机
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《铁氧体生产工艺技术》
球
磨
机
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《铁氧体生产工艺技术》
球
磨
机
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《铁氧体生产工艺技术》
制粉工艺目前的改进措施
4、球磨机内壁加筋 6— 8条
5、适当降低球磨机转速 22— 28
转 /每分,h最佳 =32/√ D +n
通过改进后，只球磨 10h左右，
就可使预烧料磨到 0.9～ 1μm 平粒度
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《铁氧体生产工艺技术》
如何判别预烧 料的好坏？
一种是粉末测量法，测量预烧料的比
饱磁化强度和分析 Fe2+含量加以确定
一种是模拟大生产工艺进行工艺试验
配方、球磨、成型标样、磨加工、
标样检测
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《铁氧体生产工艺技术》
成型
各向异性永磁铁氧体的制备常用磁场取向法成型
基本取向方法
垂直
磁场
成型法
平行
磁场
成型法
改进平行
磁场
成型法
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《铁氧体生产工艺技术》
垂直磁场成型法 平行磁场成型法
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《铁氧体生产工艺技术》
垂直
磁场
成型法
在水平方向产生磁力线磁场
方向与压力垂直，在压制过
程中，磁矩不发生偏转，该
方向取向度高
平行
磁场
成型法
磁场方向与压力方向同向
平行，是生产中大量采用的方
法。优点是成型效率高，可一
模多件。缺点是磁场分布不均
匀，磁矩可能发生偏转，取向
度不如垂直定向高
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《铁氧体生产工艺技术》
改进平行
磁场
成型法
在模具的上下端，上下模具，上下导磁板用同一导
磁材料，同一尺寸面积可使取向度均匀，可略提高
一些取向度
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《铁氧体生产工艺技术》
磁
场
取
向
成
型
关
键
一是模具设计，加磁场方向所用材料应
是良好导磁材料，为了同时兼顾机械强度
，硬度，可以用高碳钢（可淬火，调质）
，而与磁场方向垂直的模具部分应采用无
磁钢（如高锰钢，无磁硬质合金钢等），
固定模，自动成型压模多采用固定磁场线
包，用上下模具兼作磁极，型腔最好是采
用无磁钢。
二是取向磁场要足够大，生产永磁铁氧
体均采用直流电磁铁式磁场,其磁场强
度 H=IN（ 安匝数），一般应为磁场 Hcj的 3
～ 5倍。
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《铁氧体生产工艺技术》
永磁铁氧体最主要的生产方法之一
湿压磁场成型
压制过程中自动合模后，高压泵管道将料
浆注入型腔，自动加上取向磁场，自动加
压，在压制同时，料浆水分通过上模具上
的小孔（或小槽）由真空泵抽水，为防止
料浆被抽走，在上模具上加一块滤布（国
外用滤纸），加压完毕，自动加上退磁（
反向）磁场，将坯件退磁，然后自动脱模
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《铁氧体生产工艺技术》
操作
工人
在
进行
湿压
磁场
成型
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《铁氧体生产工艺技术》
湿压磁场成型生产中，应注意些什
么?
料浆中要防止细颗粒过多，细颗粒将透过滤布
，滤纸被抽走或阻塞抽水小孔（小槽）。 滤布
要经常更换，压坯后料浆会被抽走或阻塞上模
具过滤孔（或槽）。 控制好含水量，一般半自
动为人工加料，含水量应控制在 36%左右，自
动加料，含水量应控制在 42— 45%。
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《铁氧体生产工艺技术》
干压磁场成型 应注意？
用聚乙烯醇做粘合剂，加入少量
硬脂酸锌等作润滑剂，造粒后，
控制含水量在 0.3～ 0.5%，
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《铁氧体生产工艺技术》
微特电机的研制与应用越来越广泛，需要
越来越多的圆环形全径向永磁铁氧体磁体
，用常规生产方法，定向成型和烧结工艺
过不了关。
怎么办？
用应力取向工艺，
则可解决上述问题
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《铁氧体生产工艺技术》
应力径向取向永磁铁氧体全径向
磁环工艺流程
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《铁氧体生产工艺技术》
烧结
产品烧结设备：推板窑，辊道窑。
预烧料设备：回转窑，钟罩窑，
推板窑，煤推板窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
推
板
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
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《铁氧体生产工艺技术》
辊
道
窑
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《铁氧体生产工艺技术》
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧 应使尽可能铁氧体化，
充分固相反应
加助
熔剂
Bi2O3,Pb3O4,WO3等
（ 1～ 5wt%） 可降低
预烧温度。
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《铁氧体生产工艺技术》
烧结
从室温到烧结温度，特别是 0～ 6000C,缓慢
升温，曲线要平坦，主要是水分蒸发（干压
成型坯件排胶）。保温时间视其烧结温度高
低、产品尺寸及体积大小而定。降温可快
一些，一般为自然冷却或风冷
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《铁氧体生产工艺技术》
磁体的磁化
要使永磁充磁达到饱和，充磁磁花磁场
必须达到永磁材料 Hcj的 3～ 5倍常采用的
充磁机有电磁铁、超导螺旋管磁场、可
控硅式脉冲磁场发生器、电容放电式脉
冲磁场充磁机等。最常用的是电磁铁和
电容放电式脉冲磁场充磁机
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《铁氧体生产工艺技术》
3、锶永磁铁氧体的制造
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《铁氧体生产工艺技术》
教学目标
熟悉锶永磁铁氧体的制造工艺原理
职业技能教学点
1,SrM的 配方,
2,添加剂 与添加量，
3、影响 SrM的 关键因素
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《铁氧体生产工艺技术》
配方
日本住友特殊金属公司（住特金）
的舍子裕治等人经实验认为达到高性
能的最佳组成是 n=5.9,后日本有些公
司等人认为不一定，经大量实践并提
出 n可 ≥ 6，有 n=6.3性能佳的资料报道
，国内，宜宾 899用铁红生产，计算，
投料,n=6,预烧之后,n=5.9左右。
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《铁氧体生产工艺技术》
添加剂与添加量
CaCO3,Cr2O3,Al2O3,H3BO3以及
稀土氧化物等的添加，可改善锶铁
氧体的磁性能，例如：加入 La2O3可
提高 Hcb,加入 Co2O3可提高 HcJ,同
时对 Br也基本不影响或影响较小
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《铁氧体生产工艺技术》
CaCO3
在 1230℃ 较高温度烧结, 剩磁随
CaCO3含量增大而增大, 矫顽力随
CaCO3含量增大而减少 。 添加量范围
通常取 0.2～ 1.4wt%。
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《铁氧体生产工艺技术》
H3BO3
无色晶体, 溶于水 。 H3BO3是一种很
好的分散剂, 有助于磁粉在水中的
分散, 可有效降低湿磨料浆的凝聚
,提高取向度；在烧结过程中,
H3BO3还起助溶剂作用, 有助于控制
晶粒, 提高剩磁 。 添加量范围通常
取 0.1～ 0.4wt%。
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《铁氧体生产工艺技术》
AL2O3
在 SrFe12O19中，由于 Al3+离子半径与 Fe3+
离子半径相似，且均为三价阳离子，因
此,Al3+可部分置换（取代） Fe3+离子，
提高 Hcb和 Hcj。 但同时会降低剩磁。加
入少量 Al2O3后，可使磁体在较宽的温度
下烧结,Hcj有较大提高，磁性能一致
性好。故常取添加量为 ≤ 3%
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《铁氧体生产工艺技术》
Cr2O3
绿色粉末，在 SrFe12O19中，作用机
理同，常取添加量为 0.1～ 3.5%。
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《铁氧体生产工艺技术》
影响高性能 SrM的关键因素
预烧料 的影响
粉料 平均粒度 的影响
取向度 的影响
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《铁氧体生产工艺技术》
预烧料的影响
K值计算,K=Br+0.4HcJ,采用 CGS
制单位,K值至少应大于 5.1
M值计算,M=3Br+HcJ（ CGS制，
KGs,KOe）
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《铁氧体生产工艺技术》
粉料平均粒度的影响
M型 SrM的单畴尺寸理论值为 1μm 左右，在实
际生产中，由于磁性能对（二次）料粉平均
粒度的要求是高 Br,平均粒度可粗 — 细
（ ≥1 μm ）,对于高 Br,高 Hcj材料，平均
粒度要适中（一般为 0.8～ 1.0μm ）,对于
高 Hcj,平均粒度要细一些（ 0.75μm 左右）
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《铁氧体生产工艺技术》
取向度的影响
永磁生产取向度越高，磁性能越好
，国内生产取向度 65～ 75%，国外
80～ 95%。
影响取向度的主要因素：取向磁场
强度，模具磁路结构，粉料平均粒
度（标准 1um） 粒度分布，压制成
型方式等
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《铁氧体生产工艺技术》
课
后
小
结
一、配方 SrM,n值可取 6（理论），
6.3（超理论值）,5.5— 5.9（低于
理论值），＜ 5.5(低摩尔 )
二、添加剂,各类添加剂的影响,最新
加 La2O3，, Al2O3,Co2O3。
三、影响磁性能主要因素,1、预烧
料的性能； 2、用二次加杂及工艺； 3
、平均粒度与粒度分布； 4、取向度
,K值,M值的计算。
