一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法

摘要

一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，将含锶的铁氧体预烧料分别与不含镧钴和含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合与球磨，分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成圆形坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加含镧钴的料浆并将之前压好的坯体放置于料浆上方压制成混合圆形坯体，成型后的坯体进入隧道窑按一定的工艺制度进行烧结，得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料，然后把样品表面从上向下逐层磨去1-2mm，用X射线荧光光谱分析仪对此表面进行分析，进而得到若干个面的镧钴元素含量，最后绘制镧钴元素含量随迁移距离变化图，直观的显示出镧钴离子在锶铁氧体永磁材料中的迁移。

权利要求

1.一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，其特征在于具体步骤包括：(1) 含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.6-1.0μm，合格后脱水分离，脱水后的浆料含水率在25-40%之间；

其中，所述的含锶的铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；所述的不含镧钴的二次添加的助剂由Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3组成，Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3的质量比为9:8:2:4，所述的含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴二次添加的助剂的质量比为1：0.027；

(2) 含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.6-1.0μm，合格后脱水分离，脱水后的浆料含水率在25-40%之间；

其中，所述的含锶的铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；所述的含镧钴的二次添加的助剂由铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO组成，所述的铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO的质量比为20:6:2:1:12:5，所述的含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.142；

(3) 将步骤(1)所得的分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成直径为

25-40mm，厚度为4-6mm的坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加步骤(2)所得含镧钴的料浆并将之前压制好的坯体放置于料浆上方压制成直径为25-40mm，厚度为8-12mm的混合坯体；

(4) 将步骤(3)成型合格的坯体在自然环境中放置24-48小时风干，然后放入连续推进的隧道窑中进行高温烧结，烧结工艺的烧结温度为950-1245℃，烧结时间20-30小时，最后得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料；

(5) 将步骤(4)烧结好的锶铁氧体永磁材料圆柱体上面和底面打磨平整；

(6) 将步骤(5)处理好的圆柱体用X射线荧光光谱分析仪对圆柱体上下两个表面进行元素定性和定量分析；

(7) 将步骤(6)检测完的圆柱体的无镧钴部分的表面磨去1-2mm，然后用X射线荧光光谱分析仪对此表面进行元素定性和定量分析，再次依次逐层磨去1-2mm，同时用X射线荧光光谱分析仪对此表面进行元素定性和定量分析，进而得到4-11个面的镧钴元素含量，最后绘制成图，直观的表征了镧钴取代的锶铁氧体永磁材料中离子迁移的规律。

2.如权利要求1所述的一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，其特征在于：在制造坯体的过程，注料时间10-20sec、充磁电流>30A、保压时间

10-20sec、成型压力15-20MPa。

3.如权利要求1所述的一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，其特征在于：X射线荧光光谱分析仪的技术指标为：X射线管4KW薄窗口，铍窗，Rh靶，管电流140mA。

说明书

一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分

析方法

技术领域

[0001] 本发明属于材料学领域，尤其涉及一种镧钴取代的锶铁氧体磁性材料，具体来说是一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法。

背景技术

[0002] M型六角晶铁氧体是由以三价铁离子为主要阳离子组分的若干种氧化物组成，由于具有其较高的性价比、适宜的磁性能和较高的化学稳定性因而得到广泛应用。随着国内外经济的快速发展，对铁氧体的产量需求愈来愈大，而性能要求愈来愈高。对铁氧体磁性能的改善从两方面入手：一、工艺方面，通过对铁氧体的球磨工艺、成型工艺和烧结工艺等工艺参数的优化，提高磁性能；二、通过对铁氧体进行新的离子取代，优化组织成分及相结构，从而提高磁性能。

[0003] 在永磁铁氧体磁性材料的领域中，离子取代是目前研究高性能永磁铁氧体的行之有效的一种方法。近年来，H.Mocuta研究了稀土元素钕取代Sr对铁氧体磁性能的影响，发现随着钕掺杂量的增加，材料的剩磁和饱和磁化强度都几乎保持不变，矫顽力是变化的。同时luojuhua研究了稀土元素钕取代铁离子对铁氧体磁性能的影响，发现随着钕掺杂量的增加，材料的矫顽力也增大而饱和磁化强度降低。Wandee Onreabroy等人分别研究了稀土元素镧取代Sr对铁氧体磁性能的影响。Y.Q. Li等人研究了稀土元素镧取代铁离子对锶铁氧体薄片磁性能的影响，G. Asghar等人研究了Cr–Zn掺杂取代铁离子对锶铁氧体磁性能2+ 2+
的影响。刘先松等人研究了La -Co 联合取代制备高矫顽力锶铁氧体，Takeyuki Kikuchi
2+ 2+ 2+ 2+
等人也对La -Co 联合取代对材料磁性能的影响进行了研究，发现随着La -Co 取代量的增加，材料的矫顽力有明显提高。N.Rezlescu等人研究了稀土元素La, Gd and Er取代对材料磁性能的影响，结果显示当镧取代时得到了最大的矫顽力值，当掺杂量x=0.2烧结温度为1000℃，得到剩磁和饱和磁化强度最大值。大多数研究人员都注重研究离子取代对锶铁氧体永磁材料磁性能的影响这个结果，但是对于离子取代过程中离子迁移的规律鲜有研究。

发明内容

[0004] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，为进一步深入研究离子取代对锶铁氧体永磁材料磁性能的影响机理提供有力的技术依据。

[0005] 本发明提供一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移的表征分析方法，具体步骤包括：

[0006] (1) 含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.6-1.0μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在25-40%之间；

[0007] 其中，所述的含锶的铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；所述的不含镧钴的二次添加的助剂由Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3组成，所述锶铁氧体预烧料与不含镧钴二次添加的助剂的质量比为1：0.027；

[0008] (2) 含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.6-1.0μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在25-40%之间；

[0009] 其中，所述的含锶的铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；所述的含镧钴的二次添加的助剂由铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO组成，所述锶铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.142；

[0010] (3) 将步骤(1)所得的分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成直径为25-40mm，厚度为4-6mm的坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加步骤(2)所得含镧钴的料浆并将之前压制好的坯体放置于料浆上方压制成直径为25-40mm，厚度为8-12mm的混合坯体；

[0011] (4) 将步骤(3)成型合格的坯体在自然环境中放置24-48小时风干，然后放入连续推进的隧道窑中进行高温烧结，烧结工艺的烧结温度为950-1245℃，烧结时间20-30小时，最后得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料；

[0012] (5) 将步骤(4)烧结好的锶铁氧体永磁材料圆柱体上面和底面打磨平整；

[0013] (6) 将步骤(5)处理好的圆柱体用X射线荧光光谱分析仪对圆柱体上下两个表面进行元素定性和定量分析；

[0014] (7) 将步骤(6)检测完的圆柱体的无镧钴部分的表面磨去1-2mm，然后用X射线荧光光谱分析仪对此表面进行元素定性和定量分析，再次依次逐层磨去1-2mm，同时用X射线荧光光谱分析仪对此表面进行元素定性和定量分析，进而得到4-11个面的镧钴元素含量，最后绘制成图，直观的表征了镧钴取代的锶铁氧体永磁材料中离子迁移的规律。

[0015] 进一步的，所述的不含镧钴的二次添加的助剂中，Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3的质量比为9:8:2:4。

[0016] 进一步的，所述的含镧钴的二次添加的助剂为铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO的质量比为20:6:2:1:12:5。

[0017] 进一步的，在制造坯体的过程，胚体的成型工艺条件为：注料时间10-20sec、充磁电流>30A、保压时间10-20sec、成型压力15-20MPa。

[0018] 进一步的，X射线荧光光谱分析仪的技术指标为：X射线管4KW薄窗口，铍窗，Rh靶，管电流140mA。

[0019] X射线荧光光谱分析仪原理如下：

[0020] 通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光（X—Ray Fluorescence），而把用来照射的X射线叫原级X射线。

[0021] 在用电子轰击阳极靶而产生X射线时，人们发现，有几个强度很高的X射线，其能量并没有随加速电子用的高压变化，而且不同元素的靶材，其特殊的X射线的能量也不一样，人们把它称为特征X射线，它是每种元素所特有的。莫塞莱（Moseley）发现了X射线能量与原子序数的关系。

[0022]

[0023] E是特征X射线能量，Z是原子序数， 是修正因子。

[0024] 这就是著名的莫塞莱定律，它开辟了X射线分析在元素分析中的应用。

[0025] X射线用于元素分析，是一种新的分析技术，但在经过二十多年的探索以后，现在已完全成熟，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域的新的分析技术。

[0026] 每个元素的特征X射线的强度除与激发源的能量和强度有关外，还与这种元素在样品中的含量有关，用下式表示

[0027] Ii =f（C1,C2…Ci…) i=1,2…

[0028] Ii是样品中第i个元素的特征X射线的强度,C1,C2……是样品中各个元素的含量。

[0029] 因此，根据各元素的特征X射线的强度，就可以获得各元素的含量信息，这就是X射线荧光分析的基本原理。

[0030] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明是一种利用X射线荧光光谱分析仪（XRF）定性和定量分析镧钴取代锶铁氧体永磁材料中镧钴离子迁移分布的方法。解决了长期以来对于直观表征镧钴取代的锶铁氧体永磁材料中离子迁移的规律缺乏研究的技术问题，为进一步深入研究离子取代对锶铁氧体永磁材料磁性能的影响机理提供有力的技术依据。

附图说明

[0031] 图1为锶铁氧体永磁材料圆柱体整体示意图。

[0032] 图2为分割图,（从上到下依次为a、b、c、分界面、d、e和f面）。

[0033] 图3分别为实施例1中样品的镧钴离子含量分布图。

[0034] 图4分别为实施例2中样品的镧钴离子含量分布图。

[0035] 图5分别为实施例3中样品的镧钴离子含量分布图。

具体实施方式

[0036] 下面通过实施例并结合附图对本发明进一步进行阐述，但并不限制本发明。

[0037] XRF测试样品的制备：用砂纸打磨平整，表面用无水酒精冲洗干净，保持干燥无污染。

[0038] 实施例中所用X射线荧光光谱分析仪（XRF）为日本岛津公司的XRF-1800型。

[0039] 实施例1

[0040] 一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中离子迁移的表征分析方法，它包括以下步骤：

[0041] (1) 含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.9μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在35%；

[0042] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0043] 其中所述的不含镧钴的二次添加的助剂由Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3组成，锶铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.027；

[0044] (2) 含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.9μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在35%；

[0045] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0046] 其中所述的含镧钴的二次添加的助剂由铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO组成，锶铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.142；

[0047] (3) 将步骤(1)所得的分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成厚度为φ30×5mm左右的坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加步骤(2)所得的含镧钴的料浆并将之前压制好的坯体放置于料浆上方压制成厚度为φ30×10mm左右的混合坯体，主要成型工艺条件为：注料时间18sec、充磁电流110A、保压时间19sec、成型压力19MPa；

[0048] (4) 将步骤(3)成型合格的坯体在自然环境中放置48小时自然风干，然后放入连续推进的隧道窑中进行高温烧结，烧结工艺的烧结温度为950℃，烧结时间25小时，最后得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料；

[0049] (5) 将步骤(4)烧结好的锶铁氧体永磁材料圆块上下两面打磨平整；

[0050] (6) 将步骤(5)处理好的圆块用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对圆块上下两个表面进行元素定性和定量分析，技术指标为：X射线管4KW薄窗口，铍窗，Rh靶，管电流140mA；

[0051] (7) 将步骤(6)检测完的样块有镧钴部分不处理，无镧钴部分磨去1mm左右，然后用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素定性和定量分析，分析方法与步骤(6)相同，以此逐层磨去1mm用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素左右定性和定量分析，进而可以得到图2中a、b、c和d面的镧钴元素含量，最后绘制成图。样品的镧钴离子分布见图3。

[0052] 实施例2

[0053] 一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中离子迁移的表征分析方法，它包括以下步骤：

[0054] (1) 含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.8μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在30%；

[0055] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0056] 其中所述的不含镧钴的二次添加的助剂由Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3组成，锶铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.027；

[0057] (2) 含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到0.8μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在30%；

[0058] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0059] 其中所述的含镧钴的二次添加的助剂由铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO组成，锶铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.142；

[0060] (3) 将步骤(1)所得的分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成厚度为φ30×5mm左右的坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加步骤(2)所得的含镧钴的料浆并将之前压制好的坯体放置于料浆上方压制成厚度为φ30×10mm左右的混合坯体，主要成型工艺条件为：注料时间15sec、充磁电流100A、保压时间15sec、成型压力18MPa；

[0061] (4) 将步骤(3)成型合格的坯体在自然环境中放置48小时自然风干，然后放入连续推进的隧道窑中进行高温烧结，烧结工艺的烧结温度为1100℃，烧结时间25小时，最后得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料；

[0062] (5) 将步骤(4)烧结好的锶铁氧体永磁材料圆块上下两面打磨平整；

[0063] (6) 将步骤(5)处理好的圆块用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对圆块上下两个表面进行元素定性和定量分析，技术指标为：X射线管4KW薄窗口，铍窗，Rh靶，管电流140mA；

[0064] (7) 将步骤(6)检测完的样块有镧钴部分不处理，无镧钴部分磨去1mm左右，然后用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素定性和定量分析，分析方法与步骤(6)相同，以此逐层磨去1mm左右用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素定性和定量分析，进而可以得到图2中a、b、c和d面的镧钴元素含量，最后绘制成图。样品的镧钴离子分布见图4。

[0065] 实施例3

[0066] 一种镧钴取代锶铁氧体永磁材料中离子迁移的分析方法，它包括以下步骤：

[0067] (1) 含锶的铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到1.0μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在40%；

[0068] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0069] 其中所述的不含镧钴的二次添加的助剂由Al2O3、CaCO3、SiO2和H3BO3组成，锶铁氧体预烧料与不含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.027；

[0070] (2) 含锶的铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂在球磨机内混合，经湿法球磨后浆料平均粒度达到1.0μm，合格后脱水分离，要求脱水后的浆料含水率在40%；

[0071] 其中所述的锶铁氧体预烧料化学式为SrFe12Ol9；

[0072] 其中所述的含镧钴的二次添加的助剂由铁红、CaCO3、SiO2、H3BO3、La2O3和CoO组成；锶铁氧体预烧料与含镧钴的二次添加的助剂的质量比为1：0.142；

[0073] (3) 将步骤(1)所得的分离脱水的不含镧钴的料浆采用湿法成型制备成厚度为φ30×5mm左右的坯体，然后将坯体取出，在压机槽中添加步骤(2)所得的含镧钴的料浆并将之前压制好的坯体放置于料浆上方压制成厚度为φ30×10mm左右的混合坯体，主要成型工艺条件为：注料时间18sec、充磁电流120A、保压时间20sec、成型压力20MPa；

[0074] (4) 将步骤(3)成型合格的坯体在自然环境中放置48小时自然风干，然后放入连续推进的隧道窑中进行高温烧结，烧结工艺的烧结温度为1245℃，烧结时间25小时，最后得到烧结好的混合锶铁氧体永磁材料；

[0075] (5) 将步骤(4)烧结好的锶铁氧体永磁材料圆块上下两面打磨平整；

[0076] (6) 将步骤(5)处理好的圆块用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对圆块上下两个表面进行元素定性和定量分析，技术指标为：X射线管4KW薄窗口，铍窗，Rh靶，管电流140mA；

[0077] (7) 将步骤(6)检测完的样块有镧钴部分不处理，无镧钴部分磨去1mm左右，然后用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素定性和定量分析，分析方法与步骤(6)相同，以此逐层磨去1mm用X射线荧光光谱分析仪（XRF）对此表面进行元素左右定性和定量分析，进而可以得到图2中a、b、c和d面的镧钴元素含量，最后绘制成图。样品的镧钴离子分布见图5。质量百分比是指镧钴元素在样品中所有元素中的质量百分比例。通过XRF分析，可以清晰显示出镧钴取代锶铁氧体永磁材料中的离子迁移。