來自鐵氧化物細粉的硬磁組合物和其制備方法技術(shù)

本文公開的是由鐵氧化物細粉制備硬磁材料的組合物和方法，所述硬磁材料具有通式MFexOy。在一個方面，方法包括a)提供鐵氧化物細粉；b)提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；c)將鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽混合以形成混合物；d)煅燒鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽的混合物；其中M是二價金屬離子。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2014年1月31日提交的美國臨時申請第61/934586號和2014年8月29日提交的美國臨時申請第62/043701號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部在此通過引用以其整體并入。
本專利技術(shù)涉及由鐵氧化物細粉制備硬磁材料的方法，該硬磁材料具有通式MFexOy，該方法包括：提供鐵氧化物細粉；提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；混合鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽以形成混合物；煅燒鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽的混合物；其中M是二價金屬離子。
技術(shù)介紹
硬鐵氧體是保持永久磁性的磁性陶瓷，并在電子和非電子領(lǐng)域都獲得應(yīng)用。現(xiàn)今，鐵氧體磁體在能源相關(guān)的應(yīng)用中具有以噸位計的最大使用量，這歸因于它們的低價格。對于許多應(yīng)用，永磁體是最佳選擇因為它在無電功率的持續(xù)消耗和無熱量的產(chǎn)生的情況下提供恒定場。六角鍶鐵氧體(SrFe12O19，Sr鐵氧體)是一種眾所周知的用于永磁體的材料。它是具有高矯頑力的硬磁體，并可以用作永磁體、記錄介質(zhì)、電信以及微波組件、較高頻率的組件和磁光裝置。在另一個方面，鐵氧化物副產(chǎn)物的量隨著鋼鐵生產(chǎn)的上升需求而迅速地增長。這些副產(chǎn)物未充分使用并常常被處理掉。這些副產(chǎn)物的安全處理是昂貴的并在全世界的許多國家中仍舊是嚴(yán)重的擔(dān)憂。因此，在本領(lǐng)域中對于使用鐵氧化物副產(chǎn)物制備硬磁材料的替代方法仍存在強烈的需求。專利技術(shù)概述根據(jù)本專利技術(shù)的目的，如本文所具體描述和概括描述的，本專利技術(shù)涉及用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，該方法包括：a)提供鐵氧化物細
粉；b)提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；c)混合鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽的混合物；其中M是二價金屬離子。在另一個示例性方面，本專利技術(shù)涉及用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，該方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供包含SrCO3的金屬碳酸鹽；c)混合鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽的混合物。在另一個示例性方面，本專利技術(shù)涉及用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，該方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供具有通式MxOy的金屬氧化物；c)混合鐵氧化物細粉和金屬氧化物以形成混合物；d)煅燒鐵氧化物細粉和金屬氧化物的混合物；其中M是二價金屬離子。在另一個示例性方面，本專利技術(shù)涉及用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，該方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；c)混合鐵氧化物細粉和金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒鐵氧化物細粉和金屬氧化物的混合物；其中M是二價金屬離子。在其他方面，本專利技術(shù)還涉及使用所公開的硬磁材料的方法和包含所公開的硬磁材料的制品。本專利技術(shù)的其他方面會部分地在隨后的描述中闡述，并且部分地根據(jù)描述會變得明顯，或者可以通過本專利技術(shù)的實施而得知。本專利技術(shù)的優(yōu)點會借助于在所附權(quán)利要求中具體指出的元素和組合來實現(xiàn)和獲得。應(yīng)理解，之前的一般描述和之后的詳細描述都僅是示例性和解釋性的，并且不限制所要求保護的本專利技術(shù)。附圖說明包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的附圖，舉例說明了許多方面并和描述一起用于解釋本專利技術(shù)原理。圖1A和1B示出用于制備本專利技術(shù)的硬磁材料的鐵氧化物細粉副產(chǎn)物的SEM顯微照片。圖2示出根據(jù)本專利技術(shù)制備的鐵氧化物/氧化鍶混合物的說明XRD數(shù)據(jù)的圖。圖3A、3B和3C示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的磁特性的圖。圖4示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的XRD數(shù)據(jù)的圖。圖5示出本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的SEM顯微照片。圖6A和6B示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的磁能積值(BH)的圖。圖7示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的XRD數(shù)據(jù)的圖。圖8示出本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的SEM顯微照片。圖9A和9B示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的磁能積值(BH)的圖。圖10示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的XRD數(shù)據(jù)的圖。圖11示出本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的SEM顯微照片。圖12示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的磁能積值(BH)的圖。圖13示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的XRD數(shù)據(jù)的圖。圖14示出本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的SEM顯微照片。圖15A和15B示出說明本專利技術(shù)的示例性硬磁材料的磁能積值(BH)的圖。專利技術(shù)的詳細描述通過參考以下本專利技術(shù)的詳細描述和其中包括的實施例可以更加容易地理解本專利技術(shù)。在公開和描述本專利技術(shù)的化合物、組合物、制品、系統(tǒng)、裝置和/或方法前，應(yīng)理解的是它們不限于特定的合成方法，除非另有說明，或者不限于具體的試劑，除非另有說明，因此，它們當(dāng)然可以變化。還應(yīng)理解本文使用的術(shù)語是僅用于描述具體方面的目的，而并不旨在限制。盡管在本專利技術(shù)的實施或測試中可以使用與本文所描述的那些方法和材料相似或等同的任何方法和材料，但是現(xiàn)在描述示例方法和材料。此外，應(yīng)理解的是除非另有明確規(guī)定，本文所述的任何方法決不旨在被理解為需要其步驟以特定的順序來實施。因此，如果方法權(quán)利要求沒有實際列舉其步驟要遵循的順序或在權(quán)利要求或描述中沒有特別規(guī)定步驟應(yīng)限于特定順序，決不旨在在任何方面推測順序。這適用于任何可能的非明確解釋基礎(chǔ)，包括：關(guān)于步驟或操作流程的排列的邏輯事宜；來源于語法組織或標(biāo)點的明顯意義；和說明書中描述的方面的數(shù)量或類型。本文提到的全部出版物通過引用并入本文以公開和描述與所引用的出版物相關(guān)聯(lián)的方法和/或材料。A.定義還應(yīng)理解本文使用的術(shù)語是僅用于描述具體方面的目的，而并不旨在限制。如在說明書和權(quán)利要求中使用的，術(shù)語“包含”可包括“由……組成”和“基本上由……組成”的方面。除非另外定義，本文所使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語具有與本專利技術(shù)所屬
普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。在本說明書和其后的權(quán)利要求中，會提及將在本文中定義的一些術(shù)語。除非文中另外明確規(guī)定，否則在說明書和所附權(quán)利要求中指示物前不使用數(shù)量詞時包括多個指示物的情況。因此，例如提及“鐵氧化物細粉”包括兩種或更多種鐵氧化物細粉的混合物。如本文使用的，術(shù)語“組合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物及諸如此類。本文中范圍可以表達為從一個具體值和/或至另一個具體值。當(dāng)表達這樣的范圍時，另一方面包括從一個具體值和/或至另一個具體值。相似地，當(dāng)通過使用先行詞“約”將值表達為近似值時，應(yīng)理解該具體值形成另一個方面。應(yīng)進一步理解的是每個范圍的端點在與另一個端點相關(guān)和與另一個端點無關(guān)時都是重要的。還應(yīng)理解本文公開有許多值，并且每個值是除了該值本身之外在本文公開中還公開了“約”該具體值。例如，如果公開了值“10”，那么還公開了“約10”。還應(yīng)理解，還公開在兩個具體單元之間的每一個單元。例如，如果公開了10和15，那么還公開了11、12、13和14。如本文使用的，術(shù)語“約”和“為或為約”指所討論的量或值可以是指大約或約相同的一些其他值。通常理解，如本文使用的，其指示±10％變化的標(biāo)稱值，除非另外指出或推斷出。該術(shù)語旨在表達促成在權(quán)利要求中記載的相同結(jié)果或效果的相似值。即，應(yīng)理解的是，量、大小、制劑、參數(shù)和其他數(shù)量或特征不是也不需要是精確的，而可以是近似的和/或更大的或更小的，根據(jù)需要，其反映出公差、轉(zhuǎn)換因子、舍入、測量誤差及諸如此類，和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他因子。通常，量、大小、本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，所述方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；c)混合所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽的混合物；其中M是二價金屬離子。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.01.31 US 61/934,586;2014.08.29 US 62/043,7011.一種用于制備具有通式MFexOy的硬磁材料的方法，所述方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供具有通式Mx(CO3)y的金屬碳酸鹽；c)混合所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽的混合物；其中M是二價金屬離子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鐵氧化物細粉以鐵加工或煉鐵工藝的副產(chǎn)物的形式提供。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鐵氧化物細粉包含至少約93重量％的Fe2O3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中M是鍶。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中Mx(CO3)y是SrCO3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在至少約1000℃的溫度下煅燒所述混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述混合物煅燒約4至12小時。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中M是鍶；FexOy是Fe12O19。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料是硬鐵氧體。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述硬鐵氧體是六角晶系鐵氧體。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料是六角晶系鐵氧體；M是鍶；FexOy是Fe12O19。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料包含大于0至約15重量％的SrO和大于85重量％至約95重量％的Fe2O3。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料包含大于0至約10重量％的SrO和大于83重量％至約90重量％的Fe2O3。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以相對于鐵氧化物細粉的量的至少化學(xué)計算量提供所述金屬碳酸鹽。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料具有至少100kA/m的固有矯頑力(iHc)。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料具有100kA/m至550kA/m的固有矯頑力(iHc)。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料具有至少約50Am2/kg的飽和磁化強度(Ms)。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬磁材料具有約50Am2/kg至100Am2/kg的飽和磁化強度(Ms)。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鐵氧化物細粉無需粉碎步驟。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鐵氧化物細粉無需預(yù)熱步驟。21.一種用于制備具有通式SrFexOy的硬磁材料的方法，所述方法包括：a)提供鐵氧化物細粉；b)提供包含SrCO3的金屬碳酸鹽；c)混合所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽以形成混合物；d)煅燒所述鐵氧化物細粉和所述金屬碳酸鹽的混合物。22.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中以化學(xué)計量比例提供所述金屬碳酸鹽和鐵氧化物。23.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中以至少約1:10的金屬碳酸鹽/鐵氧化物比例提供所述金屬碳酸鹽和鐵氧化物。24.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中以至少約1:12的金屬碳酸鹽/鐵氧化物比例提供所述金屬碳酸鹽和鐵氧化物。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中以化學(xué)計量比例提供碳酸鍶和鐵氧化物。26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中以至少約1:10的Sr/Fe比例提供碳酸鍶和鐵氧化物。27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中以至少約1:12的Sr/Fe比例提供碳酸鍶和鐵氧化物。28.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中所述硬磁材料具有至少約2.0MGOe的在300K下的磁能積值(BH)。29.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中所述硬磁材料具有至少約2.3MGOe的在300K下的磁能積值(BH)。30.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的方法，其中所述硬磁材料具有至少約2.0MGOe的在4.2K下的磁能積值(BH)。31...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：穆罕默德·巴赫賈特·薩迪克，法扎勒烏爾雷曼·M·阿萬，
申請(專利權(quán))人：沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：沙特阿拉伯;SA