一種氮化物稀土永磁粉的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種氮化物稀土永磁粉的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)制備稀土合金粉；(2)將稀土合金粉在含氮氣氛中，300～600℃下氮化處理5～30min；(3)繼續在含氮氣氛中，氮化處理5～30min，氮化溫度比步驟(2)的氮化溫度低10～50℃；(4)重復步驟(2)和步驟(3)直至氮化完成，制備得到稀土永磁粉。本發明通過對稀土合金粉進行周期性的氮化處理，含氮氣氛被反復升溫降溫，氮的活性大大增強，從而提高了稀土合金粉的氮化的效率與氮化的均勻性，提高了氮化物稀土永磁粉的磁性能。通過本發明制備的稀土永磁粉可與粘結劑混合進行粘結制備粘結磁體，應用到馬達、音響、測量儀器中。
【專利說明】一種氮化物稀土永磁粉的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氮化物稀土永磁粉的制備方法，屬于稀土磁性材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 粘結稀土永磁體是由稀土永磁粉末和粘結材料相結合而成，按要求直接注射或模 壓成型各種永磁器件。該類磁體具有尺寸精度高、磁均勻性好、耐蝕性好、成品率高、易加 工成形狀復雜的器件等優點，廣泛應用于家電、微電機、自動化辦公設備、儀器儀表、醫療器 件、汽車、磁力機械等裝置和設備中。其中氮化物稀土永磁粉具有磁性能高，耐腐蝕性耐溫 性好等諸多優點，得到了廣泛的應用。
[0003] 氮化物稀土永磁粉需要將稀土合金粉在一定溫度和時間下，含氮氣氛中進行氮 化，專利文獻CN1022520C、CN1079580A公開了氮化物稀土永磁粉R2Fe17N^R2Fe14BNy 和R(Fe, Μ) 12NZ，指出這種化合物制得的磁粉具有耐蝕性高、抗氧化能力強的特點，但是制備工藝長， 難以產業化，其中制備過程中的粉末氧化，氮化的均勻性、磁粉的粒度及磁粉中的軟磁相 a-Fe和富稀土相是影響最終磁粉性能的主要因素。另外該些專利文獻中公開的氮化物稀土 永磁粉的制備方法存在效率低下，滲氮不均勻等問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種氮化物稀土永磁粉的制備方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0006] 一種氮化物稀土永磁粉的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)制備稀土合金粉；
[0008] (2)將稀土合金粉在含氮氣氛中，300?600°C下氮化處理5?30min;
[0009] (3))繼續在含氮氣氛中，氮化處理5?30min，氮化溫度比步驟（2)的氮化溫度低 10 ?50。。；
[0010] ⑷重復步驟⑵和步驟⑶直至氮化完成，制備得到氮化物稀土永磁粉。
[0011] 采用本發明的氮化方法制得的氮化物稀土永磁粉為NdFeB系或稀土鐵氮系稀土 永磁粉。其中，NdFeB系稀土永磁粉成分為RlFeMlBN，其中Rl為Nd,或者Nd部分被La、Ce、 Pr、Tb、Dy中的一種或多種替代，Ml為Co或者Co與Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、W、 Al、Ga、Si、Hf中一種或多種；Rl的含量為3?15wt%，Ml的含量為0?20wt%，B的含量 為3?30wt%，N的含量為1?5wt%，余量為Fe,La、Ce、Pr、Tb、Dy中的一種或多種占Rl 總量的0?20wt%。稀土鐵氮系稀土永磁粉主要成分為R2FeM2N，其中R2為Sm或者Nd, M2 為Co或者Co與Ti、V、Cr、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、Al、Ga、Si、Hf中一種或多種；R2 的含量為 5?12wt%，M2的含量為0?20wt%，N的含量為10?25wt%，余量為Fe。
[0012] 所述步驟⑴中稀土合金粉的制備可以采用快淬方法、機械合金化方法、或者還 原擴散方法。
[0013] 在本發明的氮化物稀土永磁粉的制備方法中，所述的含氮氣氛為N2、或者NH3與H2 的混合氣、或者N2與4的混合氣，其中采用純氮可以精確控制氮的量，但是活性相對其他的 要低。本發明的含氮氣氛優選為N2、或者NH3與H2的混合氣；當采用混合氣時，NH3與H2的 體積比大于2 : 1，從而保證氮含量同時保證一定的活性。
[0014] 對于采用快淬方法制備的稀土合金粉來說，其中含有大量的非晶相，造成結構與 組織的不均勻，影響氮化效果與氮化后的磁性能；對于采用機械合金化或者還原擴散法制 備稀土合金粉來說，也存在結構不均勻等問題。因此，在本發明的氮化物稀土永磁粉的制備 方法中，在氮化處理之前最好對稀土合金粉進行熱處理，針對不同的稀土合金粉制備工藝 的不同，采用的熱處理工藝也有差異，溫度過低起不到組織均勻的效果，過高則會導致相分 解，本發明采用的熱處理溫度為600?850°C，熱處理時間為5?lOOmin。
[0015] 在本發明的氮化物稀土永磁粉的制備方法中，稀土合金粉的氮化處理采用周期性 氮化處理方式。首先在一定溫度Tl下氮化一定時間H1，然后在一定溫度T2下氮化一定時 間H2,然后重復該過程直至氮化完成。稀土合金粉的氮化溫度過高，氮活性高，容易造成合 金相結構的分解，最終的磁粉性能大大降低，氮化溫度過低，則難以保證氮的活性，滲氮困 難。因此，氮化溫度Tl優選為300?600°C，更優選為400?550°C。稀土合金粉在氮化過 程中，一定程度的溫度變化可以增強氮的活性，提高氮化效率與氮化均勻性，T1-T2過小，溫 度變化不明顯，起不到本發明所要求達到的效果；T1-T2過大，則造成T2溫度過低，氮的活 性也大大降低；T1-T2優選在10?50°C范圍內，更優選在20?40°C范圍內。稀土合金粉 的氮化時間過長，造成材料過氮化，稀土合金粉可能發生相分解，同時磁性能大大下降，氮 化時間過短，起不到提高氮化效率與氮化量的效果。因此，本發明將H1、H2分別控制在5? 30min，整個氮化需要3?100個周期。
[0016] 本發明的優點在于：
[0017] 本發明通過對稀土合金粉進行周期性的氮化處理，含氮氣氛被反復升溫降溫，氮 的活性大大增強，從而提高了稀土合金粉的氮化的效率與氮化的均勻性，提高了氮化物稀 土永磁粉的磁性能。
[0018] 通過本發明制備的氮化物稀土永磁粉可與粘結劑混合進行粘結制備粘結磁體，應 用到馬達、音響、測量儀器中。
【具體實施方式】
[0019] 以下通過具體實施例進一步對本發明做進一步說明。
[0020] 實施例
[0021] 根據表1中列舉的氮化物稀土永磁粉中涉及的成分含量及制備方法制備稀土合 金粉，包括實施例1?10和對比例1?2。然后在表2中列舉的工藝參數下經過一定溫度 和時間熱處理后，在含氮氣氛中進行氮化，氮化步驟分別在較高溫度Tl和較低溫度T2下周 期性進行，氮化后得到氮化物稀土永磁粉。
[0022] NdFeB系稀土永磁粉中，硬磁相為Nd2Fe14B結構，同時還含有一定量的軟磁相，如 Fe3B型和a-Fe型中的一種或兩種，由平均結晶粒徑為10?IOOnm的微晶構成，其厚度為 20 ?300μm〇
[0023] NdFeB系稀土永磁粉主要是通過快淬方法制備RlFeMlB稀土合金粉，然后經熱處 理、氮化處理后得到的，NdFeB系稀土永磁粉在不大量降低磁性能的基礎上，耐溫性與耐腐 蝕性大大提高。
[0024] 稀土鐵氮系稀土永磁粉90%以上為Th2Ni17,Th2Zn17,ThMn12或者TbCu7結構，制備 過程包括通過快淬、機械合金化或者還原擴散方法制備得到具有R2FeM2成分的稀土合金 粉，然后將稀土合金粉氮化得到氮化物稀土永磁粉。當稀土合金粉的制備方法為快淬方法 時，該氮化物稀土永磁粉由平均結晶粒徑為10?IOOnm的微晶構成，其厚度為10?50μm。 當制備方法為機械合金化或者還原擴散方法時，稀土永磁粉顆粒大小為1?20μm。
[0025] 通過振動樣品磁強計測定（VSM檢測）氮化后得到的氮化物稀土永磁粉的磁性 能，分別測定剩磁（Br,單位為kGs)、內稟矯頑力（Hcj，單位為kOe)、磁能積（(BH)m，單位為 MGOe)。各產品的具體參數和最終氮化物稀土永磁粉的磁性能如表1、表2所示。
[0026] 表1稀土合金粉的制備方法及最終氮化物稀土永磁粉成分、性能
【權利要求】
1. 一種氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，該方法包括w下步驟： (1) 制備稀±合金粉； (2) 將稀±合金粉在含氮氣氛中，300?60(TC下氮化處理5?30min ; 做繼續在含氮氣氛中，氮化處理5?30min，氮化溫度比步驟（2)的氮化溫度低10? 50 °C ； (4)重復步驟（2)和步驟（3)直至氮化完成，制備得到氮化物稀±永磁粉。
2. 根據權利要求1所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述稀±合金 粉在氮化處理之前進行熱處理，熱處理溫度為600?85(TC，熱處理時間為5?lOOmin。
3. 根據權利要求1所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述的含氮氣 氛為馬、或者NHs與&的混合氣、或者馬與&的混合氣。
4. 根據權利要求3所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述的NHs與& 混合氣中，NHs與&的體積比大于2 : 1。
5. 根據權利要求1所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述步驟（2)的 氮化溫度為400?55(TC。
6. 根據權利要求1所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述步驟（3)的 氮化溫度比步驟（2)的氮化溫度低20?4(TC。
7. 根據權利要求1所述的氮化物稀±永磁粉的制備方法，其特征在于，所述步驟（4)為 重復步驟（2)和步驟（3)3?100個周期。
【文檔編號】H01F1/053GK104347214SQ201310310965
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】羅陽, 李紅衛, 于敦波, 李擴社, 閆文龍, 陳曉霞, 楊遠飛, 李世鵬, 彭海軍 申請人:有研稀土新材料股份有限公司, 北京有色金屬研究總院