一種提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的處理方法

一種提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于燒結釹鐵硼（Nd-Fe-B)磁體制備領域，具體涉及一種提高燒結釹鐵硼 磁體矯頑力的處理方法。
【背景技術】
[0002] 作為第三代稀土永磁材料的釹鐵硼永磁材料，自1983年由日本住友金屬和美國 GM公司首先商品化以來，由于具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積的特點，廣泛應用于電力電 子、通訊、信息、交通運輸辦公自動化、醫療器械和軍事等領域。
[0003] 燒結釹鐵硼磁體主要由主相Nd2Fe14B、富Nd相和富硼相組成，富Nd相圍繞在主相 Nd2Fe14B相周圍，少量的富硼相分布于一些晶界交隅處。其中Nd2Fe 14B相是磁性相主要決定 剩磁和磁能積，富Nd相和磁體的微觀結構主要決定磁體的矯頑力。燒結釹鐵硼的反磁化機 理是反向疇成核機制，因此磁體的磁性相邊界結構和成分等特性對磁體的矯頑力有重要作 用。
[0004] 在燒結釹鐵硼材料的實際生產中，釹都是以鐠釹合金的形式添加，鐵以純鐵的形 式添加，硼以硼鐵的形式添加，除了添加這些材料以外，實際生產時還會根據磁性能的高 低，添加其它的元素如：〇7、113、!1〇、6(1、￥、41、恥、21'、6 &、(：11、(：〇等元素。目前行業內合金熔 煉的方法都是將這些元素的材料投入到熔煉爐中一起熔煉成合金，然后通過鑄片、氫碎、制 粉、磁場取向成型、等靜壓、燒結與回火熱處理，制成燒結釹鐵硼材料的毛坯。
[0005] 研究表明在燒結釹鐵硼磁體中添加少量的Al可顯著的提高釹鐵硼材料的矯頑 力，但是會降低一部分剩磁。Al是沒有原子磁矩的，Al的添加使磁體矯頑力的提高，是因為 Al使合金晶粒細化，同時使富Nd相和富B相的塊度變小，Al進入富Nd相改善了富Nd相與 Nd2Fe14B相的浸潤角，使富Nd相更加均勻的沿晶界分布。
[0006] 在燒結釹鐵硼磁體中添加少量的Ga可以有效的提高燒結釹鐵硼磁體的內稟矯頑 力，而對剩磁幾乎不造成影響。Ga與B均具有正的混合焓，與B互相排斥，因此很難進入到 Nd2Fe14B相，而Ga與Nd有很大的負混合焓，從二元相圖上看，Ga與Nd相反應形成低熔點化 合物。因此Ga在燒結釹鐵硼磁體中的分布主要集中在晶界和晶界交隅處，促進液相燒結的 致密化和提高富Nd相對Nd 2Fe14B主相晶粒的潤濕作用，與富Nd相反應改善磁體的微觀結 構，更好的起到對主相晶粒間的磁去耦作用，從而提高磁體的矯頑力。目前燒結釹鐵硼磁體 的生產中，Al和Ga元素的添加都是采用的傳統的合金化手段即在熔煉時將金屬Al或Ga加 入直接形成多元合金，這樣Al和Ga元素不可避免的有一部分進入主相，這樣在提高矯頑力 的同時不可避免的也會降低磁體的剩磁，同時金屬Ga在熔煉時的損耗，也會降低矯頑力提 高的效果。如何使Al、Ga元素合理有效的分布在磁體主相邊界處也是很值得深入研究的問 題。

【發明內容】

[0007] 在目前的燒結釹鐵硼材料的生產中，基于添加金屬AL和Ga來提高矯頑力的方法 中，都是通過合金化方法使Al和Ga -起熔入到合金中。本發明也是基于添加 Al和Ga來 提高矯頑力，但是添加方式和方法完全不一樣，采用在燒結釹鐵硼生產的氣流磨制粉前的 混料階段加入一定的金屬AL粉或稀土鎵合金的氫碎粉末，然后再制粉、磁場取向成型、燒 結與回火熱處理制成燒結釹鐵硼材料，以實現提高矯頑力。
[0008] 本發明的目的是將適量的金屬AL粉或稀土鎵合金的氫碎粉末均勻混到釹鐵硼的 氫碎粉末中，然后將混合后的釹鐵硼氫碎粉末通過氣流磨制粉、磁場取向成型、等靜壓、燒 結與回火熱處理制備成燒結釹鐵硼材料，實現Al或Ga元素在晶界的分布，改善磁體的晶界 結構，從而提高矯頑力。其中稀土鎵合金的氫碎粉末是將稀土鎵合金通過吸氫、脫氫工藝后 來獲得。
[0009] 本發明的技術方案為： (1)釹鐵硼基體的氫碎粉末以及稀土鎵合金的氫碎粉末制備： 按成分為 Rexl (Prx2Ndx3) xFe (100-x-y-z-xl-yl-y2-y3-y4-y5-y6)ByC〇zCUyiNby2ZiTy3Aly4G￡ly5My6 計算出所 需的各種原材料的重量，一起加入到熔煉爐通過速凝鑄片工藝制成合金薄片，合金薄片的 最佳厚度為〇. 2-0. 4_之間，然后將合金薄片通過吸氫-脫氫工藝制成釹鐵硼基體的氫 碎粉末（其中質量百分比 x:29. 5-32. 5 ;y:0. 95-1. I ;z:0-4 ;yl:〇-〇. 3 ;y2:0-l ;y3:0-0. 3 ; y4:0-2 ;y5:0-l ;y6:0-l ;xl:0-15 ;x2:0-25 ;x3:75-100 ;Re 為 Dy、Tb、Ho、Gd、La、Ce 和 Y 中 的一種或多種組合；M為51、(：1^〇、11和1中的一種或多種組合)。將稀土鎵合金通過吸氫、 脫氫工藝制備成稀土鎵合金的氫碎粉末，稀土鎵合金可以是鐠鎵合金、釹鎵合金、鐠釹鎵合 金、鏑鎵合金、欽鎵合金中的一種或多種組合。吸氫可以是常溫或100-300°C下進行，脫氫溫 度為500-580°C，脫氫時間為3-10小時。
[0010] (2)添加了金屬AL粉或稀土鎵合金氫碎粉末的燒結釹鐵硼磁體的制備： 將金屬AL粉與制得的稀土鎵合金氫碎粉末按照適當的比例添加到釹鐵硼基體的氫碎 粉末中，同時加入適量的抗氧化劑，在混料機中混料1-4小時，然后通過氣流磨制成所需要 粒度的粉末，再通過磁場取向成型、等靜壓、真空燒結和回火熱處理制備成燒結釹鐵硼材料 的毛坯。金屬AL粉和稀土鎵合金的氫碎粉末的添加量根據性能要求進行適當的選取。抗氧 化劑的添加量為0. 05%-0. 2%。氣流磨制成的粉末粒度要求為：D50(中位徑)為3. 5-5. 8 μ m， D (3, 2)(表面積平均粒徑)為2. 7-4 μ m，最大粒徑小于16 μ m，D90/D10小于6。所述的磁場 取向成型，是在磁場作用下同時進行壓制，磁場強度大于1.6T，磁場強度越大越好。真空燒 結，其燒結溫度為1040-1080°C，燒結保溫時間為3-6小時，燒結溫度的選擇與磁體成分有 比較大的關系，燒結釹鐵硼磁體的密度一般大于7. 4g/m3。所述的回火熱處理為兩級，一級 熱處理溫度為800-950°C，時間為4-10小時；二級熱處理溫度為450-650°C，時間為2-6小 時。
【具體實施方式】
[0011] 以下結合具體實例對本發明作進一步詳細的說明。
[0012] 以下實例均以本發明技術方案為前提進行實施，但是本發明的保護范圍不限于下 述的實施例。
[0013] 實施例1 (1)按成分（PrNd)31FefB1Ala3CuaiCo a5計算出各種原材料需要的量，然后通過速凝鑄 片工藝制備成厚度為0. 2-0. 4mm的合金片； (2) 將合金片通過氫碎工藝制備成氫碎粉末，在氫碎粉末中加入0. 2%的金屬金屬AL 粉，0. 1%的抗氧化劑，然后在混料機中混料3小時； (3) 將混后的粉末通過磁場取向壓機壓制成51*51*27mm的方塊，再用等靜壓進一步壓 制密實，取向磁場壓力為L8T，等靜壓壓力為150Mpa，保壓時間為5s ; (4) 將等靜壓后的釹鐵硼生坯進入燒結爐進行燒結，燒結溫度為1058°C，保溫4小時， 進入燒結保溫時，真空度達到1〇_2級。回火熱處理分為兩個階段，第一階段保溫溫度為 900°C，保溫2. 5小時；第二階段保溫溫度為500°C，保溫時間為4小時。產品出爐后，在產 品中切割一個Φ 10*10的圓柱，用于測試磁性能。
[0014] 表1實施例1的結果
【主權項】
1. 一種提高燒結欽鐵測磁體矯頑力的方法，是在燒結欽鐵測磁體生產的氣流磨制粉前 的混料階段，加入一定量的金屬金屬A1粉或稀±嫁合金氨碎粉末中的一種或兩種組合與 欽鐵測氨碎粉末一起進行氣流磨，然后通過磁場取向成型、等靜壓、燒結與回火熱處理制備 出燒結欽鐵測毛逐產品，通過該種方式可W改善磁體的微觀結構和局部成分，提高燒結欽 鐵測磁體的矯頑力。
2. 其步驟為： a) 首先采用速凝鑄片工藝制成欽鐵測合金片，然后將欽鐵測合金片氨碎； b) 將一定量的金屬A1粉和稀±嫁合金的氨碎粉末中的一種或兩種混合物，加入到裝 有欽鐵測氨碎粉末的料罐中，同時加入一定量的抗氧化劑； C)將料罐置于攬拌機上運轉1-4小時，然后將混好的氨碎粉料通過氣流磨制成粉末； d)將制成的粉末通過磁場取向壓型、等靜壓、真空燒結和回火熱處理制備出燒結欽鐵 測磁體毛逐產品。
3. 權利要求1中所述的處理方法，其特征在于：所述的欽鐵測磁體的化學式為： Re；；i 巧rx2Ndx3)xF'e(100-]￡-y-z-]￡l-yl-y2-y3-y4-y日-y6)ByC〇zCUyiNby2Zry3Aly4Gay日My日，其中質里百分比 x:29.5-32. 5 ；y:0. 95-1. 1 ；z:〇-4 ；yl:〇-〇. 3 ；y2:〇-l ；y3:〇-〇. 3 ；y4:〇-2 ；y5:〇-l ；y6:〇-l ； xl: 0-15 ;x2:0-25 ;x3:75-100 ;Re 為 Dy、Tb、Ho、Gd、La、Ce 和 Y 中的一種或多種組合；M 為 Si、化、Mo、Ti和W中的一種或多種組合。
4. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：所述的氨碎脫氨溫度為500-58(TC，保 溫時間為3-10小時。
5. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：所述的金屬A1粉純度大于99%，粒度小 于300目。
6. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于；所述的稀±嫁合金為錯嫁合金、欽嫁合 金、錯欽嫁合金、銅嫁合金、鐵嫁合金中的一種或多種組合。
7. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：所述氣流磨制粉的粉末粒度為；D50(中 位徑）為3. 5-5. 8 y m，D化。（表面積平均粒徑）為2. 7-4 y m，最大粒徑小于16 y m，D90/ DIO小于6。
8. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：所述的真空燒結，其燒結溫度為 1040-108(TC，燒結保溫時間為3-6小時。
9. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：所述的回火熱處理為兩級，一級熱處理 溫度為800-95(TC，時間為2-4小時；二級熱處理溫度為450-65(TC，時間為2-6小時。
10. 權利要求2中所述的處理方法，其特征在于：在燒結欽鐵測生產的氣流磨制粉前的 混料階段加入金屬金屬AL粉或稀±嫁合金氨碎粉末中的一種或組合。
【專利摘要】本發明屬于燒結釹鐵硼磁體制備領域，通過對燒結釹鐵硼磁體微觀結構的改變，來提高燒結釹鐵硼磁體的矯頑力。即在燒結釹鐵硼磁體生產的氣流磨制粉前的混料階段添加一定量的金屬金屬AL粉或稀土鎵合金的氫碎粉末與釹鐵硼氫碎粉末一起進行氣流磨制粉，然后通過磁場取向成型、等靜壓、燒結與回火熱處理制備出燒結釹鐵硼毛坯產品，制備出的燒結釹鐵硼磁體矯頑力有一定的提高，但是剩磁損失較小。
【IPC分類】C22C33-02, H01F41-02, B22F3-16, H01F1-057
【公開號】CN104681268
【申請號】CN201310615389
【發明人】陳云志, 王志堅, 劉宇暉, 蘇正夫, 姚茂海, 鄧月華, 朱望偉, 彭雁, 屈利純, 蘭石琨
【申請人】湖南稀土金屬材料研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日