納米晶復相永磁磁粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米晶復相永磁磁粉的制備方法，對以R2Fe14B為基相，α-Fe和Fe3B為輔相的復相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進行深冷處理，深冷處理時溫度為-200℃～-120℃，保溫時間為1～22小時，降升溫速率為20～80℃/分，得到10～80nm的納米晶復相的永磁合金磁粉。對淬態(tài)或納米晶化態(tài)合金進行深冷處理，細化晶粒使磁性能得以提高，且納米晶復相永磁磁粉的晶粒尺寸更均勻、可調(diào)控。
【專利說明】納米晶復相永磁磁粉的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于永磁材料制備【技術領域】,具體涉及一種復相N2Fe14B/Fe3B/ α -Fe納米晶復相永磁磁粉的制備方法。
【背景技術】
[0002]80 年代初開發(fā)的稀土永磁 Nd-Fe-B (Μ.Sagawa et al, J.Appl.Phys.55，1984，2083)以及90年代初Sm-Fe-N永磁具有很好的磁性能。90年代初也開發(fā)了具有晶粒尺寸為納米級的軟磁性Fe3B為主相和硬磁性Nd2Fe14B為輔相的納米復合永磁材料，并發(fā)現(xiàn)具有剩磁增強效應，即 Mr/Ms>0.5 (R.Coehoorn et al, J.Magn.Magn.Mater, 80, 1989, 10)。隨后又開發(fā)出以硬磁性Nd2Fe14B為主相,軟磁性α Fe為輔相的納米復合稀土永磁合金(A.Manaf.et al, J.Magn.Magn.Mater, 80，1993，302)以及Sm2Fe17Nx為主相，α Fe為輔相的納米復合稀土永磁合金。
[0003]目前制備納米晶稀土永磁的方法主要是合金熔體快淬法和機械合金化法。由于效率和質(zhì)量問題機械合金化法僅在實驗室中研究應用。
[0004]快淬法是將合金配料后在真空感應爐中熔煉成母合金，然后在熔融狀態(tài)下通過IO5?106°C /sec冷速快速冷卻凝結(jié)成固態(tài)，控制快速凝固的條件可以獲得非晶態(tài)，納米晶態(tài)，微米晶態(tài)以及非晶態(tài)和晶態(tài)混合的不同狀態(tài)的淬態(tài)合金。在控制最佳快淬速率的條件下，可以獲得最佳磁性能，但是最佳速率條件不易控制，一般是控制較高的淬速獲得非晶態(tài)或非晶態(tài)和晶態(tài)混合狀態(tài)的合金(United States patent No:5634987),然后再通過控制非晶析晶轉(zhuǎn)變的晶化處理條件得到納米晶合金。
[0005]在部分非晶析晶過程中，影響結(jié)晶納相形核和長大的過程和條件是不同的，尤其是在非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)混合存在著的合金熱處理過程，往往在非晶析晶過程中結(jié)晶態(tài)的晶粒會長大，而且這種晶粒的長大在通常條件下是不可逆的，因而在顯微組織中出現(xiàn)不均勻性，這會影響合金的磁性能。因此改進制備工藝，對提高磁性能是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種納米晶復相永磁磁粉的制備方法，克服了現(xiàn)有技術的上述不足，對淬態(tài)或納米晶化態(tài)合金進行深冷處理，細化晶粒使磁性能得以提高，且納米晶復相永磁磁粉的晶粒尺寸更均勻、可調(diào)控。
[0007]為了達到上述設計目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]一種納米晶復相永磁磁粉的制備方法，對以R2Fe14B為基相，α -Fe和Fe3B為輔相的復相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進行深冷處理，深冷處理時溫度為-200°C?_120°C，保溫時間為I?22小時，降升溫速率為20?80°C /分，得到10?80nm的納米晶復相的永磁合金磁粉。
[0009]將熔體快淬制得的淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進行深冷處理。
[0010]所述稀土元素R主要以Nd、Pr ,Nd、Pr可以部分以重稀土 Dy、Tb取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多元系合金。
[0011]熔體快淬一般是采用感應加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
[0012]控制熔體的過熱度，熔體的粘度，流注的氣壓，流注或溢流的流量，輥輪轉(zhuǎn)速以及冷卻水的出入溫差可得到過淬，欠淬和最佳淬速條件，從而可以獲得非晶態(tài)，納米晶態(tài)以及含不同體積比的非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金。
[0013]一般淬態(tài)合金的退火處理主要考慮的是對非晶態(tài)合金在析晶過程中的晶體形核和長大過程及影響因素，主要是晶化溫度和時間的選擇和控制，在有非晶態(tài)和晶態(tài)混合存在的淬態(tài)合金應考慮在使非晶態(tài)部分晶化的同時使已部分晶化的晶粒不能長大或過快長大，一般選擇控制的處理溫度在650?750°C，時間在I?30分鐘，在處理溫度低時，處理時間可在高限范圍，而處理溫度高時，處理的時間在低限范圍。
[0014]深冷處理對納米晶稀土永磁的晶粒度和取向產(chǎn)生影響，是在固態(tài)下調(diào)整和細化晶粒的一種處理方法。對納米晶稀土永磁的深冷處理溫度范圍在_200°C?_120°C;處理時間在I小時?22小時；降溫和升溫速率可采取階段式和連續(xù)式。溫度降升速率在20?80°C /min。合金的粉碎可在晶化處理或深冷處理前或后。
[0015]經(jīng)過深冷處理，合金的晶粒尺寸在10?80nm并且可以調(diào)控。
[0016]本發(fā)明所述的納米晶復相永磁磁粉的制備方法的有益效果是:使磁粉比通常未采用深冷處理方法制備的磁性能有顯著提高，合金的晶粒尺寸在10?80nm, Br為11.5?12.5KGS, Hcj 為 6.8 ?9.8k0。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發(fā)明的最佳實施方案作進一步的詳細的描述。
[0018]實施例1
[0019]所述納米晶復相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分數(shù)，R2Fe14B相為70%，α -Fe為20%，F(xiàn)e3B為10%的合金，采用電弧加熱式熔體溢流快淬工藝，粉碎，所得淬態(tài)合金在真空度< 10_3Pa，溫度為650°C，保溫2分鐘晶化處理，所得合金的磁性能為Br =IOkGs, Hcj = 6.1kOe,將合金再經(jīng)-200°C保溫I小時，降溫和升溫速率為80°C /分的深冷處理，粉碎。所得合金晶粒平均尺寸為80nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.5k0e。
[0020]實施例2
[0021]所述納米晶復相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分數(shù)，R2Fe14B相為70%、α -Fe為20%、Fe3B為10%的合金，采用感應加熱式熔體流注快淬工藝，粉碎，再經(jīng)真空度< 10_3Pa，溫度為750°C，保溫30分鐘的晶化處理，所得合金性能為Br = IOkGs, Hcj =
5.6k0e。將合金再經(jīng)_120°C保溫22小時，降升溫速率為20°C /分的深冷處理，粉碎。合金平均晶粒尺寸為IOnm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.1kOe0
[0022]實施例3
[0023]所述納米晶復相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分數(shù)，R2Fe14B相為70%、α -Fe為20%、Fe3B為10%的合金，采用感應加熱式熔體流注快淬工藝，粉碎，再經(jīng)真空度< 10_3Pa，溫度為700°C，保溫25分鐘的晶化處理，所得合金性能為Br = IOkGs, Hcj =5.6kOe。將合金再經(jīng)_150°C保溫16小時，降升溫速率為50°C /分的深冷處理，粉碎。合金平均晶粒尺寸為30nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.1kOe0
[0024]實施例4
[0025]所述納米晶復相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分數(shù)，R2Fe14B相為70%，α -Fe為20%，F(xiàn)e3B為10%的合金，采用電弧加熱式熔體溢流快淬工藝，粉碎，所得淬態(tài)合金在真空度< 10_3Pa，溫度為650°C，保溫2分鐘晶化處理，所得合金的磁性能為Br =IOkGs, Hcj = 6.1kOe,將合金再經(jīng)-180°C保溫10小時，降溫和升溫速率為50°C /分的深冷處理，粉碎。所得合金晶粒平均尺寸為60nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.5k0e。
[0026]上述實施中，所述稀土元素R主要以恥、？1'，恥、？1'可以部分以重稀土07、作取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多兀系合金。
[0027]上述實施中，所述熔體快淬采用感應加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
[0028]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所做的進一步詳細說明，便于該【技術領域】的技術人員能理解和應用本發(fā)明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對本發(fā)明做出的簡單改進都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米晶復相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:對以R2Fe14B為基相，a-Fe和Fe3B為輔相的復相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進行深冷處理，深冷處理時溫度為-200°C?_120°C，保溫時間為I?22小時，降升溫速率為20?80°C /分，得到晶粒尺寸10?80nm的納米晶復相的永磁合金磁粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:將熔體快淬制得的淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進行深冷處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米晶復相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:所述淬態(tài)合金晶化處理的溫度在650?750°C，時間在I?30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:所述稀土元素R主要以Nd、Pr，Nd、Pr可以部分以重稀土 Dy、Tb取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多元系合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:熔體快淬采用感應加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
【文檔編號】C22F1/00GK103794324SQ201410068203
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】黎文安, 孫光飛, 梁家歡, 鄭中宇 申請人:江門市新會區(qū)宇宏科技有限責任公司