專利名稱：一種超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料及其制備方法，尤其涉及一種超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在世界制造業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)中心向中國轉(zhuǎn)移的過程中，作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的新材料行業(yè)備受矚目，作為新材料產(chǎn)業(yè)重要組成部分的稀土永磁材料，尤其是釹鐵硼產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了關(guān)鍵性發(fā)展時期；我國在釹鐵硼生產(chǎn)上，已經(jīng)初步形成了自己的產(chǎn)業(yè)體系。產(chǎn)量已占到了世界總額的40%。但這個份額里，高檔產(chǎn)品還沒有形成較強(qiáng)的實(shí)力，缺少國際競爭能力。作為新材料重要組成部分的稀土永磁材料，廣泛應(yīng)用于能源、交通、機(jī)械、醫(yī)療、IT、家電等行業(yè)，其產(chǎn)品涉及國民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域，其產(chǎn)量和用量也成為了衡量一個國家綜合國力與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。釹鐵硼作為第三代稀土永磁材料，具有很高的性能價格比，因此近幾年在科研、生產(chǎn)、應(yīng)用方面都得到了持續(xù)高速發(fā)展。以信息技術(shù)為代表的知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給稀土永磁釹鐵硼產(chǎn)業(yè)等功能材料不斷帶來新的用途，這為釹鐵硼產(chǎn)業(yè)帶來更為廣闊的市場前景。釹鐵硼材料主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動器的音圈電機(jī)(VCM)、 核磁共振成像儀(MRI)以及各種音像器材、微波通訊、磁力機(jī)械(磁力泵、磁性閥)、家用電
ο隨著國家對環(huán)保要求的不斷提高，海水環(huán)境下釹鐵硼的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地?cái)U(kuò)大，但對釹鐵硼材料的耐腐蝕性也提出了更高的要求，所以針對新興市場的衍生，必須不斷研發(fā)創(chuàng)新適用的高耐腐蝕釹鐵硼材料。為解決上述問題，各類技術(shù)方案被提出，如中國專利(專利號ZL00131653. 2)公開了一種合有Mo、Cu、Al的具有高耐蝕能力的R-Fe-B系永磁體。又如中國專利(專利號 ZL03160313. 0)公開了一種通過控制稀土總量R、0、C、N來獲得良好耐蝕性和優(yōu)良磁性的 R-Fe-B系燒結(jié)永磁體。上述發(fā)明盡管改善了 R-Fe-B系燒結(jié)磁體的耐蝕性，但還不能完全滿足海水環(huán)境下使用的釹鐵硼磁體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種低成本、耐腐蝕性能良好、超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料， 所述超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為Nd :23% 30%，Dy :0. 5% 8%, Ti 0. 2% 0. 5%, Co 2. 5% 4. 0%, Nb 0. 2% 3. 8%, Cu 0. 05% 0. 7%, Ga 0. 01% 0. 9%，B :0. 6% 1. 8%，余量為 Fe。燒結(jié)釹鐵硼磁性材料是具有多相多晶的材料，其各相的電化學(xué)勢不同，導(dǎo)致各相的氧化和腐蝕的自由能也各異，電位不同的相彼此搭接，形成局部電池反應(yīng)，分布在晶界處的富Nd相和富B相通常成為腐蝕最先開始的地方。富Nd相和富B相腐蝕后，腐蝕將快速向磁體內(nèi)部滲透，造成主相晶粒大量脫落，失重增大。為減少失重，一方面需要減少富Nd相和富B相，另一方面需要使得富Nd相和富B相在磁體內(nèi)部分布均勻。本發(fā)明原材料中的金屬元素鎵(Ga)能起到細(xì)化晶粒，規(guī)整晶體均勻分布的作用， 通過使得晶體均勻分布減慢腐蝕從外向內(nèi)侵蝕的速度，從而降低失重。本發(fā)明還添加有含量為2. 5% -4. 0%的鈷(Co)元素，實(shí)驗(yàn)表明，Co元素能與晶界處的富Nd相形成Nd3Co相，其提高了富Nd相的化學(xué)電位勢，使得富Nd相的化學(xué)電位勢與主相化學(xué)電位勢的差值減小，局部電池反應(yīng)速度相應(yīng)降低，腐蝕速度也相應(yīng)降低。同時，Nd3Co 的熔點(diǎn)與富Nd相的共晶化溫度接近，因此不會降低富Nd相對主相粒的浸潤作用，對磁體富 Nd相的分布無副作用。另外，本發(fā)明還添加Ti、Cu等元素，并對其添加量進(jìn)行限制，該些元素在燒結(jié)時能通過擴(kuò)散作用進(jìn)入Nd Fe B主相的組織中，部分取代而或狗，改善磁體的顯微組織，從而比較全面改善磁體的耐腐蝕性能。作為優(yōu)選，所述釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為Nd :23% 觀.3%，Dy 3. 2% 7. 5%, Ti 0. 2% 0. 3%, Co 2. 7% 3. 4%, Nb 2. 5% 3. 8%, Cu 0. 16% 0.4%，Ga :0. 5% 0.87%，B :0. 6% 1.8%。余量為!^e ；采用這種優(yōu)化的質(zhì)量百分比，是對本發(fā)明的一種更好的優(yōu)化和限制。作為優(yōu)選，所述釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為Nd 23%, Dy :7.5%, Ti 0. 2%, Co 3. 4%, Nb 3. 6%, Cu 0. 64%, Ga 0. 87%, B 0. 7%，余量為 Fe。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述釹鐵硼磁性材料的制備方法，該包括以下步驟Sl 熔煉按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述釹鐵硼磁性材料的組分和質(zhì)量百分比配比原料，并將該原料放入真空甩帶爐中完全熔化后澆注成厚度為0. lmm-o. 5mm的甩片；S2 制粉將步驟Sl得到的甩片置入氫碎爐中，往氫碎爐中通入氫氣直至爐內(nèi)壓力達(dá)到0. 1-0. 5Mpa后關(guān)閉氫氣閥，將氫碎爐升溫至500°C _700°C后脫氫2_8小時，將脫氫后的甩片放入氣流磨中制粉并控制粉料粒度為1-10 μ m。然后在粉料中加入抗氧化有機(jī)助劑攪拌30-90分鐘；S3 成型將攪拌好的粉料放入成型壓機(jī)模具中加磁場進(jìn)行取向，取向后壓制成型、退磁并真空封裝，將真空封裝的生坯放入等靜壓機(jī)中加壓100-250Mpa、保壓2_6分鐘后取出；S4 燒結(jié)將步驟S3成型后得到的生坯放入燒結(jié)爐中在1050°C -1200°C的溫度下燒結(jié)3-8小時，并在750-950°C下回火0. 5-3小時后風(fēng)冷，將風(fēng)冷后的生坯再次升溫至 400-700°C后回火2-6小時取出得到成品。本發(fā)明步驟S 1中，Nd元素原料為純度含量在99. 95%以上的純釹，Dy元素原料為純度含量在80%以上的鏑鐵合金，Nb元素原料為純度含量在60% 65%之間的鈮鐵合金，Co、feu Cu、Fe、Ti、B元素原料為純度含量在60 % 65 %之間的純鈷、純鎵、純銅、純鐵、 純鈦、純硼。這是因?yàn)椴患兊脑牧蠒蠧，S等雜質(zhì)存在，雜質(zhì)在高溫高濕的環(huán)境下，率先從晶體內(nèi)部開始蝕化，從而破壞整個晶體分布，造成材料的腐蝕。另外，步驟Sl中澆注后采用冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻水的溫度低于25°C，作為優(yōu)選，
5原料在真空甩帶爐熔化的步驟包括將真空甩帶爐的空氣抽真空至3-8 時加溫熔煉直至溫度升溫至950-1100°C時關(guān)閉真空閥，往真空甩帶爐中充入氬氣直至真空甩帶爐中壓強(qiáng)達(dá)到0. 4-0. 6ΜΙ^后升溫至1450°C _1490°C將原料完全熔化，再精煉10-15分鐘后進(jìn)行澆注， 澆注后甩片厚度優(yōu)選控制在0. 2-0. 3mm。步驟S2中采用氫碎工藝制粉，氫碎工藝可以大幅提高后續(xù)工序提高生產(chǎn)效率，使磨出的原始釹鐵硼粉末具有良好的顆粒分布和形貌，為燒結(jié)細(xì)化晶粒提供基礎(chǔ)，可以大幅提高材料的矯頑力，間接降低配方成本。同時，晶粒也決定著晶體在后續(xù)燒結(jié)過程中的液態(tài)燒結(jié)后的晶體分布，細(xì)化的晶粒使得燒結(jié)后的磁體晶體分布均勻，使得腐蝕速度降低。步驟S3中成型工藝中，釹鐵硼粉末在壓機(jī)模腔內(nèi)受到磁場的作用，磁粉顆粒進(jìn)行取向排列，其中粉末取向度越高，燒結(jié)后材料的剩磁越高。提高材料成型時的取向度也是提高材料剩磁的方法之一，間接的也可降低材料的配方成本。本發(fā)明提高成型材料的取向度采用提高粉末材料的流動性，使得粉末更容易沿取向磁場的分布排列。提高粉末流動性的主要方法就是在粉末攪拌階段加入抗氧化有機(jī)助劑；作為優(yōu)選，本發(fā)明在加磁場時進(jìn)行兩次取向提高材料剩磁。步驟S4中選擇合理的燒結(jié)工藝是確保材料具有一定磁性能的關(guān)鍵。經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后能夠具有一定的剩磁和矯頑力，再經(jīng)過回火處理可顯著提高磁性材料的矯頑力，間接降低材料配方成本。作為優(yōu)選，步驟S2中脫氫時的溫度為550°C _650°C，脫氫時間為3_6小時，制粉后粉料粒徑控制在3-5 μ m。作為優(yōu)選，步驟S2中所述的抗氧化有機(jī)助劑由含給電子基團(tuán)的有機(jī)物、硼酸酯和汽油組成，含給電子基團(tuán)的有機(jī)物的體積比為10-80%，硼酸酯的體積比為2-75%，汽油的體積比為10-80%，所述的含給電子基團(tuán)的有機(jī)物成份為含苯胺基、烷基、氨基、甲氧基、羥基的一種或二種及以上的混合物；所述的抗氧化助劑的加入量為粉料重量百分比的 0. 02% -0. 04%。作為優(yōu)選，步驟S4中燒結(jié)溫度為1060°C _1150°C，燒結(jié)時間為4_6小時，并在 800-900°C下回火1-2小時后風(fēng)冷，將風(fēng)冷后的生坯再次升溫至500-600°C后回火3_5小時。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在配方上采用鈦，鎵，鈷的復(fù)合添加方式，通過對生產(chǎn)工藝與配方的相互優(yōu)化調(diào)整，將材料的耐腐蝕性能大大提高，同時，鎵可替代貴稀土元素鏑在材料中所起得部分作用，降低成本3^-5 ^2、本發(fā)明釹鐵硼磁性材料在三個大氣壓、溫度132°C、相對濕度100%的實(shí)驗(yàn)條件下，其失重率低于0. (Mmg/cm2，在海水等惡劣環(huán)境下仍能正常使用，拓寬了釹鐵硼材料的使用范疇。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1 配料按下列成分配比表中所述含量進(jìn)行配比。
表1-1 實(shí)施例一中各個組分配比(重量百分比％ )
權(quán)利要求
1.一種超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料，其特征在于，所述超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為Nd :23% 30%，Dy :0. 5% 8%，Ti :0. 2% 0. 5%，Co 2. 5% 4. 0%，Nb :0. 2% 3. 8%，Cu :0. 05% 0. 7%，Ga :0. 01% 0. 9%，B :0. 6% 1.8%，余量為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料，其特征在于，所述釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為=Nd :23% 沘.3%，Dy :3. 2% 7. 5%，Ti :0. 2% 0. 3%， Co 2. 7% 3. 4%，Nb :2. 5% 3. 8%，Cu :0. 16% 0. 4%，Ga :0. 5% 0. 87%，B :0. 6% 1.8%，余量為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料，其特征在于，所述釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為=Nd 23%, Dy 7. 5%, Ti 0. 2%, Co -.3.4%, Nb -.3.6%, Cu 0. 64%, Ga 0. 87%, B :0. 7%，余量為 Fe。
4.一種制備權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料的方法，其特征在于，包括如下步驟51熔煉按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述釹鐵硼磁性材料的組分和質(zhì)量百分比配比原料，并將該原料放入真空甩帶爐中完全熔化后澆注成厚度為0. lmm-0. 5mm的甩片；52制粉將步驟Sl得到的甩片置入氫碎爐中，往氫碎爐中通入氫氣直至爐內(nèi)壓力達(dá)到0. 1-0. 5Mpa后關(guān)閉氫氣閥，將氫碎爐升溫至500°C -700°C后脫氫2_8小時，將脫氫后的甩片放入氣流磨中制粉并控制粉料平均粒度在1. 0 10. 0 μ m，然后在粉料中加入抗氧化有機(jī)助劑攪拌30-90分鐘；53成型將攪拌好的粉料放入成型壓機(jī)模具中加磁場進(jìn)行取向，取向后壓制成型、退磁并真空封裝，將真空封裝的生坯放入等靜壓機(jī)中加壓100-250Mpa、保壓2_6分鐘后取出；54燒結(jié)將步驟S3成型后得到的生坯放入燒結(jié)爐中在1050°C -1200°C的溫度下燒結(jié) 3-8小時，并在750-950°C下回火0. 5-3小時后風(fēng)冷，將風(fēng)冷后的生坯再次升溫至400_700°C 后回火2-6小時取出得到成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料制備方法，其特征在于，步驟 Sl中原料在真空甩帶爐熔化的步驟包括將真空甩帶爐的空氣抽真空至3-8 時加溫熔煉直至溫度升溫至950-1100°C時關(guān)閉真空閥，往真空甩帶爐中充入氬氣直至真空甩帶爐中壓強(qiáng)達(dá)到0. 4-0. 6MPa后升溫至1450°C -1490°C將原料完全熔化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料制備方法，其特征在于，步驟Sl中Nd元素原料為純度含量在99. 95%以上的純釹，Dy元素原料為純度含量在80%以上的鏑鐵合金，Nb元素原料為純度含量在60 % 65 %之間的鈮鐵合金，Co、Ga、Cu、Fe、Ti、 B元素原料為純度含量在60% 65%之間的純鈷、純鎵、純銅、純鐵、純鈦、純硼。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料制備方法，其特征在于步驟 S2中脫氫時的溫度為550°C -650°C，脫氫時間為3_6小時，制粉后粉料粒粉料平均粒度控制在 3-5 μ m0
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料制備方法，其特征在于 步驟S2中所述的抗氧化有機(jī)助劑由含給電子基團(tuán)的有機(jī)物、硼酸酯和汽油組成，含給電子基團(tuán)的有機(jī)物的體積比為10-80%，硼酸酯的體積比為2-75%，汽油的體積比為10-80%， 所述的含給電子基團(tuán)的有機(jī)物成份為含苯胺基、烷基、氨基、甲氧基、羥基的一種或二種及以上的混合物；所述的抗氧化助劑的加入量為粉料重量百分比的0. 02% -0. 04%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料制備方法，其特征在于步驟 S4中燒結(jié)溫度為1060°C _1150°C，燒結(jié)時間為4_6小時，并在800-900°C下回火1_2小時后風(fēng)冷，將風(fēng)冷后的生坯再次升溫至500-600°C后回火3-5小時。
全文摘要
本發(fā)明公開一種超低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁性材料，屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，該釹鐵硼磁性材料的組分及質(zhì)量百分比為Nd23％～30％，Dy0.5％～8％，Ti0.2％～0.5％，Co2.5％～4.0％，Nb0.2％～3.8％，Cu0.05％～0.7％，Ga0.01％～0.9％，B0.6％～1.8％，余量為Fe。同時，本發(fā)明還公開一種制備上述磁性材料的制備方法，包括熔煉、制粉、成型和燒結(jié)步驟。本發(fā)明通過對釹鐵硼磁性材料生產(chǎn)工藝與配方的相互優(yōu)化調(diào)整，將材料的耐腐蝕性能大大提高，同時，鎵可替代貴稀土元素鏑在材料中所起得部分作用，降低成本3％～5％。
文檔編號H01F1/057GK102412044SQ20111037937
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者趙紅良 申請人:寧波同創(chuàng)強(qiáng)磁材料有限公司