專利名稱：在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法。
背景技術(shù)：
目前，稀土永磁行業(yè)內(nèi)主要采用日本生產(chǎn)的多室連續(xù)滲Dy裝備，其價格昂貴通常根據(jù)工作時的多少，價錢在1200-2600萬元范圍，且工藝復(fù)雜，且滲鏑時間長。本發(fā)明提供的Nd-Fe-B速凝合金帶在線滲Dy技術(shù),設(shè)備改造成本低，滲Dy效率高,極大地降低了原材料的損耗和生產(chǎn)能耗。另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們利用快速凝固鑄片(簡稱速凝鱗片或速凝片)作為母合金，通過后續(xù)的磨粉、磁場取向成型、燒結(jié)等工藝制備高性能永磁材料。由于要求控制澆鑄鋼液的溫度漂移在較窄范圍，而實際操作中難以控制，致使速凝鱗片邊緣與中部厚薄不均，成分與結(jié)構(gòu)不均勻，主相成分仍有可能偏離化學(xué)計量比。而且現(xiàn)有技術(shù)制備出的Nd-Fe-B永磁速凝合金帶的織構(gòu)度較低，難以得到表面光滑、平整、成分均勻的速凝鱗片。早在20世紀(jì)50年代，法國就開始對電磁場中的凝固現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并把電磁凝固技術(shù)應(yīng)用在板材的連鑄中，以圖實現(xiàn)高速連鑄，無缺陷連鑄。目前，各國都注重發(fā)展電磁技術(shù)的應(yīng)用研究，主要集中在各種有色金屬合金制造中，如鋁合金、低熔點的Pb-Sn合金、Fe-C合金及一些復(fù)合材料等方面。但在以往的研究中，還沒有將電磁凝固技術(shù)用于Nd-Fe-B永磁速凝鱗片制備方面的報道，特別是像本發(fā)明這樣，在速凝輥的兩側(cè)施加電磁場(見圖1、2)，通過調(diào)整電磁場的屬性(直流或交流)和頻率，對Nd-Fe-B永磁速凝鱗片進(jìn)行電磁力處理，保證了高熔點、活潑金屬的無污染熔煉，明顯的減少了縮孔、夾雜等材料晶格缺陷，容易得到宏觀上表面光滑、平整，微觀上晶粒細(xì)小、組織致密、成分與結(jié)構(gòu)均勻，且織構(gòu)度較高的速凝鱗片。利用本發(fā)明給出的Nd-Fe-B速凝鱗片電磁凝固技術(shù)，可以制備高質(zhì)量速凝鱗片，用于生產(chǎn)綜合磁性能H?！?kOe) + (BH) max (MGOe) >70的磁體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法，得到可生產(chǎn)高性能永磁體的速凝鱗片。本發(fā)明的永磁速凝鱗片的化學(xué)式為(Nd，RK)2Fe14B，其中，Rk為Ce、La或Pr，R輕的含量占總稀土含量的10%-60%，(重量％，以下同)?；瘜W(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33%, Rg 10-40%, Fe 57-68%, B 1-1. 2%,Co 3-10% ;其中，所述輕稀土 Rk為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce : 0-35%或La :0_10%、Pr 0-15% ;另外還包括微量元素Ga :0_1%，Cu :0. 5-2%, Al :0. 5-1. 5% 或 Nb :0. 1-0. 6%。本發(fā)明的制造方法包括如下工藝步驟(I)按化學(xué)式(Nd，RK)2Fe14B各成分的重量百分含量配制原料，將配比好原料裝進(jìn)坩堝，抽真空至(1-5) X 10_4Pa，送中頻電流使其完全熔化，且合金液溫度上升至1400-1700°C時，使合金液成分混合均勻；化學(xué)式中Rk為Ce、La或Pr，Rk的含量占總稀土含量的10%_60% ；化學(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33% ；Rg 10-40% ；Fe 57-68% ；B 1-1. 2% ；Co 3-10% ;其余是由于原料純度所帶來的微量雜質(zhì)；其中，所述輕稀土 Rg為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce 0-35%或La 0-10%, Pr 0-15% ;另外還包括其他微量元素Ga 0-1%; Cu0. 5-2%; Al 0. 5-1. 5% ； Nb 0. 1-0. 6%。(2)開啟導(dǎo)流槽和冷卻輥表面上方的電磁場控制系統(tǒng)，采用頻率范圍在1500-12000HZ之間的交變磁場，磁場可調(diào)范圍在0. 1-0. 5T之間，產(chǎn)生磁場的線圈平面平行與輥面，使磁場垂直于輥面。線圈與 輥之間有耐火材料相隔，避免導(dǎo)線與速凝鱗片接觸或由于過熱導(dǎo)致導(dǎo)線熔化(見圖1、2)。也可用耐高溫釤鈷磁體做成磁輥，以提供垂直于輥面的靜磁場。(3)通過鎢鑰絲加熱Dy源，控制Dy源的溫度在900_1250°C，控制Dy源的俯射角度在120° ,Dy源在速凝棍面的上方，如圖1、2所標(biāo)定的位置，開孔放置。(4)控制輥的表面初始溫度保持在100_500°C范圍恒定；控制輥速在lm-12m/s ;然后將合金液倒入導(dǎo)流槽，讓合金液從導(dǎo)流槽流到冷卻輥表面上，使Nd-Fe-B永磁速凝鱗片在輥面成型和運動過程中在線滲Dy。(5)速凝過程是在磁場中進(jìn)行，通過控制輥速和直流(或交流)磁場大小調(diào)整滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片微觀組織與性能，Nd-Fe-B永磁速凝鱗片在強(qiáng)冷及電磁力的作用下在輥面上約束成型，輥旋轉(zhuǎn)拉伸速凝鱗片并將其送入轉(zhuǎn)動的水冷儲料罐中，由此可得到厚度在0. 10-0. 45mm，織構(gòu)度較高的速凝鱗片。然后將速凝鱗片制備成磁體。本發(fā)明的關(guān)鍵在于在特定的成分、速凝工藝參數(shù)和速凝輥的材質(zhì)配合下，可以得到結(jié)構(gòu)優(yōu)異的速凝鱗片，即c軸的排列垂直于輥面的取向性的速凝鱗片。因此，本發(fā)明Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的電磁凝固及在線滲Dy (鏑)技術(shù)關(guān)鍵為A. Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的在線滲Dy (鏑)方法、B. Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的電磁凝固技術(shù)方法、C. Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的合金成份。關(guān)于合金成分的改進(jìn)通過調(diào)整原料中各組分的元素含量，制備出成分配比合適的Nd-Fe-B合金液或鑄錠。本發(fā)明的在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的化學(xué)式為(Nd，Rg)2Fe14B，其中，Rg為Ce、La或Pr，R輕的含量占總稀土含量的10%_60%，(重量％，以下同)?；瘜W(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33% ；Rg 10-40% ；Fe 57-68% ；B 1-1. 2% ；Co 3-10% ;其余是由于原料純度所帶來的微量雜質(zhì)；其中，所述輕稀土 Rg為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce 0-35%或La 0-10%, Pr 0-15% ;另外還包括其他微量元素Ga 0-1%; Cu
0.5-2%; Al 0.5-1.5%; Nb 0. 1-0. 6%。主要合金元素的作用為提供一種制備低釹、低重稀土高性能釹鐵硼永磁體母合金帶的成分配方。本發(fā)明在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法是根據(jù)設(shè)計者對合金成分的要求，進(jìn)行真空、充氬熔煉R (稀土)-Fe-B磁性化合物合金，然后通過速凝鱗片的電磁凝固工藝，采用垂直于輥面的靜磁場或頻率范圍在1500-12000HZ之間的交變磁場，通過控制輥速和直流(或交流)磁場大小，磁場可調(diào)范圍在0. 1-0. 8T之間，獲得所需要的微觀組織與性能。制備的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的厚度在0. 03-0. 45mm范圍。
通過鎢鑰絲加熱Dy源，控制Dy源的溫度在900-1500°C，控制Dy源的俯射角度在120°。采用本發(fā)明技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其產(chǎn)品抗氧化能力強(qiáng)、且制備工藝簡單，且生產(chǎn)能耗減少，滲Dy (鏑)成本降低約1/3 1/6。用這種材料生產(chǎn)的磁粉可以制作各向異性粘結(jié)永磁體。再有一種用途是作為制備磁能積在50MG0e以上的高性能稀土永磁材料的母合金帶使用，它解決了常規(guī)母合金定成分偏析的問題。可用于生產(chǎn)綜合磁性能Hc^kOe)十(BH)-(MGOe) >70 的磁體。


圖I為低Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及在線滲Dy制造方法原理示意圖。圖2為在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法原理正面不圖。
具體實施方式

本發(fā)明在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法的具體實施步驟為步驟I、按照化學(xué)方程式(Nd，RK)2(Fe，T)14B進(jìn)行成分配比，見表I列出了可供選擇的10種成分。將選定原料裝進(jìn)坩堝，抽真空至3X10_4Pa，送中頻電流使合金液溫度上升至1450°C時，待合金液成分混合均勻。步驟2、通過鎢鑰絲加熱Dy源，控制Dy源的溫度在1150°C，控制Dy源的俯射角度在120°。將合金液以一定的流速倒入導(dǎo)流槽，讓合金液以一定的流速和流量從導(dǎo)流槽流到冷卻輥表面上，并在線滲Dy。步驟3、控制輥速為I. 3m/s，控制磁場為0. 5T，輥旋轉(zhuǎn)拉伸速凝鱗片并將其送入轉(zhuǎn)動的水冷儲料罐中。選擇本發(fā)明實施例表I中的3、9、10號成分所制備的滲Dy (鏑)速凝鱗片，與同樣成分的未滲Dy (鏑)速凝鱗片，在相同工藝條件下制備成磁體，即在1050°C真空燒結(jié)2h，快冷后在900°C回火2小時，然后再在520°C回火2小時，最后比較兩種工藝制備的磁體性能，見表2。采用常規(guī)工藝，Nd-Fe-B永磁速凝鱗片有明顯的分布不均勻，即貼輥面有多處的非晶、納米晶區(qū)，柱狀晶區(qū)分布混亂，很少貫穿橫截面，并且織構(gòu)度低。采用本發(fā)明采用本發(fā)明給出的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的電磁凝固及在線滲Dy (鏑)技術(shù),在選直流磁場或特定的頻率下，速凝鱗片的整個斷面都貫穿著均勻柱狀晶，織構(gòu)度明顯提高。表I為本發(fā)明實施例永磁速凝鱗片初始化學(xué)成分；表2為本發(fā)明實施例速凝鱗片滲Dy和磁體制備工藝。表3為本發(fā)明實施例永磁速凝鱗片滲Dy (鏑)前后制備磁體性能。表I :本發(fā)明實施例的永磁速凝鱗片初始化學(xué)成分(wt%)
表2為本發(fā)明實施例速凝鱗片滲Dy和磁體制備工藝
表3 :本發(fā)明實施例的速凝鱗片滲Dy (鏑)前后制備磁體的體能

在不同表I中任意選定某一序號，與表2組合，可制備出不同性能的速凝鱗片及其高性能磁體(見表3)。
權(quán)利要求
1.ー種在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片,其特征在于,永磁速凝鱗片的化學(xué)式為(賦1 輕)和148，其中，R輕為Ce、La或Pr，R輕的含量占總稀土含量的10%_60% ; 化學(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33%, Re 10-40%, Fe 57-68%, B 1-1. 2%, Co3-10%;其中，所述輕稀土 Rg為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce 0-35%或La :0_10%、Pr :0-15% ;另外還包括微量元素Ga 0-l%, Cu :0. 5-2%, Al :0. 5-1. 5% 或 Nb 0. 1-0. 6%。
2.—種權(quán)利要求I所述在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片的制備方法，其特征在干， 包括如下エ藝步驟 (O按化學(xué)式(Nd，Rg)2Fe14B各成分的重量百分含量配制原料，將配比好原料裝進(jìn)坩堝，抽真空至(1-5) X 10_4Pa，送中頻電流使其完全熔化，且合金液溫度上升至1400-1700°C時，使合金液成分混合均勻； 化學(xué)式中Rg為Ce、La或Pr，Rg的含量占總稀土含量的10%_60% ； 化學(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33% ；RK 10-40% ；Fe 57-68% ；B 1-1. 2% ；Co3-10%;其余是由于原料純度所帯來的微量雜質(zhì)；其中，所述輕稀土 Rg為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce 0-35%或La 0-10%, Pr 0-15% ;另外還包括微量元素Ga :0_1%，Cu:O.5-2%, Al 0. 5-1. 5% 或 Nb 0. 1-0. 6% ； (2)開啟導(dǎo)流槽和冷卻輥表面上方的電磁場控制系統(tǒng)，采用頻率范圍在1500-12000HZ之間的交變磁場，磁場在O. 1-0. 5T之間，產(chǎn)生磁場的線圈平面平行與棍面，使磁場垂直于輥面； (3)通過鎢鑰絲加熱Dy源，控制Dy源的溫度在900_1250°C，控制Dy源的俯射角度在120°，Dy源在速凝棍面的上方，開孔放置； (4)控制輥的表面初始溫度保持在100-500°C范圍恒定；控制輥速在lm-12m/s;然后將合金液倒入導(dǎo)流槽，然后，通過導(dǎo)流槽流到冷卻輥表面上，使Nd-Fe-B永磁速凝鱗片在輥面成型和運動過程中在線滲Dy ； (5)速凝過程在磁場中進(jìn)行，通過控制輥速、直流或交流磁場大小調(diào)整滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片微觀組織與性能，磁場范圍在O. I -0. 8 T之間，交變磁場的頻率范圍在1500-12000HZ之間；或者用耐高溫釤鈷磁體做成磁輥，以提供垂直于輥面的磁場；Nd-Fe-B永磁速凝鱗片在強(qiáng)冷及電磁力的作用下在輥面上約束成型，輥旋轉(zhuǎn)拉伸速凝鱗片并將其送入轉(zhuǎn)動的水冷儲料罐中，得到厚度在O. 10-0. 45mm，織構(gòu)度較高的速凝鱗片。
全文摘要
一種在線滲Dy的Nd-Fe-B永磁速凝鱗片及制造方法，屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域。該永磁速凝鱗片的化學(xué)式為(Nd,R輕)2Fe14B，其中， R輕為Ce、La 或Pr， R輕的含量占總稀土含量的10%-60%；化學(xué)式中各成分的重量百分?jǐn)?shù)為Nd 26-33%；R輕10-40%；Fe 57-68%；B 1-1.2%；Co 3-10%；其余是由于原料純度所帶來的微量雜質(zhì)；其中，所述輕稀土R輕為Ce、La或Pr的組合，至少包括Ce 0-35%或La 0-10%、Pr 0-15%；另外還包括其他微量元素Ga≤0-1%；Cu≤0.5-2%; Al≤0.5-1.5%； Nb≤0.1-0.6%。優(yōu)點在于，解決了常規(guī)母合金定成分偏析的問題；可用于生產(chǎn)綜合磁性能Hcj(kOe)十(BH)max(MGOe)>70的磁體。
文檔編號H01F41/02GK102693800SQ20121019551
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者馮海波, 孫亞超, 孫威, 朱明剛, 李衛(wèi), 李安華, 李巖峰, 汪旭超, 黃書林 申請人:鋼鐵研究總院