專利名稱：一種制備稀土-鐵-硼永磁體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備稀土 -鐵-硼永磁體的方法，屬于磁性材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為第三代永磁材料釹鐵硼稀土永磁材料，自從上世紀八十年代商品化開發(fā)以 來，由于具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，成為當代磁性最強的永磁體。被廣泛應用于航 空、航天、微波通訊技術(shù)、電機、汽車、風力發(fā)電等諸多領(lǐng)域。
釹鐵硼稀土永磁材料的主要技術(shù)指標有剩磁Br、矯頑力He (內(nèi)稟矯頑力Hcj和磁 感矯頑力Hcb)和最大磁能積(BH)max,人們一直通過調(diào)整成分配比、改進生產(chǎn)工藝等各種 手段來提高這些技術(shù)指標，以最大限度的提高材料的磁性能。
研究發(fā)現(xiàn)，金屬元素Ga的添加可以顯著地提高材料的矯頑力He，降低不可逆磁通 損失hirr，改善材料的機械加工性能。因此，Ga是中高性能釹鐵硼永磁合金常用的微量添 加雜質(zhì)元素目前，對于配方中含Ga的釹鐵硼永磁合金鑄錠和鑄片的熔煉，我們常用的方法是直接 加入坩堝或冷卻成固態(tài)加入坩堝，但是因為Ga的熔點只有29.780C，且純液體有顯著的過 冷的趨勢，在常溫中呈液態(tài)，在熔煉過程中易吸附在坩堝上，造成Ga的損失浪費。而且在熔 煉時加入液相Ga，會有部分Ga進入主相基體Nd2Fe14B中，由于Ga是非磁性原子，進入主相 后會降低分子磁矩，從而降低了材料的剩磁Br和最大磁能積(BH)max。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高剩磁Br、矯頑力He和最大磁能積(BH) max, 能夠有效消除Ga進入釹鐵硼主相基體Nd2Fe14B后對磁體磁性能的不利影響，同時避免熔煉 過程中Ga吸附在坩堝上的損失，節(jié)約稀土資源，降低生產(chǎn)制造成本的稀土 -鐵-硼永磁體 的制備方法。
本發(fā)明的制備稀土 -鐵-硼永磁體的方法，包括下述步驟:(1)利用速凝技術(shù)制備不含Ga的釹鐵硼合金，將所述合金進行氫破碎、中破碎，得到破 碎后的粒度小于10目的釹鐵硼合金粉料；(2)在低溫環(huán)境中將金屬Ga制成0.03-0.5mm厚的固態(tài)薄片并破碎成小片；(3)將上述破碎后的釹鐵硼粉料、小薄片狀的金屬Ga及制備釹鐵硼工藝中常用的添加 劑一起加入密封罐中，進行攪拌，使金屬Ga在釹鐵硼粗粉中分布均勻；(4)將經(jīng)步驟(3)混勻后的粉料進行氣流磨，所述氣流磨磨室溫度高于30°C；(5)將經(jīng)氣流磨后的釹鐵硼粉末加入添加劑攪拌后在1.0-2.0T磁場中取向成型初壓， 再經(jīng)過壓力150-250MPa冷等靜壓處理得到壓坯；(6)壓坯在1020°C_1150°C真空燒結(jié)4_6小時，再經(jīng)880°C _920°C —級回火2_4小時 和450°C _600°C二級回火處理4-6小時，制成磁體。
步驟(I)中，所述中破碎為常用的制取粉末的方法，其是在氮氣或氬氣保護下，用顎式錘進行機械破碎；所述的釹鐵硼合金包括鑄錠和鑄片。
步驟(2)中，所述薄片狀的金屬Ga的厚度為0.03-0.5mm，更優(yōu)選為0.05-0.1mm, 更利于粗粉攪拌時Ga在釹鐵硼粉末中分布均勻，所述薄片狀的金屬Ga可以采用如下方法制得:將液體金屬Ga通過一噴嘴，加一定壓力，噴到一個轉(zhuǎn)動銅輥上面，銅輥里邊通有不斷循環(huán)的低溫介質(zhì)(液氮等)，這樣噴出的液體金屬Ga在接觸到銅輥表面瞬間冷凝成薄片狀或薄帶狀，然后在低溫(零下20°C)下機械破碎成細小的鱗片狀，由于片狀的固態(tài)Ga很薄，所以破碎成細小的鱗片狀即很容易。
步驟(3)中，所述添加劑為真空速凝技術(shù)制備釹鐵硼永磁體工藝中常用的抗氧化劑和/或潤滑劑；所述潤滑劑可以采用120#航空汽油、硬脂酸鋅等；所述防氧化劑為釹鐵硼合金制備工藝中常用的普通有機溶劑，如其可以采用二元或多元醇型非離子表面活性劑如C15H24O2,也可以采用如天津市悅圣新材料研究所的1#防氧化劑(市售產(chǎn)品型號YSH-01)。
步驟(4)中，氣流磨后的粉料粒度優(yōu)選為2-5 μ m。
步驟(5)中，所述的成型包括密封氮氣保護方式成型和室溫條件下開放式成型。
本發(fā)明采用現(xiàn)常用的真空速凝技術(shù)制備釹鐵硼合金McQxPyNz,其中，M為Pr、Nd、07、113、!10、6(1元素中的一種或多種,9為？6、(:0元素一種或兩種,P為B元素,N為Al、Nb、Zr、 Cu、Ga、Mo、W、V元素的一種或多種;29≤c≤33，63≤x≤66，0.98≤y≤1.1，O≤z≤1， c+x+y+z < 100 ;質(zhì)量配比關(guān)系為McQxPyNz。
本發(fā)明稀土 -鐵-硼永磁體的制備是在永磁體鑄片氫破碎、中破碎結(jié)束后，粗粉混料的階段加入冷卻成薄片狀的金屬Ga，與粗粉攪拌均勻后，在保證氣流磨磨室的溫度高于 30°C情況下，液相的Ga均勻分布于釹鐵硼晶界相和包裹在主相外延層消除了 Ga進入釹鐵硼主相基體Nd2Fe14B后對磁體磁性能的不利影響，同時避免了熔煉過程中Ga吸附在坩堝上的損失。故與相同成分的傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體相比，本發(fā)明制備的釹鐵硼磁體具有更高的剩磁Br、矯頑力He和最大磁能積(BH)max。另外，與具有相當矯頑力的釹鐵硼磁體相比，采用本發(fā)明技術(shù)制備的磁體所需添加的Ga的比例顯著降低，降低了生產(chǎn)制造成本， 節(jié)約了稀土資源。具體實施方 式
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明實質(zhì)內(nèi)容進一步說明，但應當指出的是，所述實施例并非是對本發(fā)明實質(zhì)精神的限制。如無特別說明，下述各實施例以及對比例中，所述質(zhì)量百分數(shù)以速凝技術(shù)制備的釹鐵硼合金粉的質(zhì)量為基準。
實施例1①、利用速凝技術(shù)制備釹鐵硼合金(PrNd)31.5Fe66.48BL02 Coa5CuaiAla2.(下標為質(zhì)量百分數(shù))，將所述合金經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540 V脫氫處理后，在氮氣的保護下，在圓盤磨中破碎成粒度〈10目的粉體；②、將金屬Ga的液體通過一噴嘴，加一定壓力，噴到一個轉(zhuǎn)動銅輥上面，銅輥里邊通有不斷循環(huán)的低溫介質(zhì)(液氮等)，這樣噴出的液體金屬Ga在接觸到銅輥表面瞬間冷凝成薄片狀或薄帶狀，然后在低溫(零下20°C)下機械破碎成細小的鱗片狀；③、在氮氣的保護下將上述釹鐵硼合金粉體、0.2% (質(zhì)量)金屬Ga薄片與1% (質(zhì)量)添加劑共同加入密封罐中進行粗粉攪拌；④、攪拌3min后，將密封罐接到氣流磨的加料口上進行氣流磨，磨制成3.0-4.0 μ m釹鐵硼粉末；⑤、將上述釹鐵硼粉末加入0.5% (質(zhì)量)添加劑在三維攪拌器中攪拌40min ;將上述釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1.2T的磁場中取向成型初壓，再經(jīng)壓力為200MPa冷等靜壓壓制成坯料。
⑥、壓坯在1045°C真空燒結(jié)5小時，再經(jīng)900°C —級回火3小時和480°C二級回火處理5小時,制成磁體。
對比例1①、利用速凝技術(shù)制備釹鐵硼合金(PrNd)31.5Fe66.48BL02 Coa5CuaiAla2Ga0.2 (下標為質(zhì)量百分數(shù))，將所述合金經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理后，在氮氣的保護下，在圓盤磨中破碎成粒度〈10目的粉體；②、在氮氣的保護下將上述釹鐵硼粉體與1%(質(zhì)量)的添加劑共同加入密封罐中進行粗粉攪拌；③、攪拌3min后，將密封罐接到氣流磨的加料口上進行氣流磨，磨制成3.0-4.0 μ m釹鐵硼粉末④、將上述釹鐵硼粉末加入0.5% (質(zhì)量)添加劑細粉攪拌40min⑤、將上述釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1.2T的磁場中取向成型初壓，再經(jīng)壓力為200MPa冷等靜壓壓制成坯料。
⑥、壓坯在1045°C真空燒結(jié)5小時，再經(jīng)900°C —級回火3小時和480°C二級回火處理5小時,制成磁體。
測試兩組磁體的磁性能，結(jié)果如表一:表一:不同的Ga添加方法制備磁體的磁性能對比_
權(quán)利要求
1.一種制備稀土 -鐵-硼永磁體的方法，其特征在于，包括下述步驟:(1)利用速凝技術(shù)制備不含Ga的釹鐵硼合金，將所述合金進行氫破碎、中破碎，得到破 碎后的粒度小于10目的釹鐵硼合金粉料；(2)在低溫環(huán)境中將金屬Ga制成0.03-0.5mm厚的固態(tài)薄片并破碎成小片；(3)將上述破碎后的釹鐵硼粉料、小薄片狀的金屬Ga及制備釹鐵硼工藝中常用的添加 劑一起加入密封罐中，進行攪拌，使金屬Ga在釹鐵硼粗粉中分布均勻；(4)將經(jīng)步驟(3)混勻后的粉料進行氣流磨，所述氣流磨磨室溫度高于30°C；(5)將經(jīng)氣流磨后的釹鐵硼粉末加入添加劑攪拌后在1.0-2.0T磁場中取向成型初壓， 再經(jīng)過壓力150-250MPa冷等靜壓處理得到壓坯；(6)壓坯在1020°C_1150°C真空燒結(jié)4_6小時，再經(jīng)880°C _920°C —級回火2_4小時 和450°C _600°C二級回火處理4-6小時，制成磁體。
2.如權(quán)利要求1所述制備稀土-鐵-硼永磁體的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述 薄片狀的金屬Ga的厚度為0.05-0.1mm。
3.如權(quán)利要求1所述制備稀土-鐵-硼永磁體的方法，其特征在于，步驟(4)中，氣流 磨后的粉料粒度為2-5 μ mo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備稀土-鐵-硼永磁體的方法，在鑄片氫破碎、中破碎結(jié)束后，粗粉混料的階段加入冷卻成薄片狀的金屬Ga，與粗粉攪拌均勻后，在保證氣流磨磨室的溫度高于30℃情況下，液相的Ga均勻包裹在釹鐵硼粉末的外面，消除了Ga進入釹鐵硼主相基體Nd2Fe14B后對磁體磁性能的不利影響，同時避免了熔煉過程中Ga吸附在坩堝上的損失。故與相同成分的傳統(tǒng)工藝制備的釹鐵硼磁體相比，本發(fā)明制備的釹鐵硼磁體具有更高的剩磁Br、矯頑力Hc和最大磁能積(BH)max。另外，與具有相當矯頑力的釹鐵硼磁體相比，采用本發(fā)明技術(shù)制備的磁體所需添加的Ga的比例顯著降低，降低了生產(chǎn)制造成本，節(jié)約了稀土資源。
文檔編號H01F41/02GK103137314SQ20131009731
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者沈炯, 周志國, 向春濤, 黃秀蓮, 陳靜武, 衣曉飛, 熊永飛 申請人:安徽大地熊新材料股份有限公司