專利名稱：一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼稀土永磁材料，以其優(yōu)良的磁性能得到越來(lái)越多的應(yīng)用，被廣泛用于醫(yī)療的核磁共振成像，計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器，音響、手機(jī)等；隨著節(jié)能和低碳經(jīng)濟(jì)的要求，釹鐵硼稀土永磁材料又開(kāi)始在汽車零部件、家用電器、節(jié)能和控制電機(jī)、混合動(dòng)力汽車，風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用。1982年日本住友特殊金屬公司首先公開(kāi)了釹鐵硼稀土永磁材料的日本專利1，622，492和2，137，496，隨即申請(qǐng)了美國(guó)專利和歐洲專利，公布了釹鐵硼稀土永磁材料的特性、成分和制造方法，確認(rèn)了主相:Nd2Fel4B相，晶界相:富Nd相、富B相和稀土氧化物雜質(zhì)。2007年4月I日日本日立金屬與日本住友金屬合并，并且繼承了住友金屬的釹鐵硼稀土永磁體的專利許可的權(quán)利與義務(wù)。2012年8月17日，日立金屬為了向美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)(ITC)提出訴訟，提出其擁有在美國(guó)申請(qǐng)的US6, 461，565 ；US6, 491，765 ；US6，537，385 ；US 6，527，874 專利。專利US6, 461，565申請(qǐng)日為2001年5月8日，在中國(guó)的專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N1195600C，專利認(rèn)為在保護(hù)氣氛下磁場(chǎng)成型不易實(shí)現(xiàn)，申請(qǐng)保護(hù)的是在大氣條件下磁場(chǎng)成型，工作溫度范圍為大于5°C小于30°C，相對(duì)濕度為40%到65%之間。在此環(huán)境下進(jìn)行粉末壓制。

2001年5月9日申請(qǐng)的專利US6, 491，765和2001年7月9日申請(qǐng)的專利US6, 537，385，在中國(guó)申請(qǐng)了一個(gè)專利，專利號(hào)為CN1272809C，專利保護(hù)的是用氧含量在
0.02-5%的惰性氣體氣流磨進(jìn)行制粉，通過(guò)旋風(fēng)收集器至少除去一部分小于Iym粒徑的超細(xì)粉，由此將小于Iym粒徑的超細(xì)粉占粉末總量控制在10%以下。由于氣流磨使用旋風(fēng)收集器收集粉末，小于I μ m的顆粒有部分隨氣流排出是自然的過(guò)程。日本日立金屬申請(qǐng)于2001年7月10日的US 6，537，874專利，中國(guó)專利CN1182548C要求保護(hù)的是至少含有金屬元素Nb、Mo中的一種的釹鐵硼稀土永磁合金熔煉工序的真空速凝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
隨著釹鐵硼稀土永磁材料的應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，稀土資源短缺的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，尤其在電子元器件、節(jié)能和控制電機(jī)、汽車零部件、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要更多的重稀土以提高矯頑力。因此，如何減少稀土的使用，尤其是重稀土的使用，是擺在我們面前的重要課題。經(jīng)過(guò)探索，我們發(fā)現(xiàn)了一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料及制造方法。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
釹鐵硼稀土永磁材料，是指R-Fe-B-M和R-Fe-Co-B-M合金磁體，且:R代表稀土元素中的一種或多種
M 代表元素 Al、Nb、Ga、Zr、Cu、V、T1、Cr、N1、Hf、Ta、W、Mo、S、C、N、O 元素中的一種
或多種
本發(fā)明的制造方法按如下的工序順序完成:
1、合金熔煉工序
合金的熔煉方法采用鑄錠工藝，所述的鑄錠工藝是指釹鐵硼稀土永磁合金原料在真空或保護(hù)氣氛下加熱熔化成熔融狀態(tài)下的合金，然后在真空或保護(hù)氣氛下澆鑄到水冷鑄模中形成合金鑄錠。一種改進(jìn)技術(shù)的鑄錠工藝是澆鑄時(shí)通過(guò)鑄模移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鑄錠厚度l-20mm ;改進(jìn)的合金熔煉方法采用真空速凝工藝,所述的真空速凝工藝，首先加熱熔化合金，然后將熔融的合金液通過(guò)中間包澆鑄到帶水冷卻的旋轉(zhuǎn)輥上，熔融合金經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)輥冷卻后形成合金片，旋轉(zhuǎn)輥的冷卻速度在100-1000°c /S，冷卻后的合金片溫度550-400°C ;進(jìn)一步的改進(jìn)方法是合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)，對(duì)合金片進(jìn)行二次冷卻；另一種改進(jìn)方法是合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行二次冷卻，轉(zhuǎn)盤位于銅輥的下方，在轉(zhuǎn)盤的上方設(shè)置有帶換熱器的惰性氣體冷卻裝置和機(jī)械攪拌裝置。再進(jìn)一步的改進(jìn)方法是合金片在離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后和二次冷卻前在二次冷卻裝置內(nèi)保溫，保溫時(shí)間一般在10-120分鐘，保溫溫度550-400°C。2、粗破碎工序 粗破碎工序首先將前序的合金片或合金錠裝入真空氫碎爐，抽真空后充入氫氣讓真空氫碎爐內(nèi)的合金吸氫，吸氫溫度一般小于200°C,吸氫壓力一般50_200KPa,吸氫完成后，再抽真空和加熱脫氫，脫氫溫度一般在600-900°C，脫氫后進(jìn)行粉末冷卻，冷卻在真空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行，保護(hù)氣氛一般用IS氣。一種改進(jìn)技術(shù)的粗破碎制造方法是將合金錠或合金片裝入旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)，抽真空后充入氫氣讓合金吸氫，吸氫飽和后停止充入氫氣，保持10分鐘以上開(kāi)始抽真空，然后開(kāi)始加熱并旋轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)行脫氫，脫氫在真空下進(jìn)行，脫氫溫度600-90(TC，脫氫后對(duì)滾筒冷卻。另一種改進(jìn)技術(shù)的粗破碎制造方法是一種稀土永磁合金氫破連續(xù)生產(chǎn)方法和設(shè)備，設(shè)備是由吸氫室、加熱脫氫室、冷卻室、室間隔離閥門、料盒、傳動(dòng)裝置和抽真空裝置組成；吸氫室、加熱脫氫室和冷卻室間分別通過(guò)室間隔離閥門連接，所述傳動(dòng)裝置設(shè)置在吸氫室、加熱脫氫室和冷卻室的上部，料盒懸掛在傳動(dòng)裝置上，沿傳動(dòng)裝置依次經(jīng)吸氫室、加熱脫氫室和冷卻室滾動(dòng)輸送；工作時(shí)，先把合金裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入吸氫室、加熱脫氫室、冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻，然后在真空或保護(hù)氣氛下將合金裝入儲(chǔ)料罐。3、氣流磨制粉工序
采用氣流磨制粉，氣流磨主要由加料器、下部裝有噴嘴和上部裝有分選輪的磨室、控制磨室內(nèi)粉料重量和加料速度的稱重系統(tǒng)、旋風(fēng)收集器、粉末過(guò)濾器、氣體壓縮機(jī)等組成，工作氣體一般選用氮?dú)?，壓縮氣體壓力0.6-0.8MPa ;工作時(shí)，首先將前序的粉末裝入氣流磨的加料器，在稱重系統(tǒng)的控制下將粉末加入到磨室，利用噴嘴噴射的高速氣流進(jìn)行磨削，磨削后的粉末隨氣流上升，達(dá)到制粉要求的粉末通過(guò)分選輪進(jìn)入旋風(fēng)收集器收集，未達(dá)到制粉要求的粗粉在離心力的作用下返回到磨室下部繼續(xù)磨削；進(jìn)入旋風(fēng)收料器的粉末作為成品收集在旋風(fēng)收集器下部的收料器中，由于旋風(fēng)收集器不能把全部粉末收集，少量的細(xì)粉會(huì)隨著氣流排出，這部分細(xì)粉用粉末用過(guò)濾器過(guò)濾，收集在過(guò)濾器下部的細(xì)粉收集器中。一般細(xì)粉的比例低于粉末重量的15%，粒徑小于I μ m，這部分粉末的稀土含量高于粉末的平均稀土含量，非常容易氧化，作為廢粉扔掉。一種改進(jìn)的氣流磨制粉技術(shù)是通過(guò)控制氣氛中的氧含量低于50ppm和控制磨粉溫度低于50°C，以避免細(xì)粉氧化，并將這部分細(xì)粉與旋風(fēng)收集器收集的粉末一起加入到二維或三維混料機(jī)進(jìn)行混料，然后在保護(hù)氣氛下磁場(chǎng)成型；一般混料時(shí)間30分鐘以上，混料氣氛中的氧含量低于150ppm。4、磁場(chǎng)成型工序
釹鐵硼稀土永磁體成型與普通的粉末冶金成型的最大差異是在取向磁場(chǎng)下成型，因此在壓機(jī)上設(shè)計(jì)有電磁鐵。由于釹鐵硼稀土永磁粉末易氧化，有專利提出需要控制成型時(shí)的環(huán)境溫度在5-35°C，相對(duì)濕度為40%-65%之間，氧含量在0.02-5%之間；為防止粉末氧化，一種改進(jìn)磁場(chǎng)成型技術(shù)是設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)箱，保護(hù)箱上設(shè)置有手套，粉末在保護(hù)氣氛下磁場(chǎng)成型；進(jìn)一步的改進(jìn)技術(shù)是在保護(hù)箱內(nèi)的磁場(chǎng)空間設(shè)計(jì)有冷卻系統(tǒng)，磁場(chǎng)成型空間的溫度可控，模具置于可控溫度的低溫空間內(nèi)，粉末在可控溫度下成型，控溫范圍在-15至20°C，優(yōu)選成型溫度低于5°C;所述的保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于200ppm,優(yōu)選150ppm ;模腔內(nèi)的取向磁場(chǎng)強(qiáng)度一般1.5-3T，在磁粉受壓前預(yù)先取向并在壓型過(guò)程中保持取向磁場(chǎng)強(qiáng)度；取向磁場(chǎng)或者是恒定磁場(chǎng)或者是脈動(dòng)或交變磁場(chǎng)。為了減小成型壓力，磁場(chǎng)成型后或者進(jìn)行等靜壓，等靜壓后再送入到燒結(jié)爐燒結(jié)。5、燒結(jié)工序
成型后的工序是燒結(jié)，燒結(jié)在真空燒結(jié)爐內(nèi)完成，真空或保護(hù)氣氛條件下燒結(jié)，保護(hù)氣體用氬氣；燒結(jié)溫度1000-1200°C，保溫時(shí)間一般0.5-20小時(shí)，保溫后采用氬氣或氮?dú)饫鋮s；改進(jìn)技術(shù)的燒結(jié)方法和設(shè)備是在真空燒結(jié)爐前設(shè)置一個(gè)閥門和帶手套的傳送箱，成型后的料塊在保護(hù)氣氛的條件下送入傳送箱，對(duì)保護(hù)箱充入保護(hù)氣體，在保護(hù)氣氛條件下去掉外包裝和將料塊裝 入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)傳送箱和燒結(jié)爐間的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送機(jī)構(gòu)將裝有燒結(jié)料塊的料盒送入真空燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)；進(jìn)一步的改進(jìn)技術(shù)是用多室真空燒結(jié)爐燒結(jié)，脫氣、燒結(jié)、冷卻分別在不同的真空室內(nèi)完成，帶手套的傳送箱通過(guò)閥門與真空室相連，料盒順序通過(guò)多個(gè)真空室；燒結(jié)后的磁塊作為預(yù)燒結(jié)合金料，為了二次氫碎，燒結(jié)溫度控制在在850-900°C范圍內(nèi)；與熔煉合金相比預(yù)燒結(jié)合金料的晶粒取向度明顯高于熔煉合金，是提高磁體性能的關(guān)鍵；盡管增加了制造費(fèi)用，但可以明顯減少重稀土的用量，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。6、二次氫碎
前述的粗破碎技術(shù)可以用于二次氫碎；優(yōu)選的氫碎工藝技術(shù)是把合金裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻，然后在真空或保護(hù)氣氛下將合金裝入儲(chǔ)料罐。7、混料和二次制粉
首先將二次氫碎后的粉料與納米級(jí)的氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化鏑、氧化釔、氧化鐵、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或一種以上的微粉混合均勻，然后再用氣流磨制粉，氣流磨制粉與前序氣流磨制粉工序相同，氣流磨的氣氛中的氧含量低于50ppm ;一般混料時(shí)間30分鐘以上，混料氣氛中的氧含量低于150ppm，納米級(jí)的氧化物微粉的平均粒度在20-40nm。旋風(fēng)收機(jī)器收集的粉末平均粒度在0.8-3.0ym ;制粉時(shí)，納米級(jí)的氧化物微粉吸附在新破碎的顆粒的表面，防止顆粒的進(jìn)一步氧化，燒結(jié)時(shí)納米級(jí)的氧化物微粉存在于晶界，抑制晶粒異常長(zhǎng)大，改善晶界相的缺陷，參與晶界相的化合，提高磁體的耐腐蝕性和機(jī)械性能。8、二次磁場(chǎng)成型 二次磁場(chǎng)成型工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm，成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝，然后從保護(hù)箱內(nèi)取出進(jìn)行等靜壓。9、二次燒結(jié)工序
二次燒結(jié)工序是等靜壓后磁塊帶著內(nèi)層包裝在與大氣隔絕的條件下，將磁塊送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù)氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度950-1050°C范圍內(nèi)。10、加工和時(shí)效
加工和燒結(jié)工序是按工件最終尺寸或近似最終尺寸對(duì)燒結(jié)后的磁塊進(jìn)行加工，加工后進(jìn)行高溫時(shí)效和低溫時(shí)效處理；高溫時(shí)效溫度在850-950 °C范圍內(nèi)，低溫時(shí)效溫度在450-650°C范圍內(nèi)；時(shí)效后料塊一般需進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理。
本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，以燒結(jié)后的毛坯作為預(yù)燒結(jié)合金料和在氣流磨制粉前加入納米級(jí)氧化物微粉，明顯提高磁體的取向度和減少了粉末磨細(xì)時(shí)氧含量的增加，納米級(jí)氧化物微粉的加入明顯改善磁體的耐腐蝕性，明顯提高材料的性能和材料利用率，可顯著節(jié)省稀土的使用量，特別是重稀土的使用量，保護(hù)稀缺資源；適合于高性能釹鐵硼稀土永磁材料生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例的對(duì)比進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的顯著效果。實(shí)施例1
分別按表一 A、B、C、D成分選取合金600Kg熔煉，在熔融狀態(tài)下將合金澆鑄到帶水冷卻的旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上冷卻形成合金片，合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤位于銅輥的下方，用帶換熱器的惰性氣體冷卻裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行二次冷卻；把合金片裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻；采用氮?dú)鈬娚涫綒饬髂ブ品?，通過(guò)葉片式分選輪控制粉末粒度，粉末采用旋風(fēng)收集器收集，隨旋風(fēng)收集器的排氣管路排出的細(xì)粉收集在過(guò)濾器中，然后過(guò)濾器中的細(xì)粉與旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料；氣流磨氣氛中的氧含量30ppm ;采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm，成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝；磁塊帶著包裝送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù)氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)；燒結(jié)溫度控制在900°C，制成預(yù)燒結(jié)合金料；冷卻后的預(yù)燒結(jié)合金料裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻；氫碎后的預(yù)燒結(jié)合金料和表二所示的氧化物微粉一起裝入二維混料機(jī)混料，微粉的平均粒度40nm，重量含量0.12%，混料時(shí)間40分鐘，混料后進(jìn)行氣流磨制粉，旋風(fēng)收集器中的粉末平均粒度2.4 μ m，過(guò)濾器中的細(xì)粉和旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到二維混料機(jī)中進(jìn)行混料30分鐘，氣流磨氣氛中的氧含量40ppm ;成型工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量130ppm，粉末成型時(shí)模腔內(nèi)溫度3°C，磁塊尺寸50X40X30mm,取向方向?yàn)?0尺寸方向，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝,然后從保護(hù)箱內(nèi)取出進(jìn)行等靜壓，之后送入真空燒結(jié)爐燒結(jié)和二次時(shí)效處理，燒結(jié)溫度1030°C，時(shí)效溫度分別為850°C和580°C ;采用IOX IOX IOmm尺寸的樣品作48小時(shí)的失重實(shí)驗(yàn)，平均失重
0.7mg/cm2 ;旋風(fēng)收集到的粉末、細(xì)粉收集器收集的細(xì)粉重量、加入的氧化物微粉種類及磁性能數(shù)據(jù)如表二所示:
實(shí)施例2
分別按表一E、F、G、H、1、J成分選取合金600Kg熔煉，在熔融狀態(tài)下將合金澆鑄到帶水冷卻的旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上冷卻形成合金片，合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到轉(zhuǎn)盤上，保溫60分鐘后用帶換熱器的惰性氣體冷卻裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行二次冷卻；冷卻后的合金片采用旋轉(zhuǎn)式真空氫碎爐進(jìn)行氫破碎，將合金裝入旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)，抽真空后充入氫氣讓合金吸氫，吸氫飽和后停止充入氫氣，然后開(kāi)始抽真空、加熱并旋轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)行脫氫，脫氫在真空下進(jìn)行，脫氫后對(duì)滾筒采用氬氣冷卻；采用氮?dú)鈬娚涫綒饬髂ブ品郏ㄟ^(guò)葉片式分選輪控制粉末粒度，粉末采用旋風(fēng)收集器收集，隨旋風(fēng)收集器的排氣管路排出的細(xì)粉收集在過(guò)濾器中，然后過(guò)濾器中的細(xì)粉與旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料；氣流磨氣氛中的氧含量30ppm ;采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型,保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm,成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝；磁塊帶著包裝送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù) 氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)；燒結(jié)溫度控制在850°C，制成預(yù)燒結(jié)合金料；冷卻后的預(yù)燒結(jié)合金料裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻；氫碎后的預(yù)燒結(jié)合金料和表二所示的氧化物微粉一起裝入二維混料機(jī)混料，微粉的平均粒度30nm,重量含量0.09%,混料時(shí)間50分鐘，混料后進(jìn)行氣流磨制粉，旋風(fēng)收集器中的粉末平均粒度1.8 μ m，過(guò)濾器中的細(xì)粉和旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到二維混料機(jī)中進(jìn)行混料30分鐘，氣流磨氣氛中的氧含量IOppm ;成型工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量90ppm，粉末成型時(shí)模腔內(nèi)溫度0°C，磁塊尺寸50 X 40 X 30mm,取向方向?yàn)?0尺寸方向，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝，然后從保護(hù)箱內(nèi)取出進(jìn)行等靜壓，之后送入真空燒結(jié)爐燒結(jié)和二次時(shí)效處理，燒結(jié)溫度1040°C，時(shí)效溫度分別為950°C和530°C ;采用IOX IOX IOmm尺寸的樣品作48小時(shí)的失重實(shí)驗(yàn)，平均失重0.4mg/cm2 ;旋風(fēng)收集到的粉末、細(xì)粉收集器收集的細(xì)粉重量、加入的氧化物微粉種類及磁性能數(shù)據(jù)如表二所示:
實(shí)施例3分別按表一 K、L、M成分選取合金600Kg熔煉，在熔融狀態(tài)下將合金澆鑄到帶水冷卻的旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上冷卻形成合金片，合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到轉(zhuǎn)盤上，保溫60分鐘后用帶換熱器的惰性氣體冷卻裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行二次冷卻；冷卻后的合金片采用旋轉(zhuǎn)式真空氫碎爐進(jìn)行氫破碎，將合金裝入旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)，抽真空后充入氫氣讓合金吸氫，吸氫飽和后停止充入氫氣，然后開(kāi)始抽真空、加熱并旋轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)行脫氫，脫氫在真空下進(jìn)行，脫氫后對(duì)滾筒采用氬氣冷卻；采用氮?dú)鈬娚涫綒饬髂ブ品?，通過(guò)葉片式分選輪控制粉末粒度，粉末采用旋風(fēng)收集器收集，隨旋風(fēng)收集器的排氣管路排出的細(xì)粉收集在過(guò)濾器中，然后過(guò)濾器中的細(xì)粉與旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料；氣流磨氣氛中的氧含量30ppm ;采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型,保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm,成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝；磁塊帶著包裝送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù)氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)；燒結(jié)溫度控制在880°C，制成預(yù)燒結(jié)合金料；冷卻后的預(yù)燒結(jié)合金料裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻；氫碎后的預(yù)燒結(jié)合金料和表二所示的氧化物微粉一起裝入二維混料機(jī)混料，微粉的平均粒度20nm，重量含量0.12%，混料時(shí)間50分鐘，混料后進(jìn)行氣流磨制粉，旋風(fēng)收集器中的粉末平均粒度1.3 μ m，過(guò)濾器中的細(xì)粉和旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到二維混料機(jī)中進(jìn)行混料30分鐘，氣流磨氣氛中的氧含量IOppm ;成型工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量90ppm，粉末成型時(shí)模腔內(nèi)溫度O V，磁塊尺寸50 X 40 X 30mm,取向方向?yàn)?0尺寸方向，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝，然后從保護(hù)箱內(nèi)取出進(jìn)行等靜壓，之后送入真空燒結(jié)爐燒結(jié)和二次時(shí)效處理，燒結(jié)溫度1010°C，時(shí)效溫度分別為900°C和450°C ;采用IOX IOX IOmm尺寸的樣品作48小時(shí)的失重實(shí)驗(yàn)，平均失重0.3mg/cm2 ;旋風(fēng)收集到的粉末、細(xì)粉收集器收集的細(xì)粉重量、加入的氧化物微粉種類及磁性能數(shù)據(jù)如表二所示:
表一、合金的成分:
權(quán)利要求
1.一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:首先通過(guò)合金熔煉、粗破碎、氣流磨制粉、磁場(chǎng)成型、燒結(jié)工序制成預(yù)燒結(jié)合金料，再將預(yù)燒結(jié)合金料進(jìn)行二次氫碎，將氫碎后的預(yù)燒結(jié)合金料與納米級(jí)的氧化鑭、氧化釔、氧化鐵、氧化鈦中的一種或一種以上的微粉混合均勻，然后再經(jīng)過(guò)二次制粉，二次磁場(chǎng)成型、二次燒結(jié)、加工和時(shí)效工序制成釹鐵硼永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的預(yù)燒結(jié)合金料的制造方法如下: (1)、合金熔煉工序采用真空感應(yīng)熔煉，在熔融狀態(tài)下將合金澆鑄到帶水冷卻的旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上冷卻形成合金片，合金片離開(kāi)旋轉(zhuǎn)銅輥后隨即落到轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤位于銅輥的下方，用帶換熱器的惰性氣體冷卻裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行二次冷卻； (2)、粗破碎工序是把合金裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻，然后在真空或保護(hù)氣氛下將合金裝入儲(chǔ)料罐； (3)、氣流磨制粉工序是采用氮?dú)鈬娚涫綒饬髂ブ品郏ㄟ^(guò)葉片式分選輪控制粉末粒度，粉末采用旋風(fēng)收集器收集，隨旋風(fēng)收集器的排氣管路排出的細(xì)粉收集在過(guò)濾器中；然后過(guò)濾器中的細(xì)粉、旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料；氣流磨氣氛中的氧含量低于50ppm ； (4)、磁場(chǎng)成型工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm，成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝； (5 )、燒結(jié)工序是磁塊帶著包裝送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù)氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)；燒結(jié)溫度控制在850-900°C范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的二次氫碎工序是把合金片裝入懸掛著的料筐，采用懸掛傳動(dòng)的方式將裝有合金的料筐順序送入連續(xù)式真空氫碎爐的吸氫室、加熱脫氫室和氣體冷卻室進(jìn)行吸氫、加熱脫氫和冷卻，然后在真空或保護(hù)氣氛下將合金裝入儲(chǔ)料罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的納米級(jí)的氧化物微粉還包括氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化鏑、氧化鋅、氧化鋁、氧化錯(cuò)中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的二次制粉工序首先將二次氫碎后的粉料與納米級(jí)的氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化鏑、氧化釔、氧化鐵、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或一種以上的微粉混合均勻，然后再用氣流磨制粉，氣流磨通過(guò)葉片式分選輪控制粉末粒度，粉末采用旋風(fēng)收集器收集，隨旋風(fēng)收集器的排氣管路排出的細(xì)粉收集在過(guò)濾器中；然后過(guò)濾器中的細(xì)粉與旋風(fēng)收集器收集的粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料；氣流磨氣氛中的氧含量低于 50ppmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的二次成型 工序采用氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁場(chǎng)成型，保護(hù)箱內(nèi)的氧含量低于150ppm，成型溫度在5°C以下，磁場(chǎng)取向成型后將磁塊封裝，然后從保護(hù)箱內(nèi)取出進(jìn)行等靜壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的燒結(jié)工序是等靜壓后磁塊帶著內(nèi)層包裝在與大氣隔絕的條件下，將磁塊送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的帶手套的傳送箱內(nèi)，在保護(hù)氣氛條件下去掉磁塊包裝后裝入燒結(jié)料盒，然后打開(kāi)保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的閥門，通過(guò)傳送箱內(nèi)的傳送料車將裝有磁塊的料盒自動(dòng)送入保護(hù)進(jìn)料真空燒結(jié)爐的燒結(jié)室內(nèi)進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度950-1050°C范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的加工和燒結(jié)工序是按工件最終尺寸或近似最終尺寸對(duì)燒結(jié)后的磁塊進(jìn)行加工，力口工后進(jìn)行高溫時(shí)效和低溫時(shí)效處理；高溫時(shí)效溫度在850-950°C范圍內(nèi)，低溫時(shí)效溫度在450-650°C 范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的納米級(jí)的氧化物微粉的平均粒度在20-40nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，其特征在于:所述的粗破碎和二次氫碎或者采用旋轉(zhuǎn)式真空氫碎爐進(jìn)行氫破碎，將合金裝入旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)，抽真空后充入氫氣讓合金吸氫，吸氫飽和后停止充入氫氣，然后開(kāi)始抽真空、加熱并旋轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)行脫氫，脫氫在真空下進(jìn)行，脫氫后對(duì)滾筒冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能釹鐵硼稀土永磁材料的制造方法，通過(guò)制備預(yù)燒結(jié)合金料提高磁體的取向度，通過(guò)控制氣流磨的氧含量和添加納米級(jí)氧化物微粉，細(xì)化了氣流磨制粉粒度并將氣流磨的過(guò)濾器中收集的細(xì)粉與旋風(fēng)收集器的粉末混合，明顯提高材料的利用率和磁體的性能；可顯著節(jié)省稀土的使用量，特別是重稀土的使用量，保護(hù)稀缺資源。
文檔編號(hào)H01F1/057GK103215467SQ20131016044
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月5日
發(fā)明者孫昊天 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)中北真空磁電科技有限公司