一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法
【專利摘要】一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，具體包括：將原材料按比例配料，后采用中頻真空速凝甩帶爐制備合金薄片；將合金薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫、加熱脫氫，制備出粒度為60～80目的粗顆粒；氫破后的粗粉由氣流磨磨至平均粒度為2.0～4.0μm的細粉末；在氬氣保護氛圍中，采用噴氣式法向上述粉料中添加一種或幾種稀土納米添加劑并混合均勻；將混后的粉料在氮氣保護下經(jīng)1.8～3.0T磁場取向成型、等靜壓；在充滿氮氣的封閉手套箱內將釹鐵硼生坯裝入真空燒結爐中，進行三次連續(xù)燒結后快冷，最后進行兩次時效處理，制得性能達到國標中相應的釹鐵硼磁體。該方法成本低、工藝簡單、節(jié)能環(huán)保、稀土利用率高。
【專利說明】一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁材料制備【技術領域】，具體地說直接添加一種或多種稀土納米添加劑生成晶界相的高矯頑力燒結釹鐵硼制備方法，尤其是制備超高矯頑力磁體的方法。
【背景技術】
[0002]目前，稀土金屬鐠(Pr )、釹(Nd)、鏑(Dy )、鋱(Tb )、欽(Ho )等原材料價格劇烈上漲，在保證性能的前提下降低稀土尤其是重稀土使用量是行業(yè)發(fā)展的重中之重，也是未來數(shù)年的重要研究方向。多位國內外學者已經(jīng)基于此進行了大量研究:2011年，日本采用新工藝，得到磁能積為50MG0e,矯頑力為19K0e無重稀土添加的磁體,按照高斯制單位，(BH)max(MGOe) +Hcj (KOe)數(shù)值相加記為M，該磁體的M記為69 ;中科院寧波材料技術工程研究所(NMTE)制備出含重稀土較少的超高矯頑力磁體，該磁體的磁能積約為36.3MG0e，矯頑力大于40K0e，其M超過76。可以看到磁體的高磁能積雖然很接近理論值，但是矯頑力還有很大的上升空間。
[0003]納米材料的制 備工藝技術已經(jīng)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，然而納米材料的應用【技術領域】尚存在著極大的發(fā)展空間。雖然納米材料對磁性材料微結構影響機制尚處于初步研究階段，但已經(jīng)取得了一定的成果，已經(jīng)應用在燒結釹鐵硼永磁體制備領域，尤其對高矯頑力燒結釹鐵硼永磁體的制備產(chǎn)生了深遠的影響。
[0004]在納米材料制備【技術領域】，快速一原位包裝稀土納米粉電弧法成功實現(xiàn)了納米Dy、Tb等重稀土納米材料的制備，該方法可連續(xù)大量制備活性極高的多種稀土金屬納米粉、弧形可控、粉體粒徑分布窄、生成速度及種類可控、結構新穎、操作簡捷而有效、啟弧的剩余稀土料可達毫克級，為后續(xù)高矯頑力釹鐵硼的制備提供了堅實的原材料基礎。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述技術發(fā)展現(xiàn)狀提供一種工藝簡單、稀土利用率高、節(jié)能環(huán)保、低成本的高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:直接向常規(guī)釹鐵硼合金粉體中添加一種或多種稀土納米添加劑制備高矯頑力燒結釹鐵硼的一種方法，具體步驟包括:
a)、將原材料按PrNd (Nd)xFe__x_y_z_w_ yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 比例進行配料，后采用中頻真空速凝甩帶爐制備厚度為0.25~0.35mm的合金薄片；
b)、將合金薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫2~4小時后加熱至550~650°C脫氫6~7小時，制備出粒度為60~80目的粗粉，后加入1飛％。的聚環(huán)氧乙烷烷基醚、聚環(huán)氧乙烷單脂肪酸酯或聚環(huán)氧乙烷烯丙基醚防氧化劑均勻混合10-30分鐘后，該粗粉料備用；
c)、將b)步混合后的粗粉料由QLMR-260G型氣流磨在0.8MPa工作壓力下磨至平均粒度為2.0~4.0 μ m的細粉料；
d)、在氬氣保護氛圍中，采用噴氣式法向經(jīng)c)步的細粉料中添加Pr-Nd、Nd、Dy、Tb、Ho中的一種、兩種或兩種以上任意比例混合的稀土納米添加劑，該添加劑所占C)步細粉料的總重量2-18% ；
e)、將混后的粉料在混料機中均勻混合2~4小時，而得到納米添加劑均勻吸附于釹鐵砸主相周圍的混合粉料；
f)、將經(jīng)e)步制成的粉料在氮氣保護下經(jīng)1.8~3.0T磁場取向成型、等靜壓；
g)、在充滿氮氣的封閉手套箱內將釹鐵硼生坯裝入真空燒結爐中，在550~650 0C Xl~3h、850~950°C X 2~4h、1040~1080°C X I~3h進行三次連續(xù)燒結后快冷，最后進行兩次時效處理:第一次為:880~920°C X I~3h ;第二次為:480~550°C X3~5h ;通過磁性能測試，所制得的釹鐵硼磁體均達到GB/T13560-2009中相應高矯頑力牌號要求;
h)、PrNd(Nd)xFe(腦_x_y_z_w_yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 中 x, y, z, w, yl, zl, wl 均為重量百分比，且 x=27 ~32%, y=0 ~1.0%, z=0.1 ~0.5%,w=0.2 ~0.5%,yl=0.5 ~3.0%，zl=0.1 ~
0.5%，wl=0.9 ~1 .0% ；
i)、平均粒徑為4(T60nm的Pr-NcUNd、Dy、Tb、Ho納米粉均采用快速一原位包裝稀土納米粉電弧法制備，且用于制備納米粉的原料純度均大于99wt%。
[0007]所述PrNd (Nd) xFe(麗_x_y_z_w_ yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 均為重量百分比，且 x=27 ~32%, y=0 ~1.0%, z=0.1 ~0.5%，w=0.2 ~0.5%，yl=0.5 ~3.0%，zl=0.1 ~0.5%，wl=0.9 ~
1.0%。
[0008]本發(fā)明所述稀土納米添加劑為Pr-Nd、Nd、Dy、Tb、Ho —種、兩種或兩種以上任意比例混合的平均粒徑為4(T60nm的納米粉體。
[0009]本發(fā)明優(yōu)化的稀土納米添加劑占細粉料總重量的2-15%。
[0010]本發(fā)明所述的優(yōu)化稀土納米添加劑Pr-Nd、Nd、Dy、Tb、Ho的添加量的優(yōu)化范圍分別為 j=l ~8%, k=l ~8%, 1=0.2 ~8%, m=0.4 ~3%, n=0.5 ~2%。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
1、同常規(guī)單合金或多合金法制備高矯頑力燒結釹鐵硼磁體相比，由于重稀土元素熔點較高，因此熔煉時間較長，對于輕稀土及其它低熔點元素來說，熔煉過程損耗較大，造成成分的偏析及材料的浪費。本發(fā)明簡化了制備工藝，延長了設備的壽命與零部件的使用周期，不僅使合金成分準確，而且節(jié)省了大量的工時與能耗。
[0012]2、同常規(guī)單合金或多合金法同成分(含Dy、Tb)制備的高矯頑力燒結釹鐵硼磁體相比，剩磁、內稟矯頑力、磁能積均有不同程度增加。
[0013]3、同常規(guī)單合金或多合金法制備的相同矯頑力的燒結釹鐵硼磁體相比，輕稀土(Pr-Nd、Nd)相對可節(jié)省1.5%，重稀土(Dy、Tb、Ho)相對可節(jié)省15~25%，大大提高了稀土的使用率，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、降低制造成本的目的。
[0014]4、稀土納米添加劑均勻的分布于釹鐵硼磁體晶界富釹相中，減少了主相中Dy-Fe-B、Tb-Fe-B、Ho-Fe-B的比例，宏觀上使釹鐵硼磁體的飽和磁化強度增加，進而提高了剩磁。此外，由于納米顆粒具有較高的比表面能，稀土納米添加劑使釹鐵硼晶磁體界變得光滑、清晰，增強了晶粒間的去磁交換耦合作用，使釹鐵硼磁體的磁晶各向異性Ha大大增加，進而使內稟矯頑力增加。
[0015]5、稀土納米添加劑均勻的分布于釹鐵硼磁體晶界富釹相中，由于納米顆粒的小尺寸效應，在燒結過程中增加了釹鐵硼磁體中液相的流動性，使硬磁性主相晶粒與晶間富釹相合理的分布，獲得較好的顯微組織，進而提高了內稟矯頑力。同時從生產(chǎn)工藝角度，液相流動性增強也降低了釹鐵硼磁體的燒結溫度及縮短了燒結時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明制備的高矯頑力釹鐵硼磁體的掃描電鏡照片。
[0017]下面將通過實例對發(fā)明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發(fā)明其中的例子而已，并不代表本發(fā)明所限定的權利保護范圍，本發(fā)明的權利保護范圍以權利要求書為準。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:50M
1、將純度大于99%的原材料按Nd3(lFe68.82CuaiGaaiBQ.98(wt%)比例進行配料，后采用中頻真空速凝甩帶爐制備厚度為0.25~0.35mm的合金薄片；
2、將合金薄片在氫碎爐的反應爸內常溫吸氫2小時后加熱至550°C脫氫6小時,制備出粒度為60~80目的粗顆粒，后加入1%。的防氧化劑(聚環(huán)氧乙烷烯丙基醚)均勻混合10-30分鐘；
3、將2步混后的粗粉由QLMR-260G型氣流磨在0.8MPa工作壓力下磨至平均粒度為
2.5 μ m的細粉末；
4、在氬氣保護氛圍中，采用噴氣式法向經(jīng)3步的粉料中添加平均粒徑為55nm的Nd稀土納米添加劑，其所占3步粉料的比重為2% ；
5、將混后的粉料在混料機中均勻混合4小時，而得到納米添加劑均勻吸附于釹鐵硼主相周圍的混合粉料；
6、將經(jīng)5步制成的粉料在氮氣保護下經(jīng)2.5T磁場取向成型、等靜壓；
7、在充滿氮氣的封閉手套箱內將釹鐵硼生坯裝入真空燒結爐中，在550°C X 3 h、8500C X4h、1070°C X2h進行三次連續(xù)燒結后快冷，最后進行兩次時效處理:第一次為:900°C X3h ;第二次為:500°C X3h。通過磁性能測試，所制得的釹鐵硼磁體均達到GB/T13560-2009 中 041080 (NdFeB400/107)牌號要求。
[0019]對比例1:
將純度大于99%的原材料按Nd31.5Fe67.32Cu0.^a0.Λ.98 (wt%)比例進行配料，后采用與實施例1相同但未添加稀土納米添加劑的工藝制備燒結釹鐵硼磁體，將其與實施例1的性能作比較，比較結果如表1所示。
[0020]表1.實施例1與對比例I磁性能的比較
【權利要求】
1.一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征包括以下步驟:
a)、將原材料按PrNd (Nd)xFe__x_y_z_w_ yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 比例進行配料，后采用中頻真空速凝甩帶爐制備厚度為0.25~0.35mm的合金薄片； b)、將合金薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫2~4小時后加熱至550~650°C脫氫6~7小時，制備出粒度為60~80目的粗粉，后加入1飛％。的聚環(huán)氧乙烷烷基醚、聚環(huán)氧乙烷單脂肪酸酯或聚環(huán)氧乙烷烯丙基醚防氧化劑均勻混合10-30分鐘后，該粗粉料備用； c)、將b)步混合后的粗粉料由QLMR-260G型氣流磨在0.8MPa工作壓力下磨至平均粒度為2.0~4.0 μ m的細粉料； d)、在氬氣保護氛圍中，采用噴氣式法向經(jīng)c)步的細粉料中添加Pr-Nd、Nd、Dy、Tb、Ho中的一種、兩種或兩種以上任意比例混合的稀土納米添加劑，該添加劑所占c)步細粉料的總重量2-18% ； e)、將混后的粉料在混料機中均勻混合2~4小時，而得到納米添加劑均勻吸附于釹鐵砸主相周圍的混合粉料； f)、將經(jīng)e)步制成的粉料在氮氣保護下經(jīng)1.8~3.0T磁場取向成型、等靜壓； g)、在充滿氮氣的封閉手套箱內將釹鐵硼生坯裝入真空燒結爐中，在550~650 0C Xl~3h、850~950°C X 2~4h、1040~1080°C X I~3h進行三次連續(xù)燒結后快冷，最后進行兩次時效處理:第一次為:880~920°C X I~3h ;第二次為:480~550°C X3~5h ;通過磁性能測試，所制得的釹鐵硼磁體均達到GB/T13560-2009中相應高矯頑力牌號要求;
h)、PrNd(Nd)xFe(腦_x_y_z_w_yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 中 x, y, z, w, yl, zl, wl 均為重量百分比，且 x=27 ~32%, y=0 ~1.0%, z=0.1 ~0.5%,w=0.2 ~0.5%,yl=0.5 ~3.0%，zl=0.1 ~0.5%，wl=0.9 ~1.0% ； i)、平均粒徑為4(T60nm的Pr-NcUNd、Dy、Tb、Ho納米粉均采用快速一原位包裝稀土納米粉電弧法制備，且用于制備納米粉的原料純度均大于99wt%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:所述PrNd(Nd) xFe(lcm_x_y_z_w_yl_zl_wl)AlyCuzNbwCoylGazlBwl 均為重量百分比，且 x=27 ~32%, y=0 ~1.0%，z=0.1 ~0.5%，w=0.2 ~0.5%，yl=0.5 ~3.0%，zl=0.1 ~0.5%，wl=0.9 ~1.0%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:所述稀土納米添加劑為Pr-Nd、Nd、Dy、Tb、Ho 一種、兩種或兩種以上任意比例混合的平均粒徑為40^60nm的納米粉體。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:所述Pr-Nd> Nd、Dy、Tb、Ho的納米粉體是米用快速一原位包裝稀土納米粉電弧法制備，且用于制備納米粉的原料純度均大于99wt%。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:稀土納米添加劑占細粉料總重量的2-15%。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:所述稀土納米添加劑Pr-NcU Nd、Dy、Tb、Ho的添加量分別為j=l~8%，k=l~8%，1=0.2~8%，m=0.4 ~3%, n=0.5 ~2%。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種高矯頑力燒結釹鐵硼的制備方法，其特征在于:所述步驟g)中將前步壓坯在充滿氮氣的封閉手套箱內將釹鐵硼生坯裝入真空燒結爐中，在550~650℃ Xl~3h、850~950°C X 2~4h、1040~1080°C X I~3h進行三次連續(xù)燒結后快冷，最后進行兩次時效處理:第一次為:880~920°C X I~3h ;第二次為:480~550°C X3~5h。
【文檔編號】H01F1/057GK103956244SQ201410201274
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張強, 馮泉, 張喜, 陳德忠, 張俊飛 申請人:遼寧五寰科技發(fā)展有限公司