本發(fā)明涉及稀土釹鐵硼永磁材料相關
技術領域：
，尤其是指一種晶界相復合添加提高燒結釹鐵硼矯頑力的方法。
背景技術：
：燒結釹鐵硼磁體是當今世界上綜合磁性能最強的永磁材料，以其超越于傳統(tǒng)永磁材料的優(yōu)異特性和性價比，廣泛的應用在能源、交通、機械、醫(yī)療、計算機、家電等領域，在國民經濟中扮演重要角色。磁性材料的技術指標中，磁能積最為重要。磁能積表示單位體積的磁體產生外磁場的能量大小。磁能積高，意味著電機上可以用較小的磁體輸出更大的動力。釹鐵硼是一種重要的稀土永磁材料，具有高磁能積、高矯頑力、重量輕、成本低等特性，是迄今為止性價比最高的磁體，獲譽“磁王”。釹鐵硼的出現，使磁性器件向高效化、小型化、輕型化方向發(fā)展。在現有技術中，為了獲得高性能燒結釹鐵硼主要運用重稀土元素Dy、Tb、Ho，及其它非金屬元素復合添加，但重稀土元素Dy、Tb、Ho成本較高，更為嚴峻的是，重稀土元素已探明儲量非常有限。以現在的消耗速度，在不遠的將來，人們將面臨重稀土元素稀缺的困境。因此，開發(fā)不用或者少用Dy、Tb、Ho等重稀土低的高性能燒結釹鐵硼制備技術，是戰(zhàn)略亟需。如專利公布號為103824668A的專利中提到稀土微粉可以提高磁性能及專利公布號為1688000A的專利添加納米氧化物可以改善磁性能，但都沒有充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。技術實現要素：本發(fā)明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種提高產品矯頑力且降低重稀土用量的晶界相復合添加提高燒結釹鐵硼矯頑力的方法。為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種晶界相復合添加提高燒結釹鐵硼矯頑力的方法，包括以下步驟：(1)采用機械破碎或氫爆加氣流磨方式對釹鐵硼稀土永磁材料合金進行破碎，制得平均粒徑在2.0-4.5um的釹鐵硼稀土永磁材料合金粉末；(2)將輕稀土元素微粉通過破碎工藝獲得平均粒徑在1-2.5um的輕稀土微粉；(3)將上述輕稀土微粉按照0.5％-3％的重量比例加入到釹鐵硼永磁材料合金粉末中，同時將納米金屬氧化物按照0.01％-1％的重量比例加入到釹鐵硼永磁材料合金粉末中，混合均勻；(4)將混合后的合金粉末在磁場強度≥1.4T的取向磁場中壓制成型毛坯；(5)將成型毛坯放入真空燒結爐內進行高溫燒結，燒結溫度為1025℃-1080℃，燒結時間為2-8小時，并進行回火處理，制得重稀土高性能燒結釹鐵硼磁體。成型后的釹鐵硼合金系毛坯在經過上述工藝后將由主相(Nd2Fe14B)、富Nd相、低熔點輕稀土微粉、納米金屬氧化物和極少的富B相(Nd1.1Fe14B)組成，在高溫燒結時溫度達到1025℃-1080℃，而低熔點輕稀土微粉一般在700-800℃時就開始溶化，因此利用低熔點輕稀土微粉在高溫燒結時為液態(tài)與納米金屬氧化物發(fā)生置換反應，轉換出的金屬均勻的分布在晶界起到釘扎作用，且本身的輕稀土微粉同樣可以起到提高產品磁性能的作用，兩者復合添加充分發(fā)揮低熔點輕稀土微粉及納米金屬氧化物的作用，制備燒結釹鐵硼永磁材料及其產品磁性能優(yōu)良且大幅度降低重稀土用量，尤其是矯頑力得到了提高；另外，運用本方法能在燒結釹鐵硼磁體產品的制備過程中部分替代重稀土元素，從根源上擺脫了對重稀土的依賴，節(jié)約了重稀土資源，降低了生產成本。作為優(yōu)選，在步驟(1)中，所選取的釹鐵硼稀土永磁材料合金組成成分為ReαFe100-α-β-γBβMγ，其中：Re為輕稀土元素，包括選自La、Ce、Pr、Nd、Sm和Eu的一種或一種以上的元素；M為添加元素，包括選自Dy、Tb、Ho、Ti、V、Cr、Ni、Zn、Ga、Ge、Al、Zr、Nb、Co、Cu、Ag、Sn、W、Mo、Pb、Bi和Pd一種或一種以上的元素；Fe為Fe和不可避免的雜質；α、β和γ為各元素的原子百分比含量；其中：12≤α≤17，5≤β≤6.5，0.1≤γ≤5。作為優(yōu)選，在釹鐵硼稀土永磁材料合金的組成成分中，α、β和γ為各元素的原子百分比含量；其中：13≤α≤15，5.7≤β≤6.1，1≤γ≤3。作為優(yōu)選，在步驟(2)中，所述的輕稀土元素微粉為La、Ce、Pr和Nd中的一種或多種。作為優(yōu)選，在步驟(3)中，所述的納米金屬氧化物為Al2O3、TiO2、MgO、Tb4O7、Dy2O3、Ni2O5中的一種或多種，粒徑為30-50nm。作為優(yōu)選，在步驟(5)中，回火處理所采用的是一次回火，具體工藝如下：470-520℃恒溫2～6小時。作為另一種優(yōu)選，在步驟(5)中，回火處理所采用的是二階回火，具體工藝如下：一階溫度在890-910℃恒溫1-4小時，然后二階溫度在480-520℃恒溫2-6小時。作為優(yōu)選，在步驟(5)中，回火處理所采用的是二階回火，具體工藝如下：一階溫度在890-910℃恒溫1-3小時，然后二階溫度在480-520℃恒溫3-6小時。本發(fā)明的有益效果是：低熔點輕稀土微粉與納米金屬氧化物兩者復合添加后制備的燒結釹鐵硼永磁材料及其產品磁性能優(yōu)良且大幅度降低重稀土用量；另外，運用本方法能在燒結釹鐵硼磁體產品的制備過程中部分替代重稀土元素，從根源上擺脫了對重稀土的依賴，節(jié)約了重稀土資源，降低了生產成本。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發(fā)明做進一步的描述。方案組合一：將成分為(Nd、Pr)31Fe余M1.5B0.98(wt％)的釹鐵硼永磁材料合金，按照本發(fā)明的技術方案進行準備：按上述成分進行配料并以速凝薄片工藝制得釹鐵硼永磁材料合金；采用氫破加氣流磨方式對稀土釹鐵硼永磁材料合金進行破碎，制得平均粒度在2.8um的合金粉末。在氮氣保護下，將平均粒度為39nm的Al2O3粉末與制得的釹鐵硼永磁材料合金進行充分混勻，混合后的粉末在≥1.4T的取向磁場中壓制成型63.5×52×37.5(mm)的方塊毛坯，將毛坯放入高真空燒結爐內，在1035℃燒結4.5小時，在900℃一級回火2小時和510℃二級回火4小時，制得燒結磁體：取Φ10×10(mm)的表樣2只進行磁性能測試。實施例1：納米Al2O3的添加百分含量為0％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.85-13.97)KGs，HcJ＝(15.15-15.28)KOe，(BH)m＝(46.53-47.02)MGsOe。實施例2：納米Al2O3的添加百分含量為0.1％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.81-13.90)KGs，HcJ＝(15.39-15.51)KOe，(BH)m＝(46.41-46.83)MGsOe。實施例3：納米Al2O3的添加百分含量為0.2％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.77-13.86)KGs，HcJ＝(15.66-15.83)KOe，(BH)m＝(46.35-46.69)MGsOe。實施例4：納米Al2O3的添加百分含量為0.3％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.72-13.80)KGs，HcJ＝(15.82-16.16)KOe，(BH)m＝(46.11-46.32)MGsOe。實施例5：納米Al2O3的添加百分含量為0.4％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.60-13.65)KGs，HcJ＝(15.32-15.71)KOe，(BH)m＝(45.38-45.76)MGsOe。實施例1-5性能匯總見表1。表1實施例1-5性能對比表項目添加比例(％)添加納米金屬氧化物Br/KGsHcJ/KOe(BH)m/MGsOe實施例10-13.9115.2246.78實施例20.1納米Al2O313.8615.4546.62實施例30.2納米Al2O313.8215.7546.52實施例40.3納米Al2O313.7615.9946.22實施例50.4納米Al2O313.6315.5245.57方案組合2：將成分為(Nd、Pr)31Fe余M1.5B0.98(wt％)的釹鐵硼永磁材料合金，按照本發(fā)明的技術方案進行準備：按上述成分進行配料并以速凝薄片工藝制得釹鐵硼永磁材料合金；采用氫破加氣流磨方式對稀土釹鐵硼永磁材料合金進行破碎，制得平均粒度在2.8um的合金粉末。通過氫破加氣流磨工藝獲得平均粒度在2.3um的輕稀土微粉，將制得的輕稀土微粉按照不同的百分含量在制粉過程中添加到釹鐵硼稀土永磁材料粉末中，并進行混料使輕稀土微粉能夠均勻的混入稀土釹鐵硼永磁材料內；混合后的粉末在≥1.4T的取向磁場中壓制成型63.5×52×37.5(mm)的方塊毛坯，將毛坯放入高真空燒結爐內，在1035℃燒結4.5小時，在900℃一級回火2小時和510℃二級回火4小時，制得燒結磁體：取Φ10×10(mm)的表樣2只進行磁性能測試。實施例6：輕稀土微粉的添加百分含量為0.5％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.91-13.98)KGs，HcJ＝(15.55-15.75)KOe，(BH)m＝(46.45-46.62)MGsOe。實施例7：輕稀土微粉的添加百分含量為1％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.88-13.94)KGs，HcJ＝(15.67-15.93)KOe，(BH)m＝(46.12-46.37)MGsOe。實施例8：輕稀土微粉的添加百分含量為1.5％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.72-13.79)KGs，HcJ＝(16.01-16.26)KOe，(BH)m＝(45.19-45.52)MGsOe。實施例9：輕稀土微粉的添加百分含量為2％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.65-13.72)KGs，HcJ＝(16.36-16.53)KOe，(BH)m＝(44.46-44.72)MGsOe；比較例1：輕稀土微粉的添加百分含量為0％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.95-14.01)KGs，HcJ＝(15.02-15.11)KOe，(BH)m＝(46.75-47.02)MGsOe。實施例6-9及比較例1的性能匯總表2。表2實施例6-9及比較例1性能對比表項目添加比例(％)添加輕稀土微粉Br/KGsHcJ/KOe(BH)m/MGsOe實施例60.5鐠、釹13.9515.6546.54實施例71鐠、釹13.9115.846.25實施例81.5鐠、釹13.7616.1445.36實施例92鐠、釹13.6916.4544.59比較例10-13.9815.0646.89方案組合3：將成分為(Nd、Pr)31Fe余M1.5B0.98(wt％)的釹鐵硼永磁材料合金，按照本發(fā)明的技術方案進行準備：按上述成分進行配料并以速凝薄片工藝制得釹鐵硼永磁材料合金；采用氫破加氣流磨方式對稀土釹鐵硼永磁材料合金進行破碎，制得平均粒度在2.8um的合金粉末。通過氫破加氣流磨工藝獲得平均粒度在2.3um的輕稀土微粉，將制得的輕稀土微粉與納米氧化鋁粉末按照不同的百分含量在制粉過程中復合添加到釹鐵硼稀土永磁材料粉末中，并進行混料納米Al2O3粉末、輕稀土微粉能夠均勻的混入稀土釹鐵硼永磁材料內；混合后的粉末在≥1.4T的取向磁場中壓制成型63.5×52×37.5(mm)的方塊毛坯，將毛坯放入高真空燒結爐內，在1035℃燒結4.5小時，在900℃一級回火2小時和510℃二級回火4小時，制得燒結磁體：取Φ10×10(mm)的表樣2只進行磁性能測試。實施例10：納米Al2O3添加百分含量為0.2％，輕稀土微粉的添加百分含量為0.5％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.75-13.83)KGs，HcJ＝(16.75-16.98)KOe，(BH)m＝(45.15-45.28)MGsOe。實施例11：納米Al2O3添加百分含量為0.2％，輕稀土微粉的添加百分含量為1％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.68-13.77)KGs，HcJ＝(17.82-18.05)KOe，(BH)m＝(44.85-44.78)MGsOe。實施例12：納米Al2O3添加百分含量為0.2％，輕稀土微粉的添加百分含量為1.5％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.59-13.63)KGs，HcJ＝(18.58-18.79)KOe，(BH)m＝(44.34-44.52)MGsOe。比較例2：納米Al2O3添加百分含量為0.2％，輕稀土微粉的添加百分含量為0％，所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.77-13.86)KGs，HcJ＝(15.66-15.83)KOe，(BH)m＝(46.35-46.69)MGsOe。比較例3：納米Al2O3添加百分含量為0％，輕稀土微粉的添加百分含量為1.5％，所用稀土元素為Pr、Nd二種混合微粉(混合比例為Pr∶Nd＝1∶3)；所得燒結磁體的磁性能檢測結果：Br＝(13.72-13.79)KGs，HcJ＝(16.01-16.26)KOe，(BH)m＝(45.19-45.52)MGsOe。實施例10-12及比較例2-3的性能匯總表3。表3實施例10-12及比較例2-3性能對比表當前第1頁1 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