富鈰各向異性納米晶稀土永磁體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及含Ce各向異性納米晶稀土永磁體 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著釹鐵硼產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，釹鐵硼磁體所用原材料釹金屬和鐠釹合金資源越 來越緊缺。Ce2Fe14B在室溫下具有磁性能，其飽和磁極化強(qiáng)度為1. 17T，這就為用Ce來制備 磁體從而代替部分釹金屬和鐠釹合金資源提供了理論依據(jù)，且在天然稀土資源中，Ce的儲(chǔ) 量豐富，價(jià)格低廉。
[0003]目前，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法制備各向異性含Ce稀土永磁體，雖可以制備出較高性 能的各向異性磁體，但工藝流程復(fù)雜，需經(jīng)歷氫爆，脫氫，氣流磨，混料，磁場(chǎng)成型燒結(jié)等工 序，生產(chǎn)周期長，效率較低，且燒結(jié)時(shí)間長，燒結(jié)溫度高（l〇〇〇°C?1100°C)，能源消耗較大。 此外，由于Ce的活性很高，在氣流磨、混料以及磁場(chǎng)成型取向過程中極易氧化，從而導(dǎo)致性 能惡化，因此整個(gè)生產(chǎn)過程必須采取嚴(yán)格措施來控制整個(gè)工藝流程，進(jìn)一步導(dǎo)致生產(chǎn)成本 提高。公開號(hào)CN102800454A的專利申請(qǐng)公開了一種"低成本雙主相Ce永磁合金及其制備 方法"，采用雙主相合金化法制備各向異性燒結(jié)磁體，但其基本工藝流程與傳統(tǒng)工藝相同， 因此工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，效率較低，且在氫爆、氣流磨制粉、混料及成型過程中Ce很容 易與氧接觸而氧化，進(jìn)而影響產(chǎn)品磁性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供技術(shù)構(gòu)思不同的富鈰各向異性納米 晶稀土永磁體的制備方法，以便在簡化工藝、降低成本的同時(shí)保持較好的磁性能。
[0005] 本發(fā)明所述富鈰各向異性納米晶稀土永磁體的制備方法分為兩種，第一種方法 僅按照化學(xué)式（CbREhhFe 100-a-b-cBbTMc配料，以（CerREhhFe 100-a-b-ATM。的合金原料 為原料，第二種方法分別按照化學(xué)式（CbREhhFemBbTM。、NdaFei(l(l_a_b_ eBbTM。配料，以 (Cex，REh)aFe 100-a-b_cBbTM。的合金原料和Nd aFe 100-a-b_ATM。的合金原料為原料。
[0006] 第一種方法的工藝步驟如下：
[0007](1)按照化學(xué)式（Cex，REh)aFemBbTM。配料，所述化學(xué)式中，0? 2<x彡1， 28彡a彡33,0. 8彡b彡1. 35,0彡c < 6. 8，RE為Nd、Pr、Dy元素中的至少一種，TM為Ga、 Co、Cu、Nb、Al元素中的至少一種；
[0008] (2)將（Cex，REh)aFe^hBbTM。的合金原料進(jìn)行熔煉，熔煉后澆注在水冷銅模中， 得到（CbREhhFe 100-a-b-ATM。合金鑄錠；
[0009] (3)將合金鑄錠破碎后進(jìn)行熔體快淬得到（Cex，REhhFeimBbTM?？齑愦欧?； [0010]⑷將（Cex，REhhFemBbTM?？齑愦欧墼跍囟?500°C?800°C、壓力lOOMPa? 300MPa熱壓1分鐘?10分鐘得到各向同性磁體（也可在室溫、250MPa?300MPa冷壓成各 向同性磁體），再將所得各向同性磁體在溫度600°C?900°C、壓力50MPa?200MPa進(jìn)行熱 變形3分鐘?10分鐘，得到主相為（Ce，RE) 2Fe14B或/和Ce2Fe14B的各向異性納米晶稀土永 磁體。
[0011] 第二種方法的工藝步驟如下：
[0012] (1)按照化學(xué)式（Cex，REh)aFemBbTM。配料，所述化學(xué)式中，0? 2彡x彡1， 28彡a彡33,0. 8彡b彡1. 35,0彡c< 6. 8，RE為Nd、Pr、Dy元素中的至少一種，TM為Ga、 Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的至少一種；
[0013] 按照化學(xué)式NdaFe1(l(l_a_b_eBbTM。配料，所述化學(xué)式中，27彡a彡33,0. 8彡b彡1. 35， 0彡c< 6. 8,TM為6&、(：〇、(：11、吣、八1、]\111、0元素中的至少一種；
[0014] (2)將（Cex，RE卜丄Fe 100-a-b- cBbTM。的合金原料、NdaFe 100-a-b- ATM。的合金原料分 別進(jìn)行熔煉，熔煉后分別澆注在水冷銅模中，得到（Cex，REh)Je^mBbTM。合金鑄錠和NdaFeiQ(l_a_b_eBbTM。合金鑄錠；
[0015] (3)將兩種合金鑄錠分別破碎后進(jìn)行熔體快淬得到（Cex，REJaFei(l(l_a_b_ATM?？齑?磁粉和NdaFeiQ(l_a_b_eBbTM。快淬磁粉；
[0016] (4)按照Ce的質(zhì)量占（Cex，RE」AmBbTMc快淬磁粉和NdaFei(l(l_a_b_cBbTMc 快淬磁粉中稀土總質(zhì)量的10 %?90 %稱取（Cex，RE」aFei(l(l_a_b_eBbTM?？齑愦欧酆?Nc^FemBbTM。快淬磁粉，將兩種快淬磁粉混合均勻得到混合快淬磁粉，將所得混合快 淬磁粉在溫度550°C?800°C、壓力lOOMPa?300MPa熱壓4分鐘?10分鐘得到各向同 性磁體（也可在室溫、250MPa?300MPa下冷壓成各向同性磁體），再將所得各向同性磁 體在溫度700°C?900°C、壓力50MPa?200MPa進(jìn)行熱變形2分鐘?8分鐘，得到主相 為Ce2Fe14B、（Ce，RE)2Fe14B和Nd2Fe14B的復(fù)合結(jié)構(gòu)的各向異性納米晶稀土永磁體，或主相 為（Ce，RE)2Fe14B和Nd2Fe14B的復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙主相各向異性納米晶稀土永磁體，或主相為 Ce2Fe14B和Nd2Fe14B的復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙主相各向異性納米晶稀土永磁體。
[0017] 上述第一種方法，步驟（2)中熔煉的方法為：將配好的（CeuREhhFe^mBbTM。 合金原料放入熔煉爐中，在真空度達(dá)到l(T2Pa以上時(shí)開始加熱，待真空度再次達(dá)到10_2Pa以 上后停止抽真空并充入Ar氣，當(dāng)爐內(nèi)Ar氣壓達(dá)到-0. 05MPa時(shí)將熔煉爐的功率調(diào)整至熔煉 功率進(jìn)行熔煉，待合金原料全部熔化后在攪拌下精煉3分鐘?10分鐘，精煉結(jié)束后將合金 液澆注到水冷銅模中得到合金鑄錠。
[0018] 上述第二種方法，步驟（2)中熔煉的方法為：將配好的（CeuREhhFe^mBbTM。 合金原料、Ndfe^mBbTM。合金原料分別放入不同的熔煉爐中，在真空度達(dá)到l(T2Pa以上 時(shí)開始加熱，待真空度再次達(dá)到l〇_2Pa以上后停止抽真空并充入Ar氣，當(dāng)爐內(nèi)Ar氣壓達(dá) 到-0. 05MPa時(shí)將熔煉爐的功率調(diào)整至熔煉功率進(jìn)行熔煉，待合金原料全部熔化后在攪拌 下精煉3分鐘?10分鐘，精煉結(jié)束后將合金液澆注到水冷銅模中得到合金鑄錠。
[0019] 上述兩種方法中，步驟（4)中熱變形的速率為0. lmm/s?0. 5mm/s。
[0020] 上述兩種方法中，步驟（3)中破碎是將鑄錠破碎成粒徑為5mm?10mm的顆粒。
[0021] 上述兩種方法中，步驟（1)中配料所用的稀土為純度大于99. 5%的稀土金屬，也 可采用比例確定的混合稀土，以節(jié)約成本。
[0022] 上述兩種方法中，將破碎后合金鑄錠進(jìn)行熔體快淬的操作：將破碎后的鑄錠置于 真空快淬爐內(nèi)的水冷銅坩堝中，開啟電弧融化，待鑄錠完全融化后，將熔體通過旋轉(zhuǎn)輥輪冷 卻得到快淬磁粉。
[0023] 上述兩種方法中，步驟（3)中熱壓熱變形是采用感應(yīng)加熱或放電等離子燒結(jié) (SPS)方法進(jìn)行，熱變形方式可采用以下幾種：
[0024]a.模具內(nèi)熱變形（見圖3)以及自由熱變形（見圖4):將快淬磁粉裝入圖2所示 模具內(nèi)壓制成致密的各向同性磁體，脫模后置于圖3所示或圖4所示熱變形模具中進(jìn)行熱 變形，得到各向異性的納米晶復(fù)合磁體。
[0025]b.背擠壓變形（見圖6):將快淬磁粉裝入圖2所示模具內(nèi)，壓制成致密的各向同 性磁體，脫模后置于圖6所示熱變形模具中進(jìn)行背擠壓變形，脫模去掉兩端不均勻變形區(qū) 得到各向異性輻向取向磁環(huán)。
[0026] c.加銅套變形（見圖5):將快淬磁粉在圖所示2模具中壓制成各向同性磁體，退 模后置于圖5所示設(shè)置有銅套的熱變形模具內(nèi)，然后在熱變形模具中變形，形成納米晶各 向異性稀土永磁體，所述銅套的直徑略大于壓坯直徑。
[0027] 此外，也可直接將原料磁粉置于擠出成型模具中，加熱到一定溫度后擠出成型。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0029] 1、本發(fā)明所述方法經(jīng)熔煉、快淬、熱壓熱變形制備富鈰各向異性納米晶稀土永磁 體，熱變形時(shí)間短，不超過10分鐘，溫度低于l〇〇〇°C，因而不僅工藝流程簡單，易于控制，生 產(chǎn)周期短，而且降低了能耗和生產(chǎn)成本。
[0030] 2、本發(fā)明方法制備得到的富鈰各向異性納米晶稀土永磁體的性能與市場(chǎng)上中低 檔燒結(jié)制備的NdFeB磁體性能水平相當(dāng)，在保證一定磁性能的前提下，用Ce代替部分釹金 屬和鐠釹合金，Ce的質(zhì)量占磁體中稀土總量10%以上，大幅度降低了成本。
[0031] 3、由于熱壓熱變形整個(gè)工藝流程時(shí)間很短，溫度較低，保證了磁體晶粒尺寸維持 在50nm?lOOOnm范圍，產(chǎn)生剩磁增強(qiáng)效應(yīng)，從而保證了較高的剩磁，晶粒細(xì)小也提升了矯 頑力。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明所述方法制備的雙主相富鈰各向異性納米晶稀土永磁體的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0033] 圖2為本發(fā)明所述方法中將磁粉壓制成各向同性磁體的示意圖。
[0034] 圖3為各向同性磁體的模具內(nèi)熱變形示意圖（其中圖a為熱變形前的狀態(tài)，圖b 為熱變形后的狀態(tài)）。
[0035] 圖4為各向同性磁體的自由熱變形示意圖（其中圖a為熱變形前的狀態(tài)，圖b為 熱變形后的狀態(tài)