一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法，屬于磁性材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新型釹鐵硼磁性材料的開發(fā)與應(yīng)用，釹鐵硼產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，釹鐵硼磁體 所用原材料金屬釹和鐠釹合金資源越來越緊缺。釹金屬和鐠釹合金是從原生礦燒結(jié)資源 中提煉出來的，由于混合稀土中鑭、鈰等元素不利于提高釹鐵硼磁體的磁性能，因此必須分 離、精煉提純，且分離提純的成本較高。
[0003] 目前，鐠釹合金價(jià)格大約是燒結(jié)價(jià)格的4~6倍，近年來，隨著燒結(jié)NdFeB永磁的 快速發(fā)展，金屬NcUPr-Nd合金和Dy、Tb等稀土原材料經(jīng)常出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，其價(jià)格也 隨之暴漲。畸高的原材料價(jià)格已波及至下游產(chǎn)業(yè)鏈，造成部分應(yīng)用市場萎縮，從長遠(yuǎn)來看， 不利于整個行業(yè)的發(fā)展。因此現(xiàn)階段，如何對稀土資源綜合利用，降低燒結(jié)釹鐵硼磁體工業(yè) 生產(chǎn)成本有重要意義，使其達(dá)到商業(yè)使用的要求，是目前制造燒結(jié)釹鐵硼永磁體的研宄熱 點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在問題，本發(fā)明提供了一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方 法，具體技術(shù)方案如下： 一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法，包括以下步驟：熔煉；破碎；制粉；壓制成型；燒結(jié) 及時效處理；所述熔煉步驟中，分別熔煉主相合金（REl，RE2，PrNd) - (Fe，M) -B，富PrNd的 液相合金（RE1，RE2,PrNd) - (Fe，M)-B和富LaCe相的液相合金（RE1，RE2,PrNd) - (Fe， M) -B，所述合金相中的REl為La和Ce，所述RE2為Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一種或多 種，所述M為Co、Al、Cu、Ga、Nb、Zr、Mg、Ti中的一種或多種。
[0005] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熔煉步驟中，主相中各組分的質(zhì)量百分比可以表 述為（RElal，RE2bl，PrNdnbl) xl- (Fei_el，Mel)yl-Bzl，所述富PrNd相中各組分的質(zhì)量百分比 可以表述為（REla2,RE2b2,PrNd1Ib2) x2- (Fei_e2,Me2)y2-Bz2，所述富LaCe相中各組分的質(zhì)量 百分比可以表述為（REla3,RE2b3,PrNdnb3) x3- (Fe^Me3)y3-Bz3， 其中IOwt. % <al< 40wt. %，2wt. % <a2 <IOwt. %，20wt. % <a3 < 50wt. %， 2wt. % ^bl=b2=b3 ^IOwt. %,lwt. % ^cl=c2=c3 ^ 8wt. %, 20wt. % ^xl^ 40wt. %, 40wt. % ^x2=x3 ^ 70wt. %, 60wt. % ^yl^ 80wt. %, 30wt. % ^y2=y3 ^ 60wt. %, 0. 8wt. % ^zl=z2=z3 ^I. 2wt.%, 其中主相、富PrNd相、富鑭鈰相之間的質(zhì)量百分比依次為75%~95%、2. 5%~20%、1%~ 12. 5%〇
[0006] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述制粉和壓制成型步驟之間還包括摻雜Cu-Co納米 粉步驟，該步驟向磁粉中摻入質(zhì)量百分比為0. 2%~2%的Cu-Co納米粉。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述摻雜Cu-Co納米粉步驟中的Cu在納米粉中的原子 百分比30%~60%。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熔煉步驟中，熔煉溫度為1300°C~1500°C，熔煉 保溫時間為30min~60min，恪煉爐內(nèi)為0. 03Mpa~0. 06Mpa的氬氣環(huán)境。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述破碎步驟采用氫破碎方法；所述制粉步驟采用氣 流磨制微粉，在制粉過程中添加有防氧化劑和潤滑劑，防氧化劑為烷烴類長鏈條有機(jī)物，所 述潤滑劑為硬脂酸鋅，防氧化劑和潤滑劑的添加量均在200ppm~1000 ppm之間，獲得磁粉 的粒度為2ym~4ym。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述壓制成型步驟采用垂直壓制壓制成型和等靜壓 壓制致密的組合方式，取向磁場為2T~4T，成型壓力IOMpa~50Mpa，等靜壓制的壓力 200Mpa~240Mpa，保壓時間 20s~120s。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述燒結(jié)及時效處理步驟為：首先在400°C~500°C度 保溫30min~60min，然后在600°C~700°C范圍內(nèi)保溫30min~60min，再升溫到1020°C~ 1100°C范圍內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度下保溫4~6h，控制爐內(nèi)真空度低于KT2Pa,燒結(jié)完成后 在800°C~1000°C內(nèi)進(jìn)行2h~5h的一級時效處理，之后在400°C~550°C內(nèi)進(jìn)行2h~6h 的二級時效處理。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述燒結(jié)及時效處理步驟完成后，開啟燒結(jié)爐內(nèi)的風(fēng) 機(jī)，使燒結(jié)爐內(nèi)冷卻速度控制在10°c/min~20°C/min。
[0013] 上述技術(shù)方案使用一定比例的高豐度的La、Ce、Gd等稀土元素部分取代Pr、Nd、 Dy、Tb等元素，制備的燒結(jié)釹鐵硼永磁體，促進(jìn)稀土資源的綜合利用，降低燒結(jié)釹鐵硼永磁 體的工業(yè)成本；同時，分別熔煉富PrNd相和富LaCe相的液相合金，通過這兩種富稀土相改 善對主相的浸潤性和邊界相的磁晶各向異性場，通過摻雜Cu-Co納米合金粉末對晶界進(jìn)行 強(qiáng)化，制備可以商業(yè)使用的燒結(jié)釹鐵硼永磁體，較傳統(tǒng)的單合金法和雙合金法工藝提高磁 體內(nèi)稟矯頑力和磁能積，有益效果顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 釹鐵硼永磁體分為燒結(jié)釹鐵硼和粘結(jié)釹鐵硼兩種，其中燒結(jié)釹鐵硼永磁體磁性能 優(yōu)異，其一般的生產(chǎn)流程為：熔煉一破碎一制粉一壓制成型一燒結(jié)及時效處理。
[0015] 本發(fā)明在熔煉步驟中，分別熔煉富PrNd相的液相合金（RE1，RE2,PrNd)- (Fe， M) -B和富LaCe相的液相合金（RE1，RE2,PrNd) - (Fe，M) -B，通過這兩種富稀土相改善對 主相（REl，RE2，PrNd) - (Fe，M) -B的浸潤性和邊界的磁晶各向異性場，上述各相中，REl為 La、Ce等高豐度的稀土金屬元素，RE2為Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等重稀土元素，這種合 金熔煉方法不同于傳統(tǒng)的單合金法和雙合金法，采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行釹鐵硼磁體制備，在燒 結(jié)階段富稀土相的潤濕性差，分散性差，特別是在主相晶粒的交隅處富集，影響磁體的矯頑 力。分別熔煉兩種富稀土相，有效改善對主相的浸潤性，經(jīng)時效處理后，富稀土相分散的更 加均勻，提高磁體的邊界去磁化耦合能力，從而提高磁體的矯頑力。
[0016] 在熔煉步驟中，可以控制熔煉溫度1300°C~1500°C，熔煉保溫時間為30min~ 60min，同時為了減少熔煉過程中稀土金屬的揮發(fā)熔煉爐內(nèi)為0. 03Mpa~0. 06Mpa的氬氣環(huán) 境，澆注過程中，所獲的鑄片厚度控制在0. 2mm~0. 4mm之間，在上述熔煉條件下，本發(fā)明熔 煉步驟可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何設(shè)備和相應(yīng)工藝。
[0017] 在破碎步驟中，本發(fā)明可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意的破碎方法，例如可以采用機(jī)械 破碎方法或氫破碎方法，本發(fā)明優(yōu)選采用氫破碎方法。其主要工藝為：將三種合金分別加入 氫化爐中，進(jìn)行吸氫破碎，在爐內(nèi)壓力達(dá)到〇? 〇98Mpa后30min內(nèi)壓力降低不超過0? 02Mpa 時，將氫化爐內(nèi)抽真空至KT1Pa,加熱到550°C~600°C范圍內(nèi)開始脫氫反應(yīng)，至真空度不大 于IOPa后吸氫結(jié)束，冷卻出料。
[0018] 在制粉步驟中，本發(fā)明可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意的制粉方法，例如可以采用球磨 法制微粉或氣流磨制微粉，本發(fā)明優(yōu)選采用氣流磨制微粉。其主要工藝為：在制粉過程中添 加有防氧化劑和潤滑劑，防氧化劑為烷烴類長鏈條有機(jī)物，所述潤滑劑為硬脂酸鋅，防氧化 劑和潤滑劑的添加量均在200ppm~1000 ppm之間，研磨壓力為0. 4MPa~0. 7MPa，制粉過程 中的加氧量〇~300ppm，控制分選輪的轉(zhuǎn)速，獲得粒度為2ym~4ym的磁粉。
[0019] 在現(xiàn)有的制粉和壓制成型步驟之間，本發(fā)明還增加了摻雜Cu-Co納米粉步驟，向 磁粉中摻入質(zhì)量百分比為0. 2%~2%的Cu-Co納米粉，其中Cu在納米粉中的原子百分比 30%_60%。本發(fā)明通過在混微粉階段慘雜Cu-Co納米粉，在燒結(jié)時效過程Cu-Co相在晶界相 和主相的邊界層分別進(jìn)行富集和擴(kuò)散，在一定程度上提高了燒結(jié)釹鐵硼磁體的高溫特性。
[0020] 在壓制成型步驟中，本發(fā)明可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意的成型方法，例如平行壓制 成型、垂直壓制成型等，本發(fā)明優(yōu)先采用垂直壓制成型，并且在取向壓制成型后采用等靜壓 壓制致密，壓制成型工藝為：取向磁場為2T~4T，成型壓力IOMpa~50Mpa，等靜壓壓制工 藝為：等靜壓機(jī)的壓力200Mpa~240Mpa，保壓時間20s-120s。所述在壓制成型階段，控制 壓機(jī)內(nèi)氧含量低于50ppm，待磁粉充分轉(zhuǎn)動取向，然后再施加壓力使壓坯致密，等靜壓壓制 后壓還的密度在4.lg/cm3~4. 5g/cm3。
[0021] 在燒結(jié)及時效處理步驟中，主要工藝為：首先在400°C~500°C度保溫30min~ 60min，然后在600°C~700°C范圍內(nèi)保溫30min~60min，再升溫到1020°C~1100°C范圍內(nèi) 進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度下保溫4~6h，設(shè)置不同的燒結(jié)階段溫度，是為了充分排出磁體內(nèi)的有 機(jī)成分，控制爐內(nèi)真空度低于KT2Pa,燒結(jié)完成后在800°C~1000°C內(nèi)進(jìn)行2h~5h的一級 時效處理，之后在400°C~550°C內(nèi)進(jìn)行2h~6h的二級時效處理。進(jìn)一步地，在時效處理 完成后，開啟燒結(jié)爐內(nèi)的風(fēng)機(jī)，使燒結(jié)爐內(nèi)冷卻速度控制在l〇°C/min~20°C/min，合適的 冷卻速度可以有效保留高溫階段磁體內(nèi)部的組織形貌，使磁體性能達(dá)到最佳效果。
[0022] 實(shí)施例一 按照"熔煉一破碎一制粉一壓制成型一燒結(jié)及時效處理"的步驟