一種復(fù)合含有Gd和Mn的稀土磁鐵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁鐵的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合含有Gd和Mn的、具高方形 度和尚耐熱性的超尚性能稀土磁鐵。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一般的認為中，添加一定量的Mn，對于燒結(jié)磁鐵的制造過程來說，可以促進燒 結(jié)反應(yīng)，在低溫或者短時間內(nèi)燒結(jié)，且由于燒結(jié)組織變得勻質(zhì)化，退磁曲線的方形度有所提 高。但正如大家所知道的那樣，Mn是鋼鐵材料，與P、S相同，容易向結(jié)晶晶界偏析，具體到 Nd-Fe-B磁鐵，由于Mn向晶界的偏析導(dǎo)致磁鐵矯頑力急劇下降的情形也被大家所認識。此 外，Mn的添加還會帶來磁鐵居里點、各向異性場等出現(xiàn)下降的問題。因此，在以往的常用磁 鐵制造工程中，Mn的添加是不受歡迎的。
[0003] 近年來，作為考察磁鐵穩(wěn)定耐熱性能的指標(biāo)，對矯頑力、特別是退磁曲線的方形度 的要求逐漸提高，由此，做了許多降低氧含量的努力，氧含量在2000ppm以下的高性能磁體 的量產(chǎn)成為可能。在氧含量較低的磁鐵中，Mn晶界偏析的情形并不容易發(fā)生，也就是說，Mn 主要往主相中擴散。但是，如果Mn擴散到主相中的話，居里溫度會降低，導(dǎo)致耐熱性、熱減 磁性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種復(fù)合含有Gd和Mn的稀土磁鐵。 通過在原料中復(fù)合添加德熱納因子高的Gd和Mn，由于Mn的存在，Gd可以極均勻地分布在 磁鐵中，從而克服Mn進入主相導(dǎo)致居里溫度和磁各向異性同時降低的缺陷，提高居里溫度 (Tc)、矯頑力和耐溫性能，退磁曲線的方形度也有所提高。
[0005] 本發(fā)明提供的技術(shù)方式如下：
[0006] -種復(fù)合含有Gd和Mn的稀土磁鐵，所述稀土磁鐵含有R2Fe14B型主相，并包括如 下的原料成分：
[0007] R : 28wt %~33wt %，R為至少包括Nd和Gd的稀土元素，其中，Gd含量為0· 3wt %~ 5wt % ?
[0008] B :0· 8wt %~I. 3wt %，
[0009] Mn :0· 02wt %~0· 4wt %，
[0010] 以及余量為T和不可避免的雜質(zhì)，所述T為主要包括Fe和18wt%以下的Co的元 素；
[0011] 所述稀土磁鐵的氧含量在2000ppm以下。
[0012] 本發(fā)明中提及的稀土元素包括釔元素在內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明通過在原料中復(fù)合添加德熱納因子高的Gd和Mn，由于Mn的存在，Gd可以 極均勻地分布在磁鐵中，從而克服Mn進入主相導(dǎo)致居里溫度和磁各向異性同時降低的缺 陷，提高居里溫度（Tc)、矯頑力和耐溫性能，退磁曲線的方形度也有所提高。亦即，這樣可以 充分發(fā)揮出添加 Mn的潛在能力。
[0014] 需要說明的是，本發(fā)明中，R :28wt%~33wt%、B :0· 8wt%~I. 3wt%的含量范圍 為本行業(yè)的常規(guī)選擇。
[0015] 在推薦的實施方式中，所述稀土磁鐵的氧含量在1000 ppm以下。在氧含量1000 ppm 以下的磁鐵中，Mn更容易向主相中擴散，導(dǎo)致耐熱性、熱減磁性能變差。
[0016] 在推薦的實施方式中，T包括2.0wt%以下的選自Zr、V、Mo、Zn、Ga、Nb、Sn、Sb、Hf、 Bi、Ni、Ti、Cr、Si、S或P中的至少一種元素、0· 8wt%以下的Cu、0. 8wt%以下的A1、以及余 量Fe。
[0017] 在推薦的實施方式中，所述稀土磁鐵由如下的步驟制得：將所述稀土磁鐵原料成 分的熔融液制備成稀土磁鐵用合金的工序；將所述稀土磁鐵用合金粗粉碎后再通過微粉碎 制成細粉的工序；將所述細粉用磁場成形法獲得成形體，并在真空或惰性氣體中對所述成 形體進行燒結(jié)，獲得氧含量在2000ppm以下的燒結(jié)稀土磁鐵的工序。
[0018] 通過向最近的低氧含量磁鐵中添加 Mn之后，再進一步復(fù)合添加德熱納因子（De Gennes)高的Gd，能克服由于Mn進入主相，導(dǎo)致居里溫度和磁各向異性兩方同時降低的缺 陷，得到具有高耐熱性的高性能磁鐵。
[0019] 在氧含量小于2000ppm的低氧含量磁鐵中，Mn優(yōu)先向主相中擴散，但有微量Mn還 是向晶界中擴散。作為結(jié)果，可以防止晶界處的結(jié)晶粒生長，晶界處的非磁性化和非晶質(zhì) 化，從而得到對磁鐵來說最適的晶界相構(gòu)造。也就是說，通過微量Mn的晶界偏析結(jié)果，使矯 頑力向上，方形度提高，耐熱性也有改善。
[0020] 在推薦的實施方式中，所述稀土磁鐵用合金是將原料合金熔融液用帶材鑄件法， 以102°C /秒以上、104°C /秒以下的冷卻速度冷卻得到的。
[0021] 在推薦的實施方式中，所述粗粉碎為所述稀土磁鐵用合金吸氫破碎、得到粗粉的 工序，所述微粉碎為對所述粗粉氣流粉碎的工序。
[0022] 通過上述的工序，可以使得Mn分布均勻，燒結(jié)組織變得勻質(zhì)化，提高退磁曲線的 方形度。
[0023] 在推薦的實施方式中，所述的稀土磁鐵為Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵。
[0024] 在推薦的實施方式中，所述Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵為具有2~8微米的平均結(jié)晶粒 徑的Nd系燒結(jié)磁鐵。
[0025] 結(jié)晶晶界中Mn偏析導(dǎo)致的性能低下，對于結(jié)晶晶界多的、結(jié)晶粒徑小的磁鐵來說 顯然更為敏感，這是具有核發(fā)生型矯頑力發(fā)生機構(gòu)的Nd系燒結(jié)磁鐵的不可避免的問題點。 具有微小結(jié)晶的磁鐵的結(jié)晶晶界相多，容易受偏析元素的影響，也就是說，Mn元素的偏析帶 來的矯頑力（耐熱性）下降的影響較大。
[0026] 通常來說，會選用粒徑較小的粉末來制得磁鐵，燒結(jié)時晶粒成長，根據(jù)燒結(jié)條件和 融合程度，常見燒結(jié)磁鐵的結(jié)晶粒徑為10~20微米。
[0027] 制作具有平均結(jié)晶粒徑不滿2微米的細小組織的燒結(jié)磁鐵非常困難，這是由于， 制作Nd系燒結(jié)磁鐵的細粉粒徑在2微米以下，容易形成團聚，粉末成形性差，導(dǎo)致取向度和 Br急劇降低。另外，由于未充分提高壓胚密度，也會使磁通密度急劇降低，所以無法制出耐 熱性好的磁鐵。而具有平均結(jié)晶超過8微米的燒結(jié)磁鐵的結(jié)晶晶界量很少，Gd、Mn的復(fù)合 添加之后，提升矯頑力、耐熱性的效果也并不明顯，這是由于Mn偏析導(dǎo)致的矯頑力降低的 差值比較少，所以本發(fā)明的效果較少。對于具有2~8微米的平均結(jié)晶粒徑的Nd系燒結(jié)磁 鐵來說，通過GcUMn的復(fù)合添加，減少Mn的偏析，在提高居里溫度（Tc)、磁各向異性、Hcj的 同時，提高耐熱性能和磁體方形度。
[0028] 在推薦的實施方式中，T包括0.1 wt %~0.8wt %的Cu，適量Cu改善Mn在主相和 晶界的分配系數(shù)，使Mn在主相中的分布減少，增加在晶界中的分布，充分發(fā)揮Mn改善燒結(jié) 組織的效用。
[0029] 在推薦的實施方式中，T包括0.1 wt %~0.8wt %的Al，適量Al可增強燒結(jié)組織的 勻質(zhì)化，改善矯頑力和方形度。
[0030] 在推薦的實施方式中，1'包括0.3￥七％~2.〇￥七％的選自2廠￥、]?〇、211、63、他、511、 Sb、Hf、Bi、Ni、Ti、Cr、Si、S或P中的至少一種添加元素。
[0031] 在推薦的實施方式中，B的含量優(yōu)選為0· 8wt%~0· 92wt%。B的含量在0· 92wt% 以下之時，急冷合金片的結(jié)晶組織更容易制作，也更容易制作成細粉，然而，在B的含量小 于0. 8wt%之時，急冷合金片的結(jié)晶組織會變得過細，并混入非晶質(zhì)相，導(dǎo)致磁通密度Br降 低。
【附圖說明】
[0032] 圖1為實施例一中實施例3的EPM檢測圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0034] 以下實施例所獲得的燒結(jié)磁鐵均使用如下的檢測方式測定。
[0035] 磁性能評價過程：燒結(jié)磁鐵使用中國計量院的NIM-10000H型BH大塊稀土永磁無 損測量系統(tǒng)進行磁性能檢測。
[0036] 磁通衰減率的測定：燒結(jié)磁鐵置于120°C環(huán)境中保溫30min，然后再自然冷卻降溫 到室溫，再測量磁通，測量的結(jié)果和加熱前的測量數(shù)據(jù)比較，計算加熱前和加熱后的磁通衰 減率。
[0037] 磁鐵結(jié)晶平均粒徑測試：磁鐵放在激光金相顯微鏡下放大2000倍進行拍攝，拍攝 時檢測面與視場下邊平行。測量時，在視場中心位置畫一長度為146.5 μπι的直線，通過數(shù) 出通過直線的主相結(jié)晶個數(shù)，計算磁鐵的平均結(jié)晶平均粒徑。
[0038] 實施例一
[0039] 在原料配制過程：準(zhǔn)備純度99. 5%的Nd、純度99. 9%的Gd、工業(yè)用Fe-B、工業(yè)用 純Fe和純度99. 99 %的Mn，以重量百分比wt %配制。
[0040] 各元素的含量如表1所示：
[0041] 表1各元素的配比
[0042]
[0043]

[0044] 各序號組按照表1中元素組成進行配制，分別稱量、配制了 IOKg的原料。
[0045] 熔煉過程：每次取1份配制好的原料放入氧化鋁制的坩堝中，在真空感應(yīng)熔煉爐 中在10 2Pa的真空中以1500°C以下的溫度進行真空熔煉。
[0046] 鑄造過程：在真空熔煉后的熔煉爐中通入Ar氣體使氣壓達到5. 0萬Pa后，使用單 輥急冷法進行鑄造，以102°c /秒~IO4tC /秒的冷卻