一種帶有超細粉的釹鐵硼磁性材料及其製備方法
2023-10-17 14:16:29
專利名稱：一種帶有超細粉的釹鐵硼磁性材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及釹鐵硼永磁材料製造技術領域，具體地說是一種帶有超細粉的釹鐵硼磁性材料及其製備方法。
背景技術：
釹鐵硼磁性材料，作為稀土永磁材料發展的最新結果，由於其優異的磁性能而被稱為「磁王」。釹鐵硼磁性材料是釹、硼、鐵等的合金，又稱磁鋼。釹鐵硼具有極高的磁能積和矯頑力，同時高能量密度的優點使釹鐵硼永磁材料在現代工業和電子技術中獲得了廣泛應用，從而使儀器儀表、電聲電機、磁選磁化等設備的小型化、輕量化、薄型化成為可能。在燒結Nd-Fe-B生產過程中，制粉工序由於採用流化床對撞式氣流粉碎(磨粉)機，除正常粉料外還會產生2 3%的粒度較細的超細粉體(粒度彡2 μ m)，這些超細粉體的特點是:稀土含量較高、極易氧化燃燒、剩餘磁化強度不高，這些特點造成超細粉體在存放、使用上存在一定的危險和難度。因此，傳統方法是將超細粉點燃後形成氧化物存放，再利用化學方法進行處理。但若防氧化措施得當，超細粉體的氧化程度並不高，所以不應採用化學方法對其回收，我們研究在不改變原有工藝條件下，採用直接將超細粉體加入正常粉料的方法進行超細粉體的回收利用。雖然所製備出的稀土永磁體屬於低檔永磁體，但由於其有效的利用了生產過程中產生的附屬產品，因而其在實際的生產過程中具有節約稀土資源、保護環境、提高企業的綜合經濟效益等重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的在於提供一種帶有超細粉的釹鐵硼磁性材料及其製備方法，從而節約稀土資源，降低稀土永磁體的製造成本。本發明的目的是這樣實現的:它由以下的組份和重量百分比組成=Pr-Nd-Dy為24 26%，混合稀土(La-Ce)為 4 6%，B 為 L O L 1%，Al 為 0.5 L 0%, Cu 為 0.05
0.4%，餘量為Fe ；
本發明還包括:在上述的組份和重量百分比基礎上加入粒度< 2μπι的超細粉，其佔上述總重量的5 25%。本發明所述在上述的組份和重量百分比基礎上加入粒度< 2μπι的超細粉，其優選方案是佔上述總重量的15 20%。本發明所述的超細粉是通過氣流磨在制粉過程中產生的粒度< 2μπι較細的粉體。本發明所述利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料的製備方法，其特徵是:
①先採用SC-HD工藝製備釹鐵硼鱗片合金，其中Pr-Nd-Dy為24 26%，混合稀土(La-Ce)為 4 6%，B 為 L O L 1%，Al 為 0.5 L 0%, Cu 為 0.05 0.4%，餘量為 Fe ;真空度為3.0X KT1Pa下熔煉成厚度在0.25-0.35mm之間的薄片，該薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫2-4小時後加熱至550 650°C脫氫6 7小時，製備出粒度為60 80目的粗顆粒備用；
②上述的粗顆粒再由QLM-400型氣流磨在0.65-0.7MPa工作壓力下磨至平均粒度為
2.5 3.5μπι的細粉末；然後，在氬氣保護氛圍中，採用噴氣式法向所述細粉末中添加佔製成總量的5 25%的超細粉，並在混料機中均勻混合I 3小時；
③所述混合粉末在2.0 2.5Τ的取向場中壓製成50 100X50 100X50 IOOmm規格的生坯，該生坯再經冷等靜壓機使塊體更加緻密；經冷等靜壓機的生坯通過真空燒結爐在1050-1100°C及5.0X KT3Pa真空度下燒結；
本發明所述的超細粉是氣流磨在制粉過程中所產生的粒度< 2 μ m較細的粉體，並在混料機中均勻混合I 3小時所得到的。所述SC-HD屬本專業技術領域,其中，Strip Casting工藝(簡稱SC工藝)通過控制初晶ct -鐵析出的薄帶速凝法，即帶鑄法；HD (Hydrogen decrepition)工藝是:氫爆碎工藝；QLM工藝是氣流磨工藝。超細粉體的主要作用機理:
超細粉體的加入主要提高磁體的矯頑力、改善磁體的方形度，但磁體的剩磁有所降低，其主要作用機理為:(1)超細粉體的稀土含量為40-60%，主要成分為富稀土相，因此超細粉的加入對正常粉料的富稀土相進行了補充，使磁體的富稀土相增加，起到了強化晶界的作用，因而磁體的矯頑力有所提高；(2)由於超細粉體的粒度在2μπι以下，其晶粒比表面積大、缺陷少，因而其表面活性高、化學反應速度快、溶解度大，特別是矯頑力極高，使磁體燒結溫度降低且矯頑力增高；(3)超細粉中的富稀土相增加了磁體燒結過程中液相的流動性，使富稀土相均勻的包覆在主相晶粒周圍，從而抑制了磁體主相晶粒的長大，使燒結後主相晶粒大小均勻，宏觀上改善磁體的方形度；(4)超細粉中的富稀土相使整個磁體的釹鐵硼主相比例相對減少，進而磁體的剩磁有所降低。本發明具有如下優點:
1、本發明將氣流磨產生的超細粉體加入到正常粉料中製備釹鐵硼產品，適量的添加可以起到富稀土相的作用:防止產品稀土總量過低而氧化；對晶界起到強化作用提高矯頑力；燒結過程中抑制釹鐵硼晶粒長大，保證產品內部晶粒大小的均勻性，從而使產品的方形度有所改善。2、由於超細粉體的粒度在2μπι以下，其晶粒比表面積大、缺陷少，因而其表面活性高、化學反應速度快、溶解度大，特別是矯頑力極高，使磁體燒結溫度降低且矯頑力增高。3、本發明有效的將生產過程中產生的附屬物料一超細粉利用到常規產品中，這對節約稀土資源、保護環境、提高企業的綜合經濟效益等起到重要的現實意義。
圖1-1是不添加超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌 圖1-2、1-3、1-4、1-5是本發明添加不同比例超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌 圖2-1是不添加超細粉燒結後成品的磁化特性測試曲線；
圖2-2、2-3、2-4、2-5本發明添加不同比例超細粉燒結後成品的磁化特性測試曲線。
下面將通過實例對發明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發明其中的例子而已，並不代表本發明所限定的權利保護範圍，本發明的權利保護範圍以權利要求書為準。
具體實施例方式實施例1:
配置常規合金，原料的質量百分比組成為=Pr-Nd-Dy:25.5%，La-Ce:5%，B:1.0%，Fe:67.5%，Al:0.8%，Cu:0.2%，採用SC-HD工藝製備常規合金粗顆粒粉:在3.0X KT1Pa真空度下熔煉成厚度在0.25-0.35mm之間的薄片，該薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫3.0小時後加熱至600°C脫氫6.0小時，製備出粒度為60 80目的粗顆粒粉備用；
將氣流磨產生的超細粉在混料機中均勻混合1-3小時。將上述合金粗顆粒粉由QLM-400型氣流磨在0.7MPa工作壓力下磨至平均粒度為
3.0 3.5μπι的細粉末；然後，在氬氣保護氛圍中，採用噴氣式法按5% (wt%)比例向常規合金粉中添加上述製成總量的15 20%的超細粉，並在混料機中均勻混合2小時，製得混合粉料；
上述混合粉料在2.0 2.5T的取向場中壓製成50X 50X 50mm規格的生坯，該生坯再經冷等靜壓機使塊體更加緻密；經冷等靜壓機的生坯通過真空燒結爐在1050-1100°C及
5.0X10_3Pa真空度下燒結，並在450 550°C進行時效後，製得毛坯成品。與該實施例相關物質的參數如下:
從圖1-1是沒有添加超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌圖，以及圖2-1是沒有添加超細粉燒結後磁體的磁化特性測試曲線圖所示，從上述燒結後的釹鐵硼SEM形貌圖中可以看出:產品粒度約為15-20 μ m，晶粒分布不均勻且晶粒明顯長大，空隙較少，因此該產品雖然剩磁較高，但矯頑力明顯偏低；另外，表I中的編號I為所示的試驗數據。如圖所示，圖1-2中的顯微鏡(SEM)形貌圖為添加5% (wt%)比例超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌圖；圖2-2中的曲線為5% (wt%)比例超細粉添加量的磁化特性曲線，由表I試驗數據中編號2所示，與未添加超細粉曲線(圖1)相比:成品的矯頑力提高了 21.7%，方形度提高了 5.4%，剩磁則降低了 3.1%。實施例2:
與實施例1區別在於:超細粉的添加比例為10%，其他工藝路線同實施例1，試驗數據見表I。與該實施例相關的形貌圖與實施例1相似，略。如圖所示，圖1-3中的顯微鏡(SEM)形貌圖為添加10% (wt%)比例超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌圖；圖2-3中的曲線為10% (wt%)比例超細粉添加量的磁化特性曲線，由表I試驗數據中編號3所示，與未添加超細粉曲線相比:成品的矯頑力提高了 32.6%，方形度提高了 9.1%，剩磁則降低了 4.5%。實施例3:
與實施例1區別在於:超細粉的添加比例為15%，其他工藝路線同實施例1，試驗數據見表I。與該實施例相關的形貌圖與實施例1相似，略。
如圖所示，圖1-4中的顯微鏡(SEM)形貌圖為添加15% (wt%)比例超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌圖；圖2-4中的曲線為15% (wt%)比例超細粉添加量的磁化特性曲線，由表I試驗數據中編號4中所示，與未添加超細粉曲線相比:成品的矯頑力提高了 38.3%，方形度提高了 10.6%，剩磁則降低了 7.3%。實施例4:
與實施例1區別在於:超細粉的添加比例為20%，其他工藝路線同實施例1，試驗數據見表I。與該實施例相關的形貌圖與實施例1相似，略。如圖所示，圖1-5中的顯微鏡(SEM)形貌圖為添加20% (wt%)比例超細粉燒結後磁體的電子掃描顯微鏡(SEM)形貌圖；圖2-5中的曲線為20% (wt%)比例超細粉添加量的磁化特性曲線，由表I試驗數據中編號5所示，與未添加超細粉曲線相比:成品的矯頑力提高了 41.8%，方形度提高了 12.4%，剩磁則降低了 8.5%。實施例1至4試驗數據如表I所示:
權利要求
1.一種利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料，它由以下的組份和重量百分比組成:Pr-Nd-Dy 為 24 26%，混合稀土(La-Ce)為 4 6%，B 為 1.0 1.1%，Al 為 0.5 1.0%,Cu為0.05 0.4%,餘量為Fe ； 本發明還包括:在上述的組份和重量百分比基礎上加入粒度< 2μπι的超細粉，其佔上述總重量的5 25%。
2.根據權利要求1所述的利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料，其特徵是=Pr-Nd-Dy為24 26%，混合稀土(La-Ce)為 4 6%，B 為 L O L 1%，Al 為 0.5 L 0%, Cu 為 0.05 0.4%，餘量為Fe ； 本發明還包括:在上述的組份和重量百分比基礎上加入粒度< 2μπι的超細粉，其佔上述總重量的15 20%。
3.根據權利要求1或2所述的利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料，其特徵是:所述的超細粉是通過氣流磨在制粉過程中產生的粒度< 2 μ m較細的粉體。
4.一種利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料的製備方法，其特徵是: ①先採用SC-HD工藝製備釹鐵硼鱗片合金，其中Pr-Nd-Dy為24 26%，混合稀土(La-Ce)為 4 6%，B 為 L O L 1%，Al 為 0.5 L 0%, Cu 為 0.05 0.4%，餘量為 Fe ;真空度為3.0X KT1Pa下熔煉成厚度在0.25-0.35mm之間的薄片，該薄片在氫碎爐的反應釜內常溫吸氫2-4小時後加熱至550 650°C脫氫6 7小時，製備出粒度為60 80目的粗顆粒備用； ②上述的粗顆粒再由QLM-400型氣流磨在0.65-0.7MPa工作壓力下磨至平均粒度為2.5 3.5μπι的細粉末；然後，在氬氣保護氛圍中，採用噴氣式法向所述細粉末中添加佔製成總量的5 25%的超細粉，並在混料機中均勻混合I 3小時； ③所述混合粉末在2.0 2.5Τ的取向場中壓製成50 100X50 100X50 IOOmm規格的生坯，該生坯再經冷等靜壓機使塊體更加緻密；經冷等靜壓機的生坯通過真空燒結爐在1050-1100°C及5.0X KT3Pa真空度下燒結； 本發明所述的超細粉是氣流磨在制粉過程中所產生的粒度< 2 μ m較細的粉體，並在混料機中均勻混合I 3小時所得到的。
5.根據權利要求4所述的納米增韌釹鐵硼磁性材料的製備方法，其特徵是:在上述的組份和重量百分比基礎上加入粒度< 2 μ m的超細粉，其佔上述總重量的15 20%。
全文摘要
一種利用超細粉製備釹鐵硼磁性材料及其製備方法，本發明將氣流磨產生的超細粉體加入到由一定量Pr-Nd-Dy，混合稀土(La-Ce)，B，Al，Cu以及餘量為Fe的正常磁性粉料中製備釹鐵硼產品，適量的添加可以起到富稀土相的作用防止產品稀土總量過低而氧化；對晶界起到強化作用提高矯頑力；燒結過程中抑制釹鐵硼晶粒長大，保證產品內部晶粒大小的均勻性，從而使產品的方形度有所改善。由於超細粉體的粒度在2μm以下，其晶粒比表面積大、缺陷少，因而其表面活性高、化學反應速度快、溶解度大，特別是矯頑力極高，使磁體燒結溫度降低且矯頑力增高。
文檔編號H01F1/08GK103151132SQ20131011382
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者楊延華, 李嘉, 顏廷順 申請人:遼寧恆德磁業有限公司