一種高性能稀土－鐵－硼系燒結永磁體的製備方法

2023-05-26 19:13:56

一種高性能稀土－鐵－硼系燒結永磁體的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高性能稀土－鐵－硼系燒結永磁體的製備方法，包括步驟：①釹鐵硼合金吸氫破碎、氣流磨製粉；②磁控濺射輕稀土元素到磁粉；③取向成型得到壓坯，壓坯再經過冷等靜壓處理；④處理後的壓坯經真空燒結兩級回火處理。本發明在製備釹鐵硼Nd-Fe-B合金粉末的基礎上利用磁控濺射方法將輕稀土元素濺射到氣流磨微粉表面，輕稀土元素作為晶間液相，修復受損的晶界邊緣，使晶界更光滑，晶界結構的優化，磁體具有了更好的磁性能。本發明中，晶界輕稀土元素液相均勻分布並包裹主相，起去交換耦合作用，克服了雙合金法富稀土液相在晶界中分布不均勻對磁體性能的影響，提高了矯頑力。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明提供了一種稀土一鐵一硼系高性能燒結永磁體的製備方法，屬於磁性材料 領域。 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法

【背景技術】
[0002] 燒結稀土一鐵一硼（Re-Fe-B)系燒結永磁體(釹鐵硼Nd-Fe-B是其典型代表）是 目前磁性能最好的永磁材料，具有高剩磁（Br)、高矯頑力（Hej)、高磁能積（BH)max特點，是 計算機、信息產業、交通等高新【技術領域】的核心功能器件，已成為高新技術、新興產業的重 要物質基礎。製造高性能磁體，首先是成分中具有高體積分數的稀土一鐵一硼主相，其次 是晶界間的富稀土相均勻充分分布，有良好的晶間結構。目前，研發高性能磁體的基本方法 是：熔煉高體積分數釹鐵硼合金成分，制粉時添加富稀土相進入晶界，改善晶界結構。雙合 金法是目前製備高性能磁體的常用方法：分別熔煉主輔合金(主合金成分具有高體積分數， 輔合金成分基本是富稀土相)，主合金粉碎後與輔合金液相（液相有微米級和納米級尺寸） 混料燒結，通過主輔合金成分、配比的改變來實現對主相合金顆粒晶界的修飾，如中國專利 200510049962. 7提出的"晶界相中添加納米氧化物提高燒結釹鐵硼矯頑力方法"。雙合金 法添加的輔相富稀土相，特別是納米級的富稀土液相,通過轉動或滾動等機械方式與主相 合金成分混合，富稀土相存在團聚象限，在微粉中分布的不均勻。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的在於提供一種高性能燒結釹鐵硼磁體的製備方法。
[0004] 為了實現上述發明目的，採用下述技術方案： 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，包括下述步驟： ① 、取釹鐵硼合金，氫碎爐中吸氫破碎、高溫脫氫處理，氫碎粉中加入燒結釹鐵硼永磁 體製備常用的助劑，在氮氣或氬氣氣氛下密封混合，再經氣流磨製粉製得磁粉； ② 、將氣流磨混合後的磁粉置於磁控濺射的滾動樣品臺上，以輕稀土元素中的一種或 多種的合金做靶材，在氬氣氣氛中將靶材中輕稀土元素濺射到樣品臺上隨重力下落的磁粉 上，得到表面濺射有輕稀土元素的釹鐵硼粉末； ③ 、將上述釹鐵硼粉末在取向磁場中取向成型得到壓坯，壓坯再經過冷等靜壓處理； ④ 、冷等靜壓處理後的壓坯經真空燒結、兩級回火處理，製成磁體。
[0005] 所述輕稀土元素包括鐠Pr、釹Nd、鑭La、鋪Ce。
[0006] 進一步的，步驟①氫碎爐高溫脫氫處理溫度520-580°C為佳。
[0007] 作為優選，步驟①製得磁粉平均粒度為2-7 μ m。
[0008] 進一步的，步驟②輕稀土元素溉射層厚度在10_50nm，優選15-40 nm。
[0009] 進一步的，步驟③取向磁場強度1. 0-2. 0T。
[0010] 作為優選，步驟③冷等靜壓處理壓力為150-200MPa。
[0011] 進一步的，步驟④在1030°C-1130°C下真空燒結4-6小時，890°C-910°C-級回 火處理2-4小時、450°C -600°C二級回火處理4-6小時。
[0012] 步驟②中所述所述助劑包括釹鐵硼生產用防氧化劑、潤滑劑，其用量一般為釹鐵 硼合金質量的0. 1?2. 0%。，所述助劑還包括佔釹鐵硼合金質量0. 1?2. 0%的汽油。
[0013] 本發明中所述釹鐵硼合金包括：鑄錠合金或速凝鑄片合金，其可購自如安徽大地 熊新材料股份有限公司、安徽包鋼稀土永磁合金製造有限責任公司等專業的釹鐵硼合金生 產企業，或者其也可通過常規的釹鐵硼速凝鑄片合金製備工藝如在真空感應熔煉爐中熔煉 得到。
[0014] 所述合金成分重量百分組成可以為MeQxPyR z，其中29彡c彡33,63彡X彡66， 0· 98彡y彡1. 1，0彡z彡1，M為Pr、Nd、Dy、Tb元素中的一種或多種，Q為Fe、Co元素一種 或兩種，P為B元素，R為Al、Nb、Cu、Ga元素的一種或多種。
[0015] 本發明在製備釹鐵硼Nd-Fe-B合金粉末的基礎上利用磁控濺射方法將輕稀土元 素濺射到氣流磨微粉表面，輕稀土元素作為晶間液相，修復受損的晶界邊緣，使晶界更光 滑，晶界結構的優化，磁體具有了更好的磁性能。本發明中，晶界輕稀土元素液相均勻分布 並包裹主相，起去交換耦合作用，克服了雙合金法富稀土液相在晶界中分布不均勻對磁體 性能的影響，提高了矯頑力。

【具體實施方式】
[0016] 下述實施例是對於本
【發明內容】
的進一步說明以作為對本發明技術內容的闡釋，但 本發明的實質內容並不僅限於下述實施例所述，本領域的普通技術人員可以且應當知曉任 何基於本發明實質精神的簡單變化或替換均應屬於本發明所要求的保護範圍。
[0017] 實施例1 ① 、熔煉製備成分為 30. 3NdO. 9Dy 66. 5Fe 1. 0B 0· 2Nb 0· 8Co 0· lCu 0· 2Ga(質量百分 t匕）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理後，氫碎粉中添加防氧 化劑0.5%。（重量百分比）（防氧化劑為太原佳磁有限公司市售產品)、潤滑劑0.3%。（重量 百分比）（潤滑劑為天津悅聖新材料研究所市售產品)、汽油1. 2%，在氮氣保護下的密封罐中 混合，再經氣流磨製粉成微粉，微粉平均粒度為3. 5um ; ② 、將氣流磨混合後的微粉(罐裝)，置於磁控濺射的滾動樣品臺上，金屬釹Nd做靶材， 磁控濺射系統抽真空後，在氬氣氛圍中將靶材中釹濺射到樣品臺內隨重力下落的磁粉上， 磁粉表面濺射金屬釹Nd厚度在15nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經壓力為180MPa冷等靜壓壓製成坯料； ④ 、壓坯在1050°C真空燒結5小時，再經900°C -級回火3小時和480°C二級回火處理 5小時，製成磁體； 經過上述工藝製造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達到剩磁Br 13. 75KGs、內秉矯 頑力Hcj 16. 42K0e ;而相同成分下，氣流磨後添加 PrNd納米粉工藝製備的磁體剩磁Br 13.74KGs、內秉矯頑力Hcj 15.50K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力0.92K0e，效果明顯。
[0018] 實施例2 ①、熔煉製備成分為 28. 8Pr3. 2Dy 65. 4Fe 1. 0B 0. 3Nb 1. OCo 0. lCu 0. 2A1 (質量百分 t匕）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理後，氫碎粉中添加防氧 化劑0.8%。（重量百分比)、汽油1.6%，在氮氣保護下的密封罐中混合，再經氣流磨製粉成微 粉，微粉平均粒度為2. Sum; ② 、將氣流磨混合後的微粉(罐裝)，置於磁控濺射的滾動樣品臺上，金屬鐠Pr做靶材， 磁控濺射系統抽真空後，在氬氣氛圍中將靶材中金屬鐠Pr濺射到樣品臺內隨重力下落的 磁粉上，磁粉表面濺射鐠Pr厚度在25nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經壓力為180MPa冷等靜壓壓製成坯料； ④ 、壓坯在1058°C真空燒結5小時，再經900°C -級回火3小時和470°C二級回火處理 5小時，製成磁體； 經過上述工藝製造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達到剩磁Br 12. 75KGs、內秉矯 頑力Hcj 22. 42KOe ;而相同成分下，氣流磨後添加 PrNd納米粉工藝製備的磁體剩磁Br 12. 76KGs、內秉矯頑力Hcj 23. 50K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力1. 08K0e，磁體更能適 應高溫的使用要求。
[0019] 實施例3 ① 、熔煉製備成分為 30. 2(PrNd)0. 3Tb 67. 15Fe 1. 0B 0· 15Nb 0· 9Co 0· lCu 0· 2Ga(質 量百分比）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理後，氫碎粉中添 加防氧化劑1. 2%。（重量百分比)、潤滑劑0. 5%。（重量百分比)、汽油1. 8%，在氮氣保護下的 密封罐中混合，再經氣流磨製粉成微粉，微粉平均粒度為3. Oum ; ② 、將氣流磨混合後的微粉(罐裝)，置於磁控濺射的滾動樣品臺上，稀土鐠釹PrNd合金 (重量百分比成分：65Pr 35Nd)做靶材，磁控濺射系統抽真空後，在氬氣氛圍中將靶材中鐠 釹濺射到樣品臺內隨重力下落的磁粉上，磁粉表面濺射鐠釹厚度在40nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經壓力為180MPa冷等靜壓壓製成坯料； ④ 、壓坯在1045°C真空燒結5小時，再經900°C -級回火3小時和490°C二級回火處理 5小時，製成磁體； 經過上述工藝製造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達到剩磁Br 14. 15KGs、內秉 矯頑力Hcj 14. 20K0e ;而相同成分下，氣流磨添加 PrNd納米粉工藝製備的磁體剩磁Br 14. 14KGs、內秉矯頑力Hcj 13. 42K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力0· 78K0e。
[0020] 實施例4 ① 、熔煉製備成分為27. 5La4. 65. 2Fe 1. 0B 0· INb 1. 5Co 0· 2Cu (質量百分比）釹 鐵硼鑄錠，經氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理後，氫碎粉中添加防氧化劑0. 9%。（重量百分 比)、汽油1. 8%，在氮氣保護下的密封罐中混合，再經氣流磨製粉成微粉，微粉平均粒度為 4. Oum ； ② 、將氣流磨混合後的微粉(罐裝)，置於磁控濺射的滾動樣品臺上，稀土金屬鑭La做靶 材，磁控濺射系統抽真空後，在氬氣氛圍中將靶材中鑭La濺射到樣品臺內隨重力下落的磁 粉上，磁粉表面濺射鑭厚度在40nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮氣保護方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經壓力為180MPa冷等靜壓壓製成坯料； ④ 、壓坯在1125°C真空燒結5小時，再經900°C -級回火3小時和460°C二級回火處理
【權利要求】
1. 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，包括下述步驟： ① 、取釹鐵硼合金，氫碎爐中吸氫破碎、高溫脫氫處理，氫碎粉中加入燒結釹鐵硼永磁 體製備常用的助劑，在氮氣或氬氣氣氛下密封混合，再經氣流磨製粉製得磁粉； ② 、將氣流磨混合後的磁粉置於磁控濺射的滾動樣品臺上，以輕稀土元素中的一種或 多種的合金做靶材，在氬氣氣氛中將靶材中輕稀土元素濺射到樣品臺上隨重力下落的磁粉 上，得到表面濺射有輕稀土元素的釹鐵硼粉末； ③ 、將上述釹鐵硼粉末在取向磁場中取向成型得到壓坯，壓坯再經過冷等靜壓處理； ④ 、冷等靜壓處理後的壓坯經真空燒結、兩級回火處理，製成磁體。
2. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於，步 驟①氫碎爐高溫脫氫處理溫度520-580°C。
3. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於，步 驟①製得磁粉平均粒度為2-7 μ m。
4. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於，步 驟②所述輕稀土元素濺射層厚度在10_50nm。
5. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於，步 驟③取向磁場強度1.0-2. 0T。
6. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於，步 驟③冷等靜壓處理壓力為150-200MPa。
7. 如權利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結永磁體的製備方法，其特徵在於， 步驟④在1030°C -1130°C下真空燒結4-6小時，890°C -910°C-級回火處理2-4小時、 450°C _600°C二級回火處理4-6小時。
【文檔編號】H01F41/02GK104124052SQ201410356472
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】周志國, 黃秀蓮, 陳靜武, 沈炯, 衣曉飛, 熊永飛 申請人:安徽大地熊新材料股份有限公司