一種優化成分配比製備高矯頑力稀土永磁薄帶的方法與流程
2023-05-17 08:45:46
本發明涉及稀土永磁材料，具體是一種優化成分配比製備高矯頑力稀土永磁薄帶的方法。
背景技術：
第三代Nd2Fe14B基稀土永磁材料1984年發現以來，釹鐵硼永磁材料具有優異的磁性能，廣泛應用於電子、電力機械、醫療器械、玩具、包裝、五金機械、航天航空等領域，較常見的有永磁電機、揚聲器、磁選機、計算機磁碟驅動器、磁共振成像設備儀表等。釹鐵硼永磁材料是以金屬間化合物Re2Fe14B為基礎的永磁材料。主要成分為稀土元素釹 (Nd）、鐵（Fe）、硼（B）。其中稀土元素主要為釹（Nd），為了獲得不同性能可用部分鏑（Dy）、鐠（Pr）等其他稀土金屬替代，然而，隨著科技的進步，對Nd-Fe-B永磁體在不同條件下的應用的要求更加嚴格，特別對其矯頑力的提高更是成為研究的重點。大量的研究表明，利用重稀土Dy，Tb部分替代Nd矯頑力可以有明顯的改善。然而，重稀土價格較貴，導致生產成本較高，不利於在工業上的發展。另一方面，隨著稀土Nd、Dy、Pr的不斷開採，導致含量逐漸減少。目前，尋找一種低成本並保持高矯頑力的永磁體已成為研究的重點。由於輕稀土元素Ce的含量在地殼中較高，通過Ce取代部分Nd 用於稀土永磁體的生產中，有助於實現成本控制，加強企業競爭力，平衡稀土利用率。
目前，稀土Nd-Fe-B永磁體的製備方法主要有燒結法和粘結法兩種。燒結法是通過一定的制粉工藝得到磁粉，在磁場中取向成型，在壓機中壓成毛坯，然後燒結成型得到永磁體。粘結法也是通過一定製粉工藝得到磁粉，將磁粉與粘結劑混合成型，經過固化處理後得到永磁體。而所有的制粉前的薄帶均由熔體快淬的方法製成。
綜上考慮，應用輕稀土Ce取代部分Nd ，並調節成分配比，使其具有高矯頑力的稀土永磁體有著廣闊的發展前景和應用價值。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種，優化成分配比，能提高稀土永磁矯頑力，提高輕稀土Ce的利用率，為工業生產提供高矯頑力的合金薄帶永磁材料及其製備方法。
為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現的：
一種優化成分配比製備高矯頑力稀土永磁薄帶的方法，包括下述步驟：
（1）根據化學分子通式 (CexNd1-x)19.0Fe71.5B9.5稱量製備稀土永磁薄帶的原料Nd，Ce，Fe，B，式中x、1-x為原子數，所述原料以原子百分比計，稀土Ce的原子百分比為x*19.0，稀土Nd的原子百分比為(1-x)*19.0，Fe的原子為71.5，B的原子百分比為9.5；
（2）將稱得的原料在真空電弧爐中進行4~5次熔煉，並保證熔煉後的燒損率小於1%，製得成分相對均勻的母合金；
（3）將熔煉得到的母合金置於真空環境中退火12天，退火溫度為600℃至950℃，然後在冰水中急冷；
（4）將步驟（3）得到的母合金去除氧化皮，再破碎成小塊；
（5）將破碎後的母合金小塊裝入下端開口切孔徑為0.7mm~1.0mm的石英管中，在真空快淬設備中，用惰性氣體進行保護，採用高頻感應線圈加熱使合金融化，待合金完全熔融後，在氬氣壓力作用下，母合金經石英管底部的噴嘴噴射到旋轉的銅輥上，銅輥表面速度為29.5 m/s，得到高矯頑力稀土永磁薄帶。
所述稀土永磁薄帶的矯頑力為19.63kOe至22.94kOe。
本發明公開了一種優化成分配比製備高矯頑力稀土永磁薄帶的方法，工藝簡單，成分配比新穎，用於稀土永磁薄帶的生產，較傳統的成分配比具有更高的矯頑力，而且將部分Ce替代Nd元素後亦能達到較高的矯頑力，可平衡輕稀土的利用率，降低稀土永磁材料生產的成本。
附圖說明
圖1為實施例1的 M-H圖；
圖2為實施例2的 M-H圖。
具體實施方式
下面將結合具體實施例和附圖對本發明內容作進一步的說明，但不是對本發明的限定。
實施例1
製備高矯頑力Nd19.0Fe71.5B9.5合金薄帶永磁材料，包括下述步驟:
（1）根據化學分子式Nd19.0Fe71.5B9.5按原子百分比稱量純度為99.99％的Nd，Fe，B 三種元素原料，將稱得的原料放入真空電弧熔煉爐中，並讓氬氣作為保護氣體，抽真空後利用電弧使原料融化，並將其反覆熔煉5次以後獲得成分均勻的Nd9.0Fe71.5B9.5母合金；
（2）將獲得的Nd19.0Fe71.5B9.5母合金置於真空石英管中，再放入退火爐中，以每分鐘5℃的速度升為800℃後，保溫1小時，再以每分鐘5℃的速度升為950℃，保溫12天，然後再水中急冷；
（3）將步驟（2）得到的Nd19.0Fe71.5B9.5母合金去除氧化皮後破碎成小塊；
（4）將破碎後的Nd19.0Fe71.5B9.5母合金小塊裝入下端開口切孔徑為0.7mm~1.0mm的石英管中，在真空快淬設備中，用惰性氣體進行保護，抽真空至3×10-3Pa後，採用高頻感應線圈加熱使合金融化，待合金完全熔融後，在氬氣壓力作用下，母合金經石英管底部的噴嘴噴射到旋轉的銅輥上，銅輥表面速度為29.5m/s，製得Nd19.0Fe71.5B9.5合金薄帶永磁材料。
參照圖1，本實施例1製得的Nd19.0Fe71.5B9.5合金薄帶，其矯頑力為22.94 kOe。
實施例2
製備高矯頑力(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5合金薄帶永磁材料，包括下述步驟:
（1）根據化學分子式(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5按原子百分比稱量純度為99.99％的Nd，Ce，Fe，B 四種元素原料，將稱得的原料放入真空電弧熔煉爐中，並讓氬氣作為保護氣體，抽真空後利用電弧是原料融化，並將其反覆熔煉5次以後獲得成分均勻的(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5母合金；
（2）將獲得的(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5母合金置於真空石英管中，再放入退火爐中，以每分鐘5℃的速度升為800℃後，保溫1小時，再以每分鐘5℃的速度升為950℃，保溫12天，然後再水中急冷；
（3）步驟（2）得到的(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5母合金去除氧化皮後破碎成小塊；
（4）將破碎後的(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5母合金小塊裝入下端開口切孔徑為0.7mm~1.0mm的石英管中，在真空快淬設備中，用惰性氣體進行保護，抽真空至3×10-3Pa後，採用高頻感應線圈加熱使合金融化，待合金完全熔融後，在氬氣壓力作用下，母合金經石英管底部的噴嘴噴射到旋轉的銅輥上，銅輥表面速度為29.5m/s，製得(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5合金薄帶永磁材料。
參照圖2，本實施例2製得的(Ce0.1Nd0.9)19.0Fe71.5B9.5合金薄帶，其矯頑力為19.60kOe。