專利名稱：：稀土永磁材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種稀土永磁體及其制造方法，特別是一種釹鐵朋永磁材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
：以往R-Fe-B系稀土永磁體主要采用單合金工藝，即R-Fe-B系合金的制備—制粉—取向成型—燒結(jié)。單合金制得的磁體微觀組織并不理想，通過改善磁體的微觀組織，可以使相同成分的磁體獲得更高的性能或相同性能的磁體含有更少的貴重元素。本發(fā)明涉及優(yōu)化磁體配方、改善生產(chǎn)工藝從而達到提高磁性能和節(jié)約稀土原材料的目的。在R-Fe-B磁體中對磁性能貢獻最大的鐵磁相是R2TMB相，該相被看作是主相，另外還存在一種富R相。在高性能R-Fe-B磁體中，由于R2TwB相比例的增加而使富R相的體積百分?jǐn)?shù)相對減少。在許多情況下，增加R2TwB相百分?jǐn)?shù)未必獲得高性能，因為富R相的局部不足沒有解決，在NdFeB磁體中富R相起著重要作用。(1)富R相具有低熔點，因此它在磁體生產(chǎn)工藝的燒結(jié)步驟中變成液相。所以富R相促使磁體的致密化，由此提高磁化強度。(2)在燒結(jié)以及時效處理過程中，富R相可以修復(fù)R2T"B相的晶格缺陷，這些缺陷很容易成為反向磁疇的成核點，成核點的減少可以使矯頑力增加。(3)由于富R相是非磁性的，所以富R相將主相相互隔開可以阻礙反向磁疇的長大，這樣可以使矯頑力增加?？傊?，當(dāng)富R相的分散不足以覆蓋主相的晶界時，在沒有被覆蓋的晶界上矯頑力的局部減小，從而影響到整塊磁體的磁性能。所以在富R相總量較低時如何解決富R相不足問題是制備高性能R-Fe-B磁體的關(guān)鍵問題。為了改善磁體的微觀結(jié)構(gòu)及磁性能，人們采用了雙合金混合法來生產(chǎn)R-Fe-B磁體，目前已經(jīng)取得了很大的成功。本發(fā)明是在此基礎(chǔ)上采用了主相合金與晶界物的混合來制備R-Fe-B磁體，晶界物為純金屬或金屬混合物，不需要熔煉。與單合金工藝相比，此制備方法的優(yōu)點是改善磁體結(jié)構(gòu)，提高磁體性能，而且達到了節(jié)約稀土元素的目的。與雙合金工藝相比，此工藝簡化了磁體的制備工序，同時在改善磁體結(jié)構(gòu)、提高磁體性能和節(jié)約稀土元素等方面也有所改善。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是采用主相速凝合金加晶界物的工藝制備稀土永磁體，解決了上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體為一種稀土永磁材料，包括速凝合金和晶界物，所述的晶界物為金屬Nd、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Cu、Sn、Zn中的一種或幾種，所述的晶界混合物占總重量的0.32%。此晶界物無需熔煉，直接將純金屬或金屬混合物氫破碎加氣流磨制粉，然后與主相速凝合金粉混合、成型、燒結(jié)即可，磁體的性能比傳統(tǒng)工藝同成分磁體有所改善。本發(fā)明的優(yōu)點在于省掉晶界物的熔煉工藝，直接制粉添加，節(jié)約了磁體的生產(chǎn)成本；可通過調(diào)節(jié)晶界物的添加比例來實現(xiàn)多種牌號磁體的生產(chǎn)，方便快捷，縮短了生產(chǎn)周期；對磁體的綜合磁性能也有所改善；晶界物中可以少加或不加稀土元素，節(jié)約了稀有資源，降低成本。作為優(yōu)選，所述的速凝合金為(Nd卜x-yDyxTby)aFe1(K)-a-b.eMbBc,M為Nb、V、Mo、W、Cr、Al、Ti、Zr、Cu、Ga中的一種或幾種，組分比滿足0《X《0.3原子%、0《y《0.1原子X、12《a《15原子X、0《b《3原子X、5《1《7原子％。本發(fā)明還提供了上述永磁材料的制備方法一種稀土永磁材料的制造方法，包括以下步驟A、制備速凝合金；B、采用氫破碎和氣流磨對速凝合金和晶界物分別制粉，速凝合金平均粒度35um，晶界物平均粒度為24wm;C、按比例將速凝合金和晶界物混合均勻，晶界物占總重的0.32%;D、在氧含量低于1原子％的環(huán)境中，將混合混合粉末在磁場中取向成型并進行冷等靜壓；E、將成型的磁粉芯在1030。C110(TC燒結(jié)15小時，然后在750。C950。C下一次退火310小時，在400。C68(TC下二次退火310小時。當(dāng)然上述合金為組成為(Nd卜x-yDyxTby)aFe跳a.b.eMbBc的合金，M為Nb、V、Mo、W、Cr、Al、Ti、Zr、Cu、Ga中的一種或幾種，組分比滿足0《x《0.3原子X、0《y《0.1原子X、12《a《15原子X、0《b《3原子X、5《b《7原子X。上述晶界物的成分為金屬Nd、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Cu、Sn、Zn中的一種或幾種。由于主相合金(Ndn-yDyxTby)Jewb.eMbBe的成分設(shè)計很接近化學(xué)計算的R2Fe^B成分，包晶反應(yīng)時容易有a-Fe形成。合金中的a-Fe會導(dǎo)致生產(chǎn)中制粉效率的下降和磁體性能下降。速凝工藝是通過提高凝固速度而使合金快速冷卻到包晶反應(yīng)溫度下抑制了a-Fe的析出。眾所周知，Dy2FewB和Tb2FewB比Nd2F^B具有更高的各向異性場和更低的飽和磁極化強度，采用Dy、Tb部分取代Nd可以有效提高磁體的Hcj但同時降低了磁體的Br。Dy、Tb的添加與否以及添加量是根據(jù)磁性能要求和原材料價格決定的，一般來說，Dy的添加量不超過稀土總量30%(原子百分比)，Tb的添加量不超過稀土總量10%(原子百分比)。在傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的磁體中，都不可避免的存在大量晶格缺陷及晶界富釹相局部不足現(xiàn)象，晶格缺陷將成為反向磁疇的形核點，富釹相的局部不足將使反向磁疇迅速長大，從而降低了磁體的矯頑力。晶界物的添加可以將主相隔開，彌補富釹相的局部不足，阻礙反向磁疇的長大，從而提高磁體的矯頑力。當(dāng)晶界物中含有金屬釹時，金屬釹還可以起到對晶格缺陷的修復(fù)作用，減少了反向磁疇的形核中心，也一定程度上提高了磁體的矯頑力。為了使晶界物在磁體中盡可能均勻分布，所以要將晶界物磨的很細，但粉末越細就越容易團聚和氧化，這對磁性能是不利的。通過實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用氫破碎工藝時，晶界物的平均粒度在24um時磁體的綜合性能比較好。氫破碎工藝殘留在金屬釹粉中的氫對釹粉可以起到了很好的防氧化作用，所以未發(fā)現(xiàn)平均粒度為2um的晶界物粉末有明顯氧化現(xiàn)象。相信隨著防氧化措施的改進釹粉可以磨的更細，磁體性能會更好。二級時效是人們常用的燒結(jié)釹鐵硼磁體的時效處理方法，可以去除晶界外延層以及燒結(jié)應(yīng)力。對于添加晶界物的磁體，晶界物的擴散以及修復(fù)晶格缺陷的過程需要更長的時間。實踐證明，二級時效分別需要3小時或更長的時間，否則，晶界物無法起到理想的作用。分別采用本發(fā)明工藝、單合金工藝和雙合金工藝制備相同成分的Nd-Fe-B磁體，性能列表見表l。表l不同工藝、相同成分磁體性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注單合金工藝采用速凝工藝制備一種成分的合金片一氫破碎+氣流磨制粉—取向成型一燒結(jié)。雙合金工藝采用速凝工藝制備兩種成分的合金片一將兩種合金片按一定比例混合一氫破碎+氣流磨制粉一取向成型一燒結(jié)。本發(fā)明工藝采用速凝工藝制備一種成分的合金片一采用氫破碎+氣流磨工藝對合金片和晶界物分別制粉一將磁粉與晶界物粉末按一定比例混合一取向成型一燒結(jié)。具體實施方式下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例1金屬釹(Nd)、Dy-Fe、金屬鋱(Tb)、Fe-B、Nb-Fe、Co、Al、Cu和Fe用來提供一種合金成分，該成分由28.5%(重量)的Nd，1%(重量)的Dy，0.5(重量)的Tb，1.00%(重量)的B，0.4%(重量)的Nb，1.00%(重量)的Co，0.20%(重量)的A1，0.10%(重量)的Cu和余量的Fe組成。將該原料在高頻真空感應(yīng)爐的氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛下熔煉。通過速凝法形成約0.30.5mm厚的合金片。將從鑄輥上分離下的高溫的合金片在高絕熱材料制的箱中保溫1小時。然后將該合金片裝入具有水冷結(jié)構(gòu)的箱中，以便將該帶急冷到室溫。在室溫下氫被吸收在所得的合金中，然后在56(TC從該合金中放出，利用吸放氫工程中的形變將合金破碎成0.5mm左右的合金粉末。通過氣流磨將氫破粗粉磨成平均顆粒直徑為34iim的磁體粉末。將金屬釹氫破碎成0.5mm左右的粉末，然后利用氣流磨將其磨成2.5ym的細粉。將金屬釹粉末按l比200的比例添加到前面的合金粉末中，混合均勻。在2T的磁場下，和5Mpa的壓力下將所得的粉末壓坯。將所得的壓坯在1060。C燒結(jié)3小時。然后以895°CX3小時和510°CX3小時進行二級時效處理。生產(chǎn)的磁體的磁性能示于表2。實施例2金屬釹(Nd)、Dy-Fe、金屬鋱(Tb)、Fe-B、Nb-Fe、Co、Al、Cu和Fe用來提供一種合金成分，該成分由27.5%(重量)的Nd，1.5%(重量)的Dy，1(重量)的Tb，1.00%(重量)的B，0.4%(重量)的Nb，1.00°%(重量)的Co，0.20%(重量)的A1，0.10%(重量)的Cu和余量的Fe組成。將該原料在高頻真空感應(yīng)爐的氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛下熔煉。通過速凝法形成約0.30.5mm厚的合金片。將從鑄輥上分離下的高溫的合金片在高絕熱材料制的箱中保溫1小時。然后將該合金片裝入具有水冷結(jié)構(gòu)的箱中，以便將該帶急冷到室溫。在室溫下氫被吸收在所得的合金中，然后在56(TC從該合金中放出，利用吸放氫工程中的形變將合金破碎成0.5mm左右的合金粉末。通過氣流磨將氫破粗粉磨成平均顆粒直徑為34um的磁體粉末。將金屬釹氫破碎成0.5mm左右的粉末，然后利用氣流磨將其磨成2.5ixm的細粉。將金屬釹粉末按1比150的比例添加到前面的合金粉末中，混合均勻。在2T的磁場下，和5Mpa的壓力下將所得的粉末壓坯。將所得的壓坯在1060。C燒結(jié)3小時。然后以895X:X3小時和51(TCX3小時進行二級時效處理。生產(chǎn)的磁體的磁性能示于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種稀土永磁材料，包括速凝合金和晶界物，所述的晶界物為金屬Nd、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Cu、Sn、Zn中的一種或幾種，所述的晶界物占總重量的0.3～2％，所述的晶界物是單質(zhì)金屬粉或者金屬粉的混合物。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于所述的速凝合金為:(Nd卜x-yDyxTby)aFe100+b《MbBc，M為Nb、V、Mo、W、Cr、Al、Ti、Zr、Cu、Ga中的一種或幾種，組分比滿足0《x《0.3原子X、0《y《0.1原子X、12《a《15原子％、0《b《3原子X、5《b《7原子X。3、一種稀土永磁材料的制造方法，包括以下步驟A、制備速凝合金；B、采用氫破碎和氣流磨對速凝合金和晶界物分別制粉，速凝合金平均粒度35um，晶界物平均粒度為24um;C、按比例將速凝合金和晶界物混合均勻，晶界物占總重的0.32%;D、在氧含量低于1原子％的環(huán)境中，將混合混合粉末在磁場中取向成型并進行冷等靜壓；E、將成型的磁粉芯在1030。C1100。C燒結(jié)15小時，然后在75(TC950'C下一次退火310小時，在400。C68(TC下二次退火310小時。全文摘要本發(fā)明涉及一種稀土永磁體及其制造方法，特別是一種釹鐵硼永磁材料及其制造方法。稀土永磁體包括速凝合金和晶界物，所述的晶界物為金屬Nd、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Cu、Sn、Zn中的一種或幾種，所述的晶界混合物占總重量的0.3～2％。此晶界物無需熔煉，直接將純金屬或金屬混合物氫破碎加氣流磨制粉，然后與主相速凝合金粉混合、成型、燒結(jié)即可，磁體的性能比傳統(tǒng)工藝同成分磁體有所改善。本發(fā)明省掉晶界物的熔煉工藝，直接制粉添加，節(jié)約了磁體的生產(chǎn)成本。文檔編號C22C1/04GK101266855SQ20071030529公開日2008年9月17日申請日期2007年12月29日優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日發(fā)明者郝忠彬申請人:橫店集團東磁股份有限公司