專利名稱：：電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁材料及其制造方法，尤其是涉及電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法。該產(chǎn)品可在信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)電一體化、汽車、摩托車、冶金礦山設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、油田設(shè)備、紡織機(jī)械、家用電器等采用高性能稀土永磁電機(jī)的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：釹鐵硼是目前世界上磁性最強(qiáng)的永磁材料，由"磁王"之美譽(yù)，釹鐵硼永磁材料問世20余年來，由于它具有磁性能高、體積小、重量輕、應(yīng)用范圍廣、原材料豐富、價格比其他稀土類永磁材料便宜等一系列優(yōu)點，因而在世界范圍內(nèi)得到很快的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于電子、通訊、電機(jī)、汽車、醫(yī)療、家用電器、磁選等各行各業(yè)。正如文獻(xiàn)《釹鐵硼中微量元素Ga和Nb的測定》(現(xiàn)代測量和實驗室管理2007年第二期)、《高性能燒結(jié)Nd—Fe—B磁體關(guān)鍵制造技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用》(湖南冶金2006年第三期)和《我國燒結(jié)釹鐵硼永磁體的高速發(fā)展》(上海有色金屬2006年第四期)所說，釹鐵硼作為第三代稀土永磁材料，近幾年在科研生產(chǎn)及應(yīng)用方面都得到了持續(xù)高速發(fā)展，我國產(chǎn)量已占到了世界總額的大部分。隨著其性能的不斷提高，近年來出現(xiàn)了一些新的應(yīng)用。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料20余年的發(fā)展時間，合理選擇關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)高磁能積、高矯頑力或高綜合磁性能產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)，提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性與一致性，改善產(chǎn)品的耐蝕性與熱穩(wěn)定性，同時降低產(chǎn)品制造成本，一直是國內(nèi)外燒結(jié)釹鐵硼磁體行業(yè)的努力方向。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料是以鐠釹(32%)、鐵(64%)、硼(1%)等為基本原材料，少量添加鏑、鋱、鈷、鈮、鎵、鋁等元素，應(yīng)用粉末冶金工藝制造的一種鐵基永磁材料。眾所周知，電機(jī)是以磁場為媒介進(jìn)行電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械。磁場可以由電流勵磁產(chǎn)生，也可以由永磁體產(chǎn)生。但一般的永磁體，由于磁能密度低，因而所建立的能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場強(qiáng)度也較低，所以只能制造一些容量小的永磁電機(jī)，如目前大量生產(chǎn)的鐵氧體永磁電機(jī)。高性能稀土永磁材料，特別是釹鐵硼永磁問世后，情況發(fā)生了重大變化。高性能釹鐵硼磁體產(chǎn)生的磁場，不僅可以達(dá)到電流勵磁所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，而且還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電流勵磁，因而可以制造出數(shù)千kW的大中型電機(jī)。高性能稀土永磁電機(jī)是許多新技術(shù)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。它與電力電子技術(shù)和微電子控制技術(shù)相結(jié)合，可以制造出各種性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品，如數(shù)控機(jī)床，加工中心，柔性生產(chǎn)線，機(jī)器人，電動車，高性能家用電器，計算機(jī)等等。稀土永磁電機(jī)最顯著的性能特點是輕型化、高性能化、高效節(jié)能。采用稀土永磁體可以明顯減輕電機(jī)重量，縮小體積。電機(jī)用的釹鐵硼稀土永磁材料一般要求滿足一定的溫度系數(shù)要求，為滿足電機(jī)工作的溫升環(huán)境，需要的釹鐵硼材料具有較高的矯頑力，目前多數(shù)企業(yè)要求的料為SH以上?，F(xiàn)有技術(shù)中大多使用鐠、釹和鏑、鋱等原材料生產(chǎn)電機(jī)用的釹鐵硼永磁材料，為了達(dá)到SH以上性能，傳統(tǒng)的制造方法是在材料中添加重稀土如鏑、鋱等。但鐠、釹和鏑、鋱隨著市場需求的增加價格猛漲，特別是鏑、鋱的價格十分昂貴導(dǎo)致了釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)廠家成本的增加。這些重稀土的添加在提高了材料的矯頑力同時，大大增加了材料的成本，在經(jīng)濟(jì)上難以滿足客戶的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，而提供一種磁性能高、生產(chǎn)成本大幅度降低的電機(jī)用釹鐵硼永磁體，通過使用廉價的釓、鈥取代高價的鐠、釹、鏑、鋱生產(chǎn)高性能的釹鐵硼永磁體能大大降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的另一目的是提供上述電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，以保證在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的情況下生產(chǎn)出電機(jī)用高性能的釹鐵硼永磁體產(chǎn)品，提升企業(yè)的競爭力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明電機(jī)用釹鐵硼永磁體采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)。本發(fā)明電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份包含鐠釹、軋、鈥、鏑、硼、銅、鋁、鐵，各組份含量(重量)范圍為鐠釹(PrNd)24%—28%;軋(Gd)0.5%—7%;鈥(Ho)1%—5%;鏑(Dy)0—6%;硼(B)0.9%—1.1%;銅(Cu)0.1%—0.15%;鋁(Al)0.2%—1.2%;鐵(Fe)62.35%—66.5%。所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份中還可包含鈷(Co)、鈮(Nb)，鈷(Co)、鈮(Nb)含量(占總重量)范圍為鈷(Co)0.2%-1.5%，鈮(Nb)0.2%-0.8%。加入鈷(Co)、鈮(Nb)的目的是為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的磁性能。所述釓(Gd)的適宜含量為1%-3%，所述鈥(Ho)的適宜含量亦為1%-3%。軋(Gd)、鈥(Ho)的加入量過小，則難以達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的，加入量過大，則影響產(chǎn)品的磁性能。本發(fā)明還提供了電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，它是按以下工藝、步驟進(jìn)行1)配料工序按照以下組份含量(重量)鐠釹(PrNd)24%—28%、軋(Gd)0.5%—7%、鈥(Ho)1%—5%、鏑(Dy)0—6%、硼(B)0.9%—1.1%、銅(Cu)0.1%—0.15%、鋁(Al)0.2%—1.2%、鐵(Fe)62.35%一66.5%進(jìn)行配料；配料中還可包含鈷(Co)0.2%-1.5%，鈮(Nb)0.2%-1°/。。2)熔煉工序?qū)⑴淞戏湃肴蹮挔t中熔煉，真空度控制在5Xl(T2Pa±10%;3)制粉工序經(jīng)過均勻化的鋼錠通過粗破碎、中破碎、氣流磨制成粒度為3.6um—4.2um的釹鐵硼粉末，此過程中注意控制氧含量在50ppm以下。4)成型工序在成型車間的稱粉箱中稱取計算好的粉料壓制成坯塊，經(jīng)過等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)。成型工序過程中要特別注意控制氧含量在200ppm以下。5)燒結(jié)工序?qū)褐坪玫呐鲏K經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)制度為1080。C士20。C)/(3.5-4.5h)+920°C±20°C/(2.5_3.5h)+(530。C士30。C)/(3.5-4.5h)，真空度控制在3X10—2Pa±10%。6)磨加工工序?qū)Y(jié)出來的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。為進(jìn)一步提高釹鐵硼材料的矯頑力，在制粉工序的氣流磨之前還可再加入0.2%-1.0%的稀土氧化鏑，用于提高材料的矯頑力。經(jīng)過上述的生產(chǎn)步驟生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)相同牌號的性能標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案后具有以下積極效果(1)本發(fā)明采用使用廉價的釓、鈥取代高價的鐠、釹、鏑、鋱等稀土金屬，并在制粉過程中加入適量的氧化鏑，通過生產(chǎn)上的工藝控制、降低生產(chǎn)成本，可以生產(chǎn)出適應(yīng)不同電機(jī)要求的釹鐵硼永磁材料，達(dá)到適應(yīng)市場，降低成本，增強(qiáng)競爭力的效果。(2)從原理上說，用釓取代鐠和釹，用鈥取代鏑和鋱，相應(yīng)生成釓鐵硼和鈥鐵硼相，新相的生成在剩磁上影響較大，但通過適當(dāng)增加鐵、鋁、鈮等含量以及進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜〈壤梢詮浹a(bǔ)這方面的不足。由于釓、鈥和鐠釹、鏑相比有較大的價格優(yōu)勢，因此可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本，至于產(chǎn)品性能，只要確定好適當(dāng)?shù)娜〈壤凸に嚄l件，就能超過或保持產(chǎn)品的原有性能。(3)在制粉過程中以氧化鏑粉末的形式二次加入鏑，和在配料中加入金屬鏑同樣具有提高磁體矯頑力的效果，考慮到熔煉過程的稀土金屬氧化、揮發(fā)等損失，此階段加入氧化鏑對提高矯頑力比前者更有優(yōu)勢，并且操作方便、簡單。(4)對于目前的生產(chǎn)企業(yè)自身生產(chǎn)設(shè)備不先進(jìn)，可以采用此生產(chǎn)工藝技術(shù)，生產(chǎn)的釹鐵硼永磁材料，和不用釓、鈥相比較，獲得同樣性能的材料每噸可節(jié)省8000—10000元。具體實施例方式為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法作進(jìn)一步的描述。按照表1制備電機(jī)用釹鐵硼永磁體100kg。實施例1:1)配料工序配制100kg/爐2)熔煉工序釆用單面冷卻鑄錠模的中頻感應(yīng)熔煉爐，將100kg的配料以熔點的高低按一定的次序放入爐中熔煉，注意鋼錠的收率，真空度控制在5X10—2Pa。熔煉溫度主要是使所有的金屬熔化，由于添加的稀土熔點不高，所以最高溫度取決于難熔合金的溫度，一般是純鐵和鈮鐵，溫度為1600-1700攝氏度。表1電機(jī)用釹鐵硼永磁體組份與重量(kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3)制粉工序經(jīng)過均勻化的鋼錠通過粗破碎、中破碎，氣流磨制成粒度為3.6um—4.2um的釹鐵硼粉末，此過程中注意控制氧含量在50ppm以下。4)成型工序在成型車間的稱粉箱中稱取計算好的粉料壓制成坯塊，經(jīng)過200Mpa的等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)。成型工序過程中要特別注意控制氧含量在200ppm以下。5)燒結(jié)工序?qū)褐坪玫呐鲏K經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)制度為1100°C/4h+920°C/3h+530°C/4h，真空度控制在3X10—2Pa。6)磨加工工序?qū)Y(jié)出來的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。經(jīng)過上述的生產(chǎn)步驟生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)相同牌號N38SH的性能標(biāo)準(zhǔn)。此N38SH材料的具體性能Br=12.28KGs，Hcj=20.30Koe，(BH)m=37.80MG0，P^7.550g/cm3。實施例2:在制粉工序的氣流磨前加入0.4%的氧化鏑，燒結(jié)制度為1090°C/4h+920°C/3h+560°C/3.5h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N35SH材料的具體性能Br=12.13KGs，Hcj=21.00Koe，(BH)m二35.60MG0，pW.550g/cm:,。實施例3:在制粉工序的氣流磨前加入0.2%的氧化鏑，燒結(jié)制度為1090°C/4h+940°C/2.5h+560°C/4h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N33SH材料的具體性能Br=11.81KGs，Hcj=20.20Koe，(BH)m=33.200MG0,p《550g/cm3。實施例4:燒結(jié)制度為1090°C/4h+900°C/3.5h+530。C/4h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N30H材料的具體性能Br=11.30KGs，Hej=17.65Koe，(BH)m=30.730MG0，p"7.50g/cm:'。實施例5:在制粉工序的氣流磨前加入1.0%的氧化鏑，燒結(jié)制度為1100°C/4h+920°C/3h+530°C/4h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N33UH材料的具體性能Br=11.88KGs，Hcj=26.83Koe，(BH)m=32.870MG0，p"7.60g/cm:'。實施例6:燒結(jié)制度為1100°C/3.5h+920°C/3h+500°C/4.5h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N35H材料的具體性能Br二11.81KGs，Hcj=17.86Koe，(BH)m=35.370MG0，p"7.52g/cm3。實施例7:燒結(jié)制度為106CTC/4.5h+920°C/3h+530°C/4h，其它與實施例1相同。生產(chǎn)出的N33SH材料的具體性能Br=11.75KGs，Hcj=20.46Koe，(BH)m=32.97MG0，p"7.45g/cm3。實施例8:燒結(jié)制度為1100°C/3.5h+920°C/3h+500°C/4.5h，其它與實施例l相同。生產(chǎn)出的N30SH材料的具體性能Br二11.41KGs,Hcj=21.07Koe，(BH)m二31.13MG0，P"7.50g/cm3。權(quán)利要求1.一種電機(jī)用釹鐵硼永磁體，其特征在于它包含以下組分、含量(重量)鐠釹(PrNd)24％-28％；釓(Gd)0.5％-7％；鈥(Ho)1％-5％；鏑(Dy)0-6％；硼(B)0.9％-1.1％；銅(Cu)0.1％-0.15％；鋁(Al)0.2％-1.2％；鐵(Fe)62.35％-66.5％。2.如權(quán)利要求所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體，其特征在于它還包含鈷(Co)、鈮(Nb)，所述的鈷(Co)、鈮(Nb)含量(占總重量)范圍為鈷(Co)0.2%-1.5%,鈮(Nb)0.2%-0.8%。3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體，其特征在于所述釓(Gd)的含量為1%-3%，所述鈥(Ho)的含量亦為1%-3%。4.一種電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，其特征在于它經(jīng)過以下工藝、步驟制造而成1)配料工序按照以下組份含量(重量)鐠釹(PrNd)24%—28°/0、L(Gd)0.5%—7%、鈥(Ho)1%—5%、鏑(Dy)0—6%、硼(B)0.9%—1.1%、銅(Cu)0.1%—0.15%、鋁(Al)0.2%—1.2%、鐵(Fe)62.35%一66.5%進(jìn)行配料；2)熔煉工序?qū)⑴淞戏湃肴蹮挔t中熔煉，真空度控制在5X10—2Pa±10%;3)制粉工序經(jīng)過均勻化的鋼錠通過粗破碎、中破碎、氣流磨制成粒度為3.6um—4.2um的釹鐵硼粉末，此過程中控制氧含量在50ppm以下；4)成型工序在成型車間的稱粉箱中稱取計算好的粉料壓制成坯塊，經(jīng)過等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)，成型工序過程中要控制氧含量在200ppm以下；5)燒結(jié)工序?qū)褐坪玫呐鲏K經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)制度為1080°C±20°C)/(3.5-4.5h)十920。C士20。C/(2,5-3.5h)+(530。C士30。C)/(3.5-4.5h，真空度控制在3X10—2Pa±10%;6)磨加工工序?qū)Y(jié)出來的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。5.如權(quán)利要求4所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，其特征在于在配料工序中還加入鈷(Co)、鈮(Nb)，所述的鈷(Co)、鈮(Nb)含量(占總重量)范圍為鈷(Co)O.2%-1.5%，鈮(Nb)O.2%-0.8%。6.如權(quán)利要求4或5所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，其特征在于在制粉工序的氣流磨之前還可再加入0.2%-1.0%的稀土氧化鏑。全文摘要本發(fā)明公開了電機(jī)用釹鐵電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法，它包含以下組分、含量(重量)鐠釹(PrNd)24％-28％，釓(Gd)0.5％-7％，鈥(Ho)1％-5％，鏑(Dy)0-6％，硼(B)0.9％-1.1％，銅(Cu)0.1％-0.15％，鋁(Al)0.2％-1.2％，鐵(Fe)62.35％-66.5％，鈷(Co)0.2％-1.5％，鈮(Nb)0.2％-0.8％。它經(jīng)過配料工序、熔煉工序、制粉工序、成型工序、燒結(jié)工序、磨加工工序制造而成。本發(fā)明通過使用廉價的釓、鈥取代高價的鐠、釹、鏑、鋱生產(chǎn)高性能的釹鐵硼永磁體，能大大降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品的磁性能高，市場競爭力強(qiáng)。文檔編號B22F3/10GK101409121SQ20081002086公開日2009年4月15日申請日期2008年8月5日優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日發(fā)明者偉宋,瑜張,張開勝,裴曉東申請人:中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司