納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，對(duì)以R2Fe14B為基相，α-Fe和Fe3B為輔相的復(fù)相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進(jìn)行深冷處理，深冷處理時(shí)溫度為-200℃～-120℃，保溫時(shí)間為1～22小時(shí)，降升溫速率為20～80℃/分，得到10～80nm的納米晶復(fù)相的永磁合金磁粉。對(duì)淬態(tài)或納米晶化態(tài)合金進(jìn)行深冷處理，細(xì)化晶粒使磁性能得以提高，且納米晶復(fù)相永磁磁粉的晶粒尺寸更均勻、可調(diào)控。
【專利說明】納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于永磁材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種復(fù)相N2Fe14B/Fe3B/ α -Fe納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]80 年代初開發(fā)的稀土永磁 Nd-Fe-B (Μ.Sagawa et al, J.Appl.Phys.55，1984，2083)以及90年代初Sm-Fe-N永磁具有很好的磁性能。90年代初也開發(fā)了具有晶粒尺寸為納米級(jí)的軟磁性Fe3B為主相和硬磁性Nd2Fe14B為輔相的納米復(fù)合永磁材料，并發(fā)現(xiàn)具有剩磁增強(qiáng)效應(yīng)，即 Mr/Ms>0.5 (R.Coehoorn et al, J.Magn.Magn.Mater, 80, 1989, 10)。隨后又開發(fā)出以硬磁性Nd2Fe14B為主相,軟磁性α Fe為輔相的納米復(fù)合稀土永磁合金(A.Manaf.et al, J.Magn.Magn.Mater, 80，1993，302)以及Sm2Fe17Nx為主相，α Fe為輔相的納米復(fù)合稀土永磁合金。
[0003]目前制備納米晶稀土永磁的方法主要是合金熔體快淬法和機(jī)械合金化法。由于效率和質(zhì)量問題機(jī)械合金化法僅在實(shí)驗(yàn)室中研究應(yīng)用。
[0004]快淬法是將合金配料后在真空感應(yīng)爐中熔煉成母合金，然后在熔融狀態(tài)下通過IO5?106°C /sec冷速快速冷卻凝結(jié)成固態(tài)，控制快速凝固的條件可以獲得非晶態(tài)，納米晶態(tài)，微米晶態(tài)以及非晶態(tài)和晶態(tài)混合的不同狀態(tài)的淬態(tài)合金。在控制最佳快淬速率的條件下，可以獲得最佳磁性能，但是最佳速率條件不易控制，一般是控制較高的淬速獲得非晶態(tài)或非晶態(tài)和晶態(tài)混合狀態(tài)的合金(United States patent No:5634987),然后再通過控制非晶析晶轉(zhuǎn)變的晶化處理?xiàng)l件得到納米晶合金。
[0005]在部分非晶析晶過程中，影響結(jié)晶納相形核和長大的過程和條件是不同的，尤其是在非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)混合存在著的合金熱處理過程，往往在非晶析晶過程中結(jié)晶態(tài)的晶粒會(huì)長大，而且這種晶粒的長大在通常條件下是不可逆的，因而在顯微組織中出現(xiàn)不均勻性，這會(huì)影響合金的磁性能。因此改進(jìn)制備工藝，對(duì)提高磁性能是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，對(duì)淬態(tài)或納米晶化態(tài)合金進(jìn)行深冷處理，細(xì)化晶粒使磁性能得以提高，且納米晶復(fù)相永磁磁粉的晶粒尺寸更均勻、可調(diào)控。
[0007]為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，對(duì)以R2Fe14B為基相，α -Fe和Fe3B為輔相的復(fù)相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進(jìn)行深冷處理，深冷處理時(shí)溫度為-200°C?_120°C，保溫時(shí)間為I?22小時(shí)，降升溫速率為20?80°C /分，得到10?80nm的納米晶復(fù)相的永磁合金磁粉。
[0009]將熔體快淬制得的淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進(jìn)行深冷處理。
[0010]所述稀土元素R主要以Nd、Pr ,Nd、Pr可以部分以重稀土 Dy、Tb取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多元系合金。
[0011]熔體快淬一般是采用感應(yīng)加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點(diǎn)以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
[0012]控制熔體的過熱度，熔體的粘度，流注的氣壓，流注或溢流的流量，輥輪轉(zhuǎn)速以及冷卻水的出入溫差可得到過淬，欠淬和最佳淬速條件，從而可以獲得非晶態(tài)，納米晶態(tài)以及含不同體積比的非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金。
[0013]一般淬態(tài)合金的退火處理主要考慮的是對(duì)非晶態(tài)合金在析晶過程中的晶體形核和長大過程及影響因素，主要是晶化溫度和時(shí)間的選擇和控制，在有非晶態(tài)和晶態(tài)混合存在的淬態(tài)合金應(yīng)考慮在使非晶態(tài)部分晶化的同時(shí)使已部分晶化的晶粒不能長大或過快長大，一般選擇控制的處理溫度在650?750°C，時(shí)間在I?30分鐘，在處理溫度低時(shí)，處理時(shí)間可在高限范圍，而處理溫度高時(shí)，處理的時(shí)間在低限范圍。
[0014]深冷處理對(duì)納米晶稀土永磁的晶粒度和取向產(chǎn)生影響，是在固態(tài)下調(diào)整和細(xì)化晶粒的一種處理方法。對(duì)納米晶稀土永磁的深冷處理溫度范圍在_200°C?_120°C;處理時(shí)間在I小時(shí)?22小時(shí)；降溫和升溫速率可采取階段式和連續(xù)式。溫度降升速率在20?80°C /min。合金的粉碎可在晶化處理或深冷處理前或后。
[0015]經(jīng)過深冷處理，合金的晶粒尺寸在10?80nm并且可以調(diào)控。
[0016]本發(fā)明所述的納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法的有益效果是:使磁粉比通常未采用深冷處理方法制備的磁性能有顯著提高，合金的晶粒尺寸在10?80nm, Br為11.5?12.5KGS, Hcj 為 6.8 ?9.8k0。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。
[0018]實(shí)施例1
[0019]所述納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分?jǐn)?shù)，R2Fe14B相為70%，α -Fe為20%，F(xiàn)e3B為10%的合金，采用電弧加熱式熔體溢流快淬工藝，粉碎，所得淬態(tài)合金在真空度< 10_3Pa，溫度為650°C，保溫2分鐘晶化處理，所得合金的磁性能為Br =IOkGs, Hcj = 6.1kOe,將合金再經(jīng)-200°C保溫I小時(shí)，降溫和升溫速率為80°C /分的深冷處理，粉碎。所得合金晶粒平均尺寸為80nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.5k0e。
[0020]實(shí)施例2
[0021]所述納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分?jǐn)?shù)，R2Fe14B相為70%、α -Fe為20%、Fe3B為10%的合金，采用感應(yīng)加熱式熔體流注快淬工藝，粉碎，再經(jīng)真空度< 10_3Pa，溫度為750°C，保溫30分鐘的晶化處理，所得合金性能為Br = IOkGs, Hcj =
5.6k0e。將合金再經(jīng)_120°C保溫22小時(shí)，降升溫速率為20°C /分的深冷處理，粉碎。合金平均晶粒尺寸為IOnm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.1kOe0
[0022]實(shí)施例3
[0023]所述納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分?jǐn)?shù)，R2Fe14B相為70%、α -Fe為20%、Fe3B為10%的合金，采用感應(yīng)加熱式熔體流注快淬工藝，粉碎，再經(jīng)真空度< 10_3Pa，溫度為700°C，保溫25分鐘的晶化處理，所得合金性能為Br = IOkGs, Hcj =5.6kOe。將合金再經(jīng)_150°C保溫16小時(shí)，降升溫速率為50°C /分的深冷處理，粉碎。合金平均晶粒尺寸為30nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.1kOe0
[0024]實(shí)施例4
[0025]所述納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，按照相比例配置的體積百分?jǐn)?shù)，R2Fe14B相為70%，α -Fe為20%，F(xiàn)e3B為10%的合金，采用電弧加熱式熔體溢流快淬工藝，粉碎，所得淬態(tài)合金在真空度< 10_3Pa，溫度為650°C，保溫2分鐘晶化處理，所得合金的磁性能為Br =IOkGs, Hcj = 6.1kOe,將合金再經(jīng)-180°C保溫10小時(shí)，降溫和升溫速率為50°C /分的深冷處理，粉碎。所得合金晶粒平均尺寸為60nm,磁性能為Br = 12kGs, Hcj = 7.5k0e。
[0026]上述實(shí)施中，所述稀土元素R主要以恥、？1'，恥、？1'可以部分以重稀土07、作取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多兀系合金。
[0027]上述實(shí)施中，所述熔體快淬采用感應(yīng)加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點(diǎn)以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
[0028]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)本發(fā)明做出的簡單改進(jìn)都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:對(duì)以R2Fe14B為基相，a-Fe和Fe3B為輔相的復(fù)相納米晶永磁合金，采用熔體快淬法制成非晶態(tài)或非晶態(tài)和納米晶態(tài)混合的淬態(tài)合金，然后淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進(jìn)行深冷處理，深冷處理時(shí)溫度為-200°C?_120°C，保溫時(shí)間為I?22小時(shí)，降升溫速率為20?80°C /分，得到晶粒尺寸10?80nm的納米晶復(fù)相的永磁合金磁粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:將熔體快淬制得的淬態(tài)合金經(jīng)過晶化處理后再進(jìn)行深冷處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:所述淬態(tài)合金晶化處理的溫度在650?750°C，時(shí)間在I?30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:所述稀土元素R主要以Nd、Pr，Nd、Pr可以部分以重稀土 Dy、Tb取代；所述過渡族元素Fe可以其他過渡族元素如Co、Al、Ga、Cu、Nb、Zr、Mo、Ti部分取代而構(gòu)成多元系合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶復(fù)相永磁磁粉的制備方法，其特征在于:熔體快淬采用感應(yīng)加熱式或電弧加熱式熔化合金，在高于合金熔點(diǎn)以上30?60°C范圍過熱后將合金熔體在高壓氣流下流注或溢流至最高冷卻速率IO5?106°C /秒高速旋轉(zhuǎn)的水冷輥輪表面而迅速凝結(jié)成固體。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK103794324SQ201410068203
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】黎文安, 孫光飛, 梁家歡, 鄭中宇 申請(qǐng)人:江門市新會(huì)區(qū)宇宏科技有限責(zé)任公司