專(zhuān)利名稱(chēng)：一種燒結(jié)稀土永磁材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)稀土永磁材料領(lǐng)域，特別涉及一種減少重稀土 Dy、Tb、用量的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法。
背景技術(shù)：
由于優(yōu)異的磁性能，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的能源消耗的大幅增加，各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，近年來(lái)高性能燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料在新能源汽車(chē)、節(jié)能家電、高性能化電機(jī)、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的使用得到快速發(fā)展，市場(chǎng)需求不斷增加。然而在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料都有一個(gè)共同的要求一工作溫度高，為滿(mǎn)足這一要求在熔煉時(shí)需要用部分稀有昂貴的重稀土(Dy、Tb)來(lái)替代一部分Nd元素。
重稀土(Dy、Tb)替代一部分Nd元素后，一方面使高性能燒結(jié)NchFe-B永磁材料的生產(chǎn)成本大大增加，另一方面永磁體的飽和磁化強(qiáng)度和剩磁會(huì)有大副降低，這在一定程度上影響了應(yīng)用的進(jìn)一步推廣。因此如何在提高燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的矯頑力和使用溫度的同時(shí)，盡可能的不損失剩磁，同時(shí)降低價(jià)格高昂的重稀土(Dy、Tb)的用量，成為一個(gè)技術(shù)難題。
經(jīng)過(guò)真空熔煉甩帶生產(chǎn)的Nd-Fe-B合金片主要有兩相組成，如圖3所述，一為主相 R2Fe14B相，體積百分比一般為95 99%，另一相為富Nd相，體積百分比一般為5 1%。其中R代表至少一種稀土元素，F(xiàn)e為鐵，B為硼。由于Dy2Fe14B和Tb2Fe14B的結(jié)晶溫度要高于Nd2Fe14B,分別高出20K和25K，因此在熔煉時(shí)以部分Dy、Tb取代部分Nd，在經(jīng)過(guò)真空熔煉甩帶成合金片后，Dy、Tb元素主要存在于主相R2Fe14B中(其中R代表包含Nd、Pr、Dy、Tb、Pr、Ho、Gd在內(nèi)的稀土元素)，富Nd相中幾乎沒(méi)有Dy、Tb元素的分布。
在燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料中，矯頑力為永磁材料抵抗外磁場(chǎng)的能力，該外磁場(chǎng)在晶界產(chǎn)生反磁化核，反磁化核形成的難易決定了矯頑力的高低。燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的晶粒尺寸一般在5 15um范圍內(nèi)，平均粒徑約6um。理論和實(shí)踐都已證明燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料中每一個(gè)R2Fe14B晶粒都是多疇體，但是一旦R2Fe14B永磁材料被磁化到飽和而形成一個(gè)大的單疇后，在零磁場(chǎng)下也是不能自發(fā)的形成反磁化疇的，而保持其單疇狀態(tài)，其反磁化過(guò)程符合單疇體的反磁化理論。也就是Nd2F14B晶界形成反磁化核的外場(chǎng)要遠(yuǎn)大于其各向異性場(chǎng)HA>5572kA/m,但實(shí)際上Nd-Fe-B燒結(jié)永磁材料的矯頑力遠(yuǎn)低于它的各向異性場(chǎng), 其主要原因是晶粒邊界上存在很多的缺陷，缺陷處很易形成反磁化核。Dy和Tb在晶界的區(qū)域的濃度提高有利于削弱晶界缺陷，增加形成反磁化核的難度，從而提高磁體的矯頑力。
最近，新的“粒界滲入”技術(shù)對(duì)提高磁體的矯頑力很有成效。所謂的粒界滲入法是為了提高Nd-Fe-B系燒結(jié)磁體的矯頑力，從磁體表面將Dy和Tb進(jìn)行粒界滲入，使剩磁的降低控制在最低限度而矯頑力得到提高的方法。Dy之所以沿著粒界滲入，是因?yàn)樽鳛榱＝绯煞莸母籒d相熔點(diǎn)低，在擴(kuò)散溫度時(shí)，Dy向粒界附近的擴(kuò)散速度比粒內(nèi)的擴(kuò)散速度要大幾倍。作為Dy的供給源，金屬Dy、氟化鏑、氧化鏑等各種各樣鏑的化合物均被使用，包括噴濺，Dy金屬的蒸發(fā)也正在使用。
以上粒界滲入技術(shù)所米取的工藝方法如圖4所不備料一配料一熔煉一粗破碎一細(xì)破碎一壓型一燒結(jié)一機(jī)加工一粒界滲入一熱處理一機(jī)加工一表面處理。
而上述“粒界滲入”技術(shù)均是在熱處理完成加工后的燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料上進(jìn)行，Dy、Tb沿晶界擴(kuò)散的深度受到一定的限制，一般只能達(dá)到毫米級(jí)別(參見(jiàn)公開(kāi)號(hào) CN101404195);另外進(jìn)行“粒界滲入”技術(shù)進(jìn)行滲入處理時(shí)需要將磁體加熱到一定溫度， 一般需高于600°C磁體中的富Nd相才能形成液相，磁體長(zhǎng)時(shí)間在這種高溫情況下會(huì)引起變形，為了滿(mǎn)足尺寸形位要求需進(jìn)行二次再加工，造成材料浪費(fèi)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)燒結(jié)稀土永磁體“粒界滲入”技術(shù)的不足，提供一種采用晶界滲入技術(shù)制備的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法。
由于Dy2Fe14B和Tb2Fe14B的結(jié)晶溫度要高于Nd2Fe14B,分別高出20K和25K，因此在熔煉時(shí)以部分Dy、Tb取代部分Nd，在經(jīng)過(guò)真空熔煉甩帶成合金片后，Dy、Tb元素主要存在于主相R2Fe14B中(其中R代表包含Nd、Pr、Dy、Tb、Pr、Ho、Gd在內(nèi)的稀土元素)，富Nd相中幾乎沒(méi)有Dy、Tb元素的分布。
由于燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料母合金由兩相組成，分別為主相R2Fe14B和富Nd相，主相的熔點(diǎn)在1100°c以上，富Nd相的熔點(diǎn)相對(duì)較低，加熱到600°C以上時(shí)即開(kāi)始產(chǎn)生液相，元素在液相中的擴(kuò)散速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固相，在熔煉后氣流磨前滲入元素沿晶界滲入，而很少進(jìn)入主相成為可能。
由于燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料母合金材料在進(jìn)行氫破碎時(shí)，沿富Nd相集中的晶界部分破碎，因此在母合金中沿晶界滲入的元素，會(huì)均勻的分布在粉末的表面，相當(dāng)于在每個(gè)粉末顆粒表面分布了一存在層滲入元素的富Nd相。
基于以上技術(shù)缺陷和發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，包括備料、配料、熔煉、粗破碎、細(xì)破碎、壓型、燒結(jié)、熱處理、機(jī)加工和表面處理，在熔煉和粗破碎之間還需進(jìn)行晶界滲入。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明克服了 “粒界滲入”技術(shù)所面臨的滲入深度受限，無(wú)法生產(chǎn)較大尺寸永磁體的問(wèn)題以·及由于“粒界滲入”技術(shù)引起的磁體變形導(dǎo)致的二次加工浪費(fèi)問(wèn)題，提供一種在提高燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的矯頑力和使用溫度的同時(shí)，盡可能的不損失剩磁，同時(shí)降低價(jià)格高昂的重稀土(Dy、Tb)的用量。在保證燒結(jié)稀土永磁體剩磁基本不降低的情況下，提高永磁體矯頑力；熔煉、氫破碎工序的產(chǎn)出物料尺寸小，至少有一個(gè)方向的尺寸小于O. 5mm，有利于進(jìn)行元素晶界滲入的實(shí)施，處理效率高；物料呈散片或粉末狀，無(wú)具體形狀，不受最終產(chǎn)品形狀尺寸的限制，消除機(jī)加工后進(jìn)行晶界滲入引起的成品變形，不需要再進(jìn)行二次加工，節(jié)省材料，在燒結(jié)時(shí)發(fā)生固液相變反應(yīng)，L (Rh)+S (Nd2Fe14B) —L (Nd) +Rh2Fe14B,在主相晶粒的四周形成一層均勻的5 50nm厚度的具有高各項(xiàng)異性場(chǎng)HA的Rh2Fe14B相，從而大大提高磁體的內(nèi)稟矯頑力及一致性。本制備方法能夠生產(chǎn)更高性能的燒結(jié)稀土永磁體，以更好的滿(mǎn)足新能源汽車(chē)、節(jié)能家電、高性能化電機(jī)、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的使用要求。
本發(fā)明所述的粗破碎米用的是氫破碎處理，由于利用氫破碎處理，燒結(jié)稀土永磁材料的母合金沿晶界裂開(kāi)，因此在氣流磨時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分超細(xì)粉，超細(xì)粉主要組成為含有較高晶界滲入元素的富Nd相,一般滲入元素的含量會(huì)在10 60%,該部分超細(xì)粉利用普通的旋風(fēng)分離器很難收集到。為了最大程度的利用滲入元素，將該部分超細(xì)粉收集到正常粉料中，本發(fā)明所述的細(xì)破碎采用的是氣流磨，氣流磨制粉時(shí)需采用多級(jí)或更高效的粉料回收裝置，盡可能的盡少超細(xì)粉的損失。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述的晶界滲入還可以在粗破碎和細(xì)破碎之間進(jìn)行。
進(jìn)一步，所述的晶界滲入溫度為200 1060°C，真空度為0.001 10Pa，時(shí)間為 O. 5 40小時(shí)，使?jié)B入元素在真空狀態(tài)下產(chǎn)生O. 001 IOPa金屬蒸汽。
進(jìn)一步,所述的晶界滲入的滲入元素為稀土元素或非稀土元素,所述的稀土元素為Dy、Tb、Ho或Gd中的一種，所述的非稀土元素為Al、Cu、T1、Nb或Zr中的一種。為了防止非預(yù)期的元素在晶界滲入工序進(jìn)入晶界，引起負(fù)面的效果，晶界滲入裝置的加熱器采用耐高溫、蒸汽壓低的Mo材質(zhì)，保溫屏采用Mo材質(zhì)的金屬反射屏。為了在晶界滲入處理時(shí)，滲入元素在物料中能更均勻的滲入，不產(chǎn)生偏析，裝置內(nèi)部設(shè)有Mo材質(zhì)的攪動(dòng)或翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)的攪動(dòng)翻轉(zhuǎn)。這時(shí)滲入元素產(chǎn)生的蒸汽會(huì)均勻的與物料接觸，不斷沿晶界滲入。
采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是由于燒結(jié)工藝為液相燒結(jié)，富Nd相在燒結(jié)時(shí)變成液相，主相R2Fe14B為固相，在控制燒結(jié)溫度不高于1060°C的情況下，不會(huì)引起滲入元素大量進(jìn)入主相引起磁體剩磁的降低，同時(shí)晶界滲入元素在晶界的分布在液相燒結(jié)過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步均勻，同時(shí)發(fā)生固液相變反應(yīng)，L (Rh)+S (Nd2Fe14B)- L (Nd)+Rh2Fe14B,在主相晶粒的四周形成一層均勻的具有高各向異性場(chǎng)HA的Rh2Fe I4B相層，重而大大提高磁體的內(nèi)稟矯頑力及一致性，其中Rh代表Dy、Tb、Ho或Gd等重稀土 ；當(dāng)滲入元素為Al、Cu、T1、 Nb、Zr等非稀土元素時(shí)，此元素進(jìn)入晶粒表 層主相和晶粒外延層，形高各向異性場(chǎng)HA的R2 (FeTm) 14B相層，Tm代表Al、Cu、T1、Nb、Zr等非稀土元素的致少一種。
進(jìn)一步，所述的滲入元素在晶界滲入前還需進(jìn)行真空脫氣處理。
進(jìn)一步，所述的真空脫氣處理為將滲入元素加熱到100 400°C，在O.1 5Pa真空度下進(jìn)行脫氣I 200分鐘。
進(jìn)一步，進(jìn)行所述的熔煉、粗破碎、細(xì)破碎、壓型、燒結(jié)、熱處理和晶界滲入時(shí)周?chē)鷼夥諡槎栊詺怏w或氮?dú)?，氧含量低?00ppm，特別是，為了防止?jié)B入元素的蒸汽受到氮、氧、 碳等有害元素的污染，晶界滲入時(shí)物料周?chē)鷼夥諡檎婵?，真空度控制在O. 0001 10Pa。
進(jìn)一步，所述的燒結(jié)的溫度為900 1060°C。
采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是燒結(jié)工序的燒結(jié)溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在 1060°C以下，將固液相變反應(yīng)L (Rh)+S (Nd2Fe14B) - L (Nd)+S (Rh2Fe14B)控制在晶粒的表層5 50nm之間，其中Rh代表重稀土元素Dy、Tb、Ho或Gd。


圖1為本發(fā)明晶界滲入在熔煉與粗破碎之間進(jìn)行的在工藝流程圖2為本發(fā)明晶界滲入在粗破碎與細(xì)破碎之間進(jìn)行的工藝流程圖3為本發(fā)明在熔煉后的合金的SEM電鏡照片；
圖4為“粒界滲入”工藝流程圖5為對(duì)比例I 4采用的傳統(tǒng)工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法為
I)備料提供純度大于99wt%的原材料,并進(jìn)行10 60min拋丸處理,清理表面的氧化層，以進(jìn)一步提聞原材料品質(zhì)。
2)配料按比例進(jìn)行配料，配料比例以重量百分比可表示為RxTyBzFe(100-X-y-z)， 其中R代表包含Sc、Dy、Tb、Ho、Gd和Y在內(nèi)的稀土元素中的致少I(mǎi)種,x代表R的重百分比,具體為 27wt%〈x ( 31wt%,優(yōu)選 28wt%〈x ( 30. 5wt%,更優(yōu)地 29wt%〈x ( 30wt% ；R 所占重量百分比太高不利于提高磁體的剩磁，太低需要提高燒結(jié)溫度，導(dǎo)致進(jìn)入主相的滲入元素增加，引起剩磁降低；T 代表 T1、V、Cr、Mn、Co、N1、Ga、Ca、Cu、Zn、S1、Al、Mg、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Mo、C、S、 0、N、H、F或Cl中的至少I(mǎi)種，y代表T的重量百分比，一般情況下O. lwt%<y ( 4wt% ；B為硼， z代表其重量百分比，一般情下O. 9wt%<z (1. 2wt% ；Fe為鐵，其重量百分比為(ΙΟΟ-χ-y-z)Wt%o
3)熔煉將配好的原料，在真空帶坯連鑄爐內(nèi)熔化，當(dāng)合金熔液溫度達(dá)到1400 1490°C時(shí)，以每秒O. 5 5m/s的輥輪的線速度，以100 7000°C /s的冷卻速度進(jìn)行鱗片澆鑄，澆鑄完成后充入約80kPa的氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻60 180min，冷卻過(guò)程中不斷的對(duì)鱗片進(jìn)行翻動(dòng)，最終得到O. 2 O. 5mm厚的稀土永磁材料的母合金鱗片。
4)晶界滲入晶界滲入工藝可以選擇在此時(shí)進(jìn)行，也是最理想的時(shí)機(jī)，因?yàn)槟负辖瘅[片中的氧含量較低一般的小200ppm，富Nd相活性最好，最有利于進(jìn)行晶界滲入處理。此時(shí)將母合金鱗片進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠扑?，然后放入晶界滲入處理裝置內(nèi)，進(jìn)行抽真空脫氣，當(dāng)裝置內(nèi)的真空度小于20Pa時(shí)，對(duì)母合金鱗片加熱到100 400°C，進(jìn)行I 200分鐘的真空脫氣處理直到真空度小于10Pa，最好能低于O.1Pa，在加熱過(guò)程中不斷的對(duì)母合金鱗片進(jìn)行攪動(dòng)翻轉(zhuǎn)，使其均勻受熱。同時(shí)，對(duì)晶界滲入元素的金屬進(jìn)行100 400°C，0.1 5Pa真空度下進(jìn)行I 200分鐘的真空脫氣處理，其中晶界滲入元素至少包括純度至少為99%的稀土元素和非稀土元素，所述稀土元素為Dy、Tb、Ho或Gd中的任意一種，所述非稀土元素為 Al、Cu、T1、Nb 或 Zr 的一種。
對(duì)母合金鱗片和晶界滲入元素原料進(jìn)行充分的真空脫氣后，將母合金鱗片加熱到 Ts=200 1060°C，使富Nd相產(chǎn)生一定液相，同時(shí)采用獨(dú)立的加熱蒸發(fā)裝置對(duì)晶界滲入元素的金屬原材料進(jìn)行加熱蒸發(fā)，使晶界滲入裝置內(nèi)形成一定的晶界滲入元素的蒸汽壓，真空度控制在O. 001 10Pa，其蒸發(fā)溫度Tz根據(jù)晶界滲入元素的不同而有所差別，一般在 600 2000°C之間。此時(shí)晶界滲入元素的蒸汽，與不斷被翻動(dòng)或攪動(dòng)的母合金進(jìn)行接觸，沿母合金鱗片液化的富Nd相不斷的滲入。晶界滲入處理需要持續(xù)O. 5 40小時(shí)的時(shí)間。
晶界滲入處理過(guò)程中，為了更好的控制晶界滲入元素的蒸氣壓，需要控制蒸發(fā)溫度Tz。為了防止晶界滲入元素的蒸汽損失，造成過(guò)多的浪費(fèi)，應(yīng)將母合金鱗片和蒸發(fā)器放在一個(gè)相對(duì)密封的容器中。
完成晶界滲入處理后，在晶界滲入處理裝置中充入約80 200kPa的氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，物料溫度小于40°C以后，出料。
5)粗破碎-粗破碎可以選用氫破碎工藝，合金片進(jìn)入氫處理爐內(nèi)進(jìn)行氫破碎，并在200 600°C的溫度脫氫至壓力<10Pa ;然后充入氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，溫度低40°C后出料，出料應(yīng)在惰性氣體的環(huán)境下進(jìn)行，與物料接觸的氣氛的氧含量應(yīng)小于200ppm，并將回收后的物料放在惰性氣體保護(hù)的密閉容器中。
6)晶界滲入處理也可以選在此時(shí)，對(duì)粗破碎后的粉末進(jìn)行，具體的實(shí)施方法與第 4步相同，但是由于此時(shí)物料的尺寸更小，活性更大，晶界元素滲入時(shí)需要將滲入溫度Ts控制在200 850°C，同時(shí)間也應(yīng)相應(yīng)的縮短，一般需要O. 5 20小時(shí)即可。
7)細(xì)破碎細(xì)破碎可以選用氣流磨工藝，將經(jīng)過(guò)晶界滲入和氫破碎處理的粉末在惰性氣體或氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入氣流磨進(jìn)行微粉碎，終獲得分布適宜的R-Fe-B粉末，平均粒徑 d=2 4 μ m ;為了最大程度的利用滲入元素，將超細(xì)粉收集到正常粉料中，采用旋風(fēng)分離和過(guò)濾器組合的二級(jí)粉料回收裝置，盡可能的盡少超細(xì)粉的損失；
8)壓型在惰性氣體或N2氣保護(hù)的磁取向成型裝置中成型，壓坯密度控制在 4. Og/cm3以上；成型裝置中的取向磁場(chǎng)強(qiáng)度控制在1. 5T (特斯拉)以上，成型裝置內(nèi)氣氛氧含量控制在200ppm以下。
9)燒結(jié)壓坯在氧含量低于200ppm的環(huán)境下進(jìn)入燒結(jié)爐，先在200 800°C的溫度下進(jìn)行2 10小時(shí)的脫臘脫氣處理，然后在900 1060°C的某一溫度下進(jìn)行I 4hr 燒結(jié)；在燒結(jié)過(guò)程中讓滲入晶界的物質(zhì)進(jìn)一步的沿晶界均勻分布，同時(shí)發(fā)生固液相變反應(yīng) L (Rh) +S (Nd2Fe14B) — L (Nd) +Rh2Fe14B,在主相晶粒的四周形成一層均勻的5 50nm厚度的具有高各項(xiàng)異性場(chǎng)HA的Rh2Fe14B相，重而大大提高磁體的內(nèi)稟矯頑力及一致性。
10)熱處理對(duì)燒結(jié)毛坯進(jìn)行900°C X I 5hr和450 600°C X I 6hr的熱處理，熱處理在真空或氬氣氣 氛下進(jìn)行，出爐后即完成燒結(jié)稀土永磁材料毛坯的生產(chǎn)。
11)機(jī)加工根據(jù)不同需要對(duì)燒結(jié)稀土永磁材毛坯進(jìn)行加工；。
12)表面處理根據(jù)不同需要對(duì)燒結(jié)稀土永磁材毛坯加工后的黑片進(jìn)行表面處。
雖然“粒界滲入”技術(shù)能夠制備性能較為優(yōu)異的燒結(jié)稀土永磁材料，但其無(wú)法制備大尺寸材料?，F(xiàn)有技術(shù)可以滿(mǎn)足生產(chǎn)大尺寸燒結(jié)稀土永磁材料的要求，其制備方法是將滲入元素在配料步驟時(shí)混入原料中，然后再進(jìn)行熔煉、粗破碎、細(xì)破碎等步，該方法與本發(fā)明在相同工藝參數(shù)的條件下所制備的燒結(jié)稀土永磁材料的性能對(duì)比如下(實(shí)施例為本發(fā)明所述的制備方法，對(duì)比例為現(xiàn)有技術(shù)的制備方法)。
實(shí)施例1
采用配方重量百分比為RxTyBzFe(ΙΟΟ-χ-y-z) 的配方，其中x=29. 5%，ζ=0. 95%,晶界滲入在熔煉與粗破碎之間進(jìn)行，滲入元素為Dy,滲入重量百分比為O. 7%。
首先選取純度大于99wt%的原材料，并進(jìn)行10 60min拋丸處理，按配方比例重量百分比(Nd+Pr )29.5 (Co0.4Cu0. {a。. ^10. ^r0.12) B0.95Fe68.73配料，將配好的原料，在真空帶坯連鑄爐內(nèi)熔化，當(dāng)合金熔液溫度達(dá)到1470°C時(shí)，以每秒lm/s的輥輪的線速度，進(jìn)行鱗片澆鑄， 澆鑄完成后充入約SOkPa的氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻60 180min，冷卻過(guò)程中不斷的對(duì)鱗片進(jìn)行翻動(dòng)，得到O. 2 O. 5mm厚的稀土永磁材料的母合金鱗片。
將母合金鱗片進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠扑?，放入晶界滲入處理裝置內(nèi)，進(jìn)行抽真空脫氣，真空度小于20Pa時(shí)，將母合金鱗片加熱到300°C，保持30分鐘，進(jìn)行真空脫氣處理，此時(shí)真空度低于O.1Pa，在加熱過(guò)程中不斷的對(duì)母合金鱗片進(jìn)行攪動(dòng)翻轉(zhuǎn)，使其均勻受熱。同時(shí)對(duì)Dy金屬加熱到300°C，在真空度為O.1Pa下保持30分鐘，進(jìn)行真空脫氣處理。脫氣處理結(jié)束時(shí)晶界滲入處理裝置內(nèi)的真空度達(dá)到O. 002Pa。
母合金鱗片和晶界滲入元素原料進(jìn)行充分脫氣后，將母合金鱗片加熱到Ts=800°C 并進(jìn)行保溫，同時(shí)采用獨(dú)立的加熱蒸發(fā)裝置將晶界滲入元素Dy金屬加熱到Tz=800°C，進(jìn)行 Dy蒸發(fā)，通過(guò)控制蒸發(fā)溫度Tz，來(lái)控制Dy的蒸發(fā)速度，真空度控制在O. 03 O. 2Pa。此時(shí)Dy蒸汽，與不斷被翻動(dòng)或攪動(dòng)的母合金進(jìn)行接觸，沿母合金鱗片液化的富Nd相不斷的滲入。晶界滲入處理持續(xù)12小時(shí)，然后在晶界滲入處理裝置中充入約IlOkPa的氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，物料溫度小于40°C時(shí)出料。
將晶界滲Dy處理后的燒結(jié)稀土永磁材料母合金送入氫破碎爐，充分抽真空脫氣后充入80 90kPa的氫氣，吸氫120min，然后在580°C的溫度脫氫至氫壓<10Pa ;充入氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，溫度低40°C后出料。出料應(yīng)在惰性氣體的環(huán)境下進(jìn)行，與物料接觸的氣氛的氧含量小于200ppm，并將回收后的物料放在惰性氣體保護(hù)的密閉容器中，利用氮?dú)鈿饬髂ミM(jìn)行細(xì)粉碎，采用旋風(fēng)分離和過(guò)濾器組合的二級(jí)粉料回收裝置，獲得平均粒徑為3. Ιμπι 的R-Fe-B粉末，加入O. 05%重量的內(nèi)潤(rùn)滑劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的密封容器中混料180min ;在 N2保護(hù)的磁取向成型裝置中成型，毛還尺寸為L(zhǎng)52mmXH52mmXW25mm, W25mm為取向方向， 壓坯密度4. 32g/cm3 ;成型裝置中的取向磁場(chǎng)強(qiáng)度2T (特斯拉)；壓坯在氧含量低于200ppm 的環(huán)境下進(jìn)入燒結(jié)爐，先在200 800°C的溫度下進(jìn)行8小時(shí)的脫脂脫氣處理，然后進(jìn)行 10300C X 4hr燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)充 入約20kPa的氬氣；進(jìn)行900°C X3hr和580°C X6hr的熱處理，熱處理在20kPa氬氣氣氛下進(jìn)行，出爐后即完成燒結(jié)稀土永磁材料毛坯的生產(chǎn)。之后可根據(jù)需要，對(duì)磁體進(jìn)行加工及表面處理，生產(chǎn)各種形狀及尺寸的燒結(jié)稀土永磁材料。
在上述燒結(jié)稀土永磁材料毛坯上加工DlO-1Omm的樣柱，稱(chēng)作Ml，進(jìn)行性能測(cè)試。 表I給出了 Ml的各項(xiàng)磁性能指標(biāo)。
對(duì)比例I
采用配方重量百分比為RxTyBzFe(ΙΟΟ-χ-y-z) 的配方，直接將O. 7%重量的Dy元素在熔煉時(shí)加入，相應(yīng)將Fe的重量百分比減少O. 7%，其它元素的重量百分比不變，具體配方為 (Nd+Pr+Dy ) 30.2 (Coa4CuaiGaaiAlaiZrai2)Ba95Fe6a03tJ
首先提供純度大于99wt%的原材料，并進(jìn)行10 60min拋丸處理，按配方比例重量百分比(Nd+Pr+Dy ) 30.2 (Co0.4Cu0. ^10. ^r0.12) B0.95Fe68. Q3 配料，其中 Dy 的重量百分比為O. 7%，將配好的原料，在真空帶坯連鑄爐內(nèi)熔化，當(dāng)合金熔液溫度達(dá)到1470°C時(shí)，以每秒 lm/s的輥輪的線速度，進(jìn)行鱗片澆鑄，澆鑄完成后充入約SOkPa的氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻60 180min，冷卻過(guò)程中不斷的對(duì)鱗片進(jìn)行翻動(dòng)，得到O. 2 O. 5_厚的稀土永磁材料的母合金鱗片。
將燒結(jié)稀土永磁材料母合金直接送入氫破碎爐，充分抽真空脫氣后充入80 90kPa的氫氣，吸氫120min，然后在580°C的溫度脫氫至壓力<10Pa ;充入氬氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，溫度低40°C后出料。出料應(yīng)在惰性氣體的環(huán)境下進(jìn)行，與物料接觸的氣氛的氧含量小于200ppm，并將回收后的物料放在惰性氣體保護(hù)的密閉容器中，利用氮?dú)鈿饬髂ミM(jìn)行微粉碎，采用旋風(fēng)分離和過(guò)濾器組合的二級(jí)粉料回收裝置，獲得平均粒徑3.1ym R-Fe-B粉末，加入O. 05%重量的內(nèi)潤(rùn)滑劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的密封容器中混料180min ;在N2保護(hù)的磁取向成型裝置中成型，毛還尺寸為L(zhǎng)52mmXH52mmX W25mm, W25mm為取向方向，壓還密度4. 32g/cm3 ； 成型裝置中的取向磁場(chǎng)強(qiáng)度2T (特斯拉);壓坯在氧含量低于200ppm的環(huán)境下進(jìn)入燒結(jié)爐， 先在200 800°C的溫度下進(jìn)行8小時(shí)的脫脂脫氣處理，然后進(jìn)行1030°C X4hr燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)充入約20kPa的氬氣；進(jìn)行900°C X3hr和580°C X6hr的熱處理，熱處理在20kPa氬氣氣氛下進(jìn)行，出爐后即完成燒結(jié)稀土永磁材料毛坯的生產(chǎn)，然后加工DlO-1Omm的樣柱，稱(chēng)作M2，進(jìn)行性能測(cè)試。表I給出了 Ml和M2各項(xiàng)磁性能指標(biāo)對(duì)比?？梢钥闯?，Ml與M2對(duì)比，剩磁Br提高O. 09KGs,內(nèi)稟矯頑力Hcj高出7. 90K0e。
表I Ml和M2各項(xiàng)磁性能指標(biāo)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，包括備料、配料、熔煉、粗破碎、細(xì)破碎、壓型、燒結(jié)、熱處理、機(jī)加工和表面處理，其特征在于，在熔煉和粗破碎之間還需進(jìn)行晶界滲入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的晶界滲入還可以在粗破碎和細(xì)破碎之間進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的晶界滲入溫度為200 1060°C，真空度為O. 001 10Pa，時(shí)間為O. 5 40小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的晶界滲入的滲入元素為稀土元素或非稀土元素，所述的稀土元素為Dy、Tb、Ho或Gd中的一種,所述的非稀土元素為Al、Cu、T1、Nb或Zr中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的滲入元素在晶界滲入前還需進(jìn)行真空脫氣處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的真空脫氣處理為將滲入元素加熱到100 400°C，在O.1 5Pa真空度下進(jìn)行脫氣I 200分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5或6所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，進(jìn)行所述的熔煉、粗破碎、細(xì)破碎、壓型、燒結(jié)、熱處理和晶界滲入時(shí)周?chē)鷼夥諡槎栊詺怏w或氮?dú)?氧含量低于200ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5或6所述的燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述的燒結(jié)的溫度為900 1060°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及燒結(jié)稀土永磁材料領(lǐng)域，特別涉及一種燒結(jié)稀土永磁材料的制備方法，所述制備方法包括備料、配料、熔煉、粗破碎、細(xì)破碎、壓型、燒結(jié)、熱處理、機(jī)加工和表面處理及晶界滲入工序，其中，所述晶界滲入工序可以在熔煉與粗破碎或粗破碎與細(xì)破碎之間進(jìn)行。本發(fā)明克服了“粒界滲入”技術(shù)所面臨的滲入深度受限，無(wú)法生產(chǎn)較大尺寸永磁體的問(wèn)題以及由于“粒界滲入”技術(shù)引起的磁體變形導(dǎo)致的二次加工浪費(fèi)問(wèn)題，在提高燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的矯頑力和使用溫度的同時(shí)，盡可能的不損失剩磁，同時(shí)降低價(jià)格高昂的重稀土(Dy、Tb)的用量。
文檔編號(hào)H01F1/053GK103000324SQ201210395959
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者彭步莊, 史丙強(qiáng), 郭寧, 李廣軍 申請(qǐng)人:煙臺(tái)正海磁性材料股份有限公司