一種高性能稀土－鐵－硼系燒結(jié)永磁體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能稀土－鐵－硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，包括步驟：①釹鐵硼合金吸氫破碎、氣流磨制粉；②磁控濺射輕稀土元素到磁粉；③取向成型得到壓坯，壓坯再經(jīng)過冷等靜壓處理；④處理后的壓坯經(jīng)真空燒結(jié)兩級(jí)回火處理。本發(fā)明在制備釹鐵硼Nd-Fe-B合金粉末的基礎(chǔ)上利用磁控濺射方法將輕稀土元素濺射到氣流磨微粉表面，輕稀土元素作為晶間液相，修復(fù)受損的晶界邊緣，使晶界更光滑，晶界結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，磁體具有了更好的磁性能。本發(fā)明中，晶界輕稀土元素液相均勻分布并包裹主相，起去交換耦合作用，克服了雙合金法富稀土液相在晶界中分布不均勻?qū)Υ朋w性能的影響，提高了矯頑力。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種稀土一鐵一硼系高性能燒結(jié)永磁體的制備方法，屬于磁性材料 領(lǐng)域。 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)稀土一鐵一硼（Re-Fe-B)系燒結(jié)永磁體(釹鐵硼Nd-Fe-B是其典型代表）是 目前磁性能最好的永磁材料，具有高剩磁（Br)、高矯頑力（Hej)、高磁能積（BH)max特點(diǎn)，是 計(jì)算機(jī)、信息產(chǎn)業(yè)、交通等高新【技術(shù)領(lǐng)域】的核心功能器件，已成為高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)的重 要物質(zhì)基礎(chǔ)。制造高性能磁體，首先是成分中具有高體積分?jǐn)?shù)的稀土一鐵一硼主相，其次 是晶界間的富稀土相均勻充分分布，有良好的晶間結(jié)構(gòu)。目前，研發(fā)高性能磁體的基本方法 是：熔煉高體積分?jǐn)?shù)釹鐵硼合金成分，制粉時(shí)添加富稀土相進(jìn)入晶界，改善晶界結(jié)構(gòu)。雙合 金法是目前制備高性能磁體的常用方法：分別熔煉主輔合金(主合金成分具有高體積分?jǐn)?shù)， 輔合金成分基本是富稀土相)，主合金粉碎后與輔合金液相（液相有微米級(jí)和納米級(jí)尺寸） 混料燒結(jié)，通過主輔合金成分、配比的改變來實(shí)現(xiàn)對(duì)主相合金顆粒晶界的修飾，如中國專利 200510049962. 7提出的"晶界相中添加納米氧化物提高燒結(jié)釹鐵硼矯頑力方法"。雙合金 法添加的輔相富稀土相，特別是納米級(jí)的富稀土液相,通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滾動(dòng)等機(jī)械方式與主相 合金成分混合，富稀土相存在團(tuán)聚象限，在微粉中分布的不均勻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體的制備方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用下述技術(shù)方案： 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，包括下述步驟： ① 、取釹鐵硼合金，氫碎爐中吸氫破碎、高溫脫氫處理，氫碎粉中加入燒結(jié)釹鐵硼永磁 體制備常用的助劑，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥障旅芊饣旌希俳?jīng)氣流磨制粉制得磁粉； ② 、將氣流磨混合后的磁粉置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，以輕稀土元素中的一種或 多種的合金做靶材，在氬氣氣氛中將靶材中輕稀土元素濺射到樣品臺(tái)上隨重力下落的磁粉 上，得到表面濺射有輕稀土元素的釹鐵硼粉末； ③ 、將上述釹鐵硼粉末在取向磁場中取向成型得到壓坯，壓坯再經(jīng)過冷等靜壓處理； ④ 、冷等靜壓處理后的壓坯經(jīng)真空燒結(jié)、兩級(jí)回火處理，制成磁體。
[0005] 所述輕稀土元素包括鐠Pr、釹Nd、鑭La、鋪Ce。
[0006] 進(jìn)一步的，步驟①氫碎爐高溫脫氫處理溫度520-580°C為佳。
[0007] 作為優(yōu)選，步驟①制得磁粉平均粒度為2-7 μ m。
[0008] 進(jìn)一步的，步驟②輕稀土元素溉射層厚度在10_50nm，優(yōu)選15-40 nm。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟③取向磁場強(qiáng)度1. 0-2. 0T。
[0010] 作為優(yōu)選，步驟③冷等靜壓處理壓力為150-200MPa。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟④在1030°C-1130°C下真空燒結(jié)4-6小時(shí)，890°C-910°C-級(jí)回 火處理2-4小時(shí)、450°C -600°C二級(jí)回火處理4-6小時(shí)。
[0012] 步驟②中所述所述助劑包括釹鐵硼生產(chǎn)用防氧化劑、潤滑劑，其用量一般為釹鐵 硼合金質(zhì)量的0. 1?2. 0%。，所述助劑還包括占釹鐵硼合金質(zhì)量0. 1?2. 0%的汽油。
[0013] 本發(fā)明中所述釹鐵硼合金包括：鑄錠合金或速凝鑄片合金，其可購自如安徽大地 熊新材料股份有限公司、安徽包鋼稀土永磁合金制造有限責(zé)任公司等專業(yè)的釹鐵硼合金生 產(chǎn)企業(yè)，或者其也可通過常規(guī)的釹鐵硼速凝鑄片合金制備工藝如在真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉 得到。
[0014] 所述合金成分重量百分組成可以為MeQxPyR z，其中29彡c彡33,63彡X彡66， 0· 98彡y彡1. 1，0彡z彡1，M為Pr、Nd、Dy、Tb元素中的一種或多種，Q為Fe、Co元素一種 或兩種，P為B元素，R為Al、Nb、Cu、Ga元素的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明在制備釹鐵硼Nd-Fe-B合金粉末的基礎(chǔ)上利用磁控濺射方法將輕稀土元 素濺射到氣流磨微粉表面，輕稀土元素作為晶間液相，修復(fù)受損的晶界邊緣，使晶界更光 滑，晶界結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，磁體具有了更好的磁性能。本發(fā)明中，晶界輕稀土元素液相均勻分布 并包裹主相，起去交換耦合作用，克服了雙合金法富稀土液相在晶界中分布不均勻?qū)Υ朋w 性能的影響，提高了矯頑力。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下述實(shí)施例是對(duì)于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的進(jìn)一步說明以作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實(shí)施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任 何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
[0017] 實(shí)施例1 ① 、熔煉制備成分為 30. 3NdO. 9Dy 66. 5Fe 1. 0B 0· 2Nb 0· 8Co 0· lCu 0· 2Ga(質(zhì)量百分 t匕）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理后，氫碎粉中添加防氧 化劑0.5%。（重量百分比）（防氧化劑為太原佳磁有限公司市售產(chǎn)品)、潤滑劑0.3%。（重量 百分比）（潤滑劑為天津悅圣新材料研究所市售產(chǎn)品)、汽油1. 2%，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的密封罐中 混合，再經(jīng)氣流磨制粉成微粉，微粉平均粒度為3. 5um ; ② 、將氣流磨混合后的微粉(罐裝)，置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，金屬釹Nd做靶材， 磁控濺射系統(tǒng)抽真空后，在氬氣氛圍中將靶材中釹濺射到樣品臺(tái)內(nèi)隨重力下落的磁粉上， 磁粉表面濺射金屬釹Nd厚度在15nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮?dú)獗Ｗo(hù)方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經(jīng)壓力為180MPa冷等靜壓壓制成坯料； ④ 、壓坯在1050°C真空燒結(jié)5小時(shí)，再經(jīng)900°C -級(jí)回火3小時(shí)和480°C二級(jí)回火處理 5小時(shí)，制成磁體； 經(jīng)過上述工藝制造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達(dá)到剩磁Br 13. 75KGs、內(nèi)秉矯 頑力Hcj 16. 42K0e ;而相同成分下，氣流磨后添加 PrNd納米粉工藝制備的磁體剩磁Br 13.74KGs、內(nèi)秉矯頑力Hcj 15.50K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力0.92K0e，效果明顯。
[0018] 實(shí)施例2 ①、熔煉制備成分為 28. 8Pr3. 2Dy 65. 4Fe 1. 0B 0. 3Nb 1. OCo 0. lCu 0. 2A1 (質(zhì)量百分 t匕）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理后，氫碎粉中添加防氧 化劑0.8%。（重量百分比)、汽油1.6%，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的密封罐中混合，再經(jīng)氣流磨制粉成微 粉，微粉平均粒度為2. Sum; ② 、將氣流磨混合后的微粉(罐裝)，置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，金屬鐠Pr做靶材， 磁控濺射系統(tǒng)抽真空后，在氬氣氛圍中將靶材中金屬鐠Pr濺射到樣品臺(tái)內(nèi)隨重力下落的 磁粉上，磁粉表面濺射鐠Pr厚度在25nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮?dú)獗Ｗo(hù)方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經(jīng)壓力為180MPa冷等靜壓壓制成坯料； ④ 、壓坯在1058°C真空燒結(jié)5小時(shí)，再經(jīng)900°C -級(jí)回火3小時(shí)和470°C二級(jí)回火處理 5小時(shí)，制成磁體； 經(jīng)過上述工藝制造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達(dá)到剩磁Br 12. 75KGs、內(nèi)秉矯 頑力Hcj 22. 42KOe ;而相同成分下，氣流磨后添加 PrNd納米粉工藝制備的磁體剩磁Br 12. 76KGs、內(nèi)秉矯頑力Hcj 23. 50K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力1. 08K0e，磁體更能適 應(yīng)高溫的使用要求。
[0019] 實(shí)施例3 ① 、熔煉制備成分為 30. 2(PrNd)0. 3Tb 67. 15Fe 1. 0B 0· 15Nb 0· 9Co 0· lCu 0· 2Ga(質(zhì) 量百分比）釹鐵硼速凝鑄片合金，合金片經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理后，氫碎粉中添 加防氧化劑1. 2%。（重量百分比)、潤滑劑0. 5%。（重量百分比)、汽油1. 8%，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的 密封罐中混合，再經(jīng)氣流磨制粉成微粉，微粉平均粒度為3. Oum ; ② 、將氣流磨混合后的微粉(罐裝)，置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，稀土鐠釹PrNd合金 (重量百分比成分：65Pr 35Nd)做靶材，磁控濺射系統(tǒng)抽真空后，在氬氣氛圍中將靶材中鐠 釹濺射到樣品臺(tái)內(nèi)隨重力下落的磁粉上，磁粉表面濺射鐠釹厚度在40nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮?dú)獗Ｗo(hù)方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經(jīng)壓力為180MPa冷等靜壓壓制成坯料； ④ 、壓坯在1045°C真空燒結(jié)5小時(shí)，再經(jīng)900°C -級(jí)回火3小時(shí)和490°C二級(jí)回火處理 5小時(shí)，制成磁體； 經(jīng)過上述工藝制造的磁體磁性能(溫度20°C ±3°C)達(dá)到剩磁Br 14. 15KGs、內(nèi)秉 矯頑力Hcj 14. 20K0e ;而相同成分下，氣流磨添加 PrNd納米粉工藝制備的磁體剩磁Br 14. 14KGs、內(nèi)秉矯頑力Hcj 13. 42K0e，新工藝提高了磁體的矯頑力0· 78K0e。
[0020] 實(shí)施例4 ① 、熔煉制備成分為27. 5La4. 65. 2Fe 1. 0B 0· INb 1. 5Co 0· 2Cu (質(zhì)量百分比）釹 鐵硼鑄錠，經(jīng)氫碎爐吸氫破碎、540°C脫氫處理后，氫碎粉中添加防氧化劑0. 9%。（重量百分 比)、汽油1. 8%，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的密封罐中混合，再經(jīng)氣流磨制粉成微粉，微粉平均粒度為 4. Oum ； ② 、將氣流磨混合后的微粉(罐裝)，置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，稀土金屬鑭La做靶 材，磁控濺射系統(tǒng)抽真空后，在氬氣氛圍中將靶材中鑭La濺射到樣品臺(tái)內(nèi)隨重力下落的磁 粉上，磁粉表面濺射鑭厚度在40nm ; ③ 、釹鐵硼粉末在密封氮?dú)獗Ｗo(hù)方式成型和室溫條件下，在1. 2T的磁場中取向成型初 壓，再經(jīng)壓力為180MPa冷等靜壓壓制成坯料； ④ 、壓坯在1125°C真空燒結(jié)5小時(shí)，再經(jīng)900°C -級(jí)回火3小時(shí)和460°C二級(jí)回火處理
【權(quán)利要求】
1. 一種高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，包括下述步驟： ① 、取釹鐵硼合金，氫碎爐中吸氫破碎、高溫脫氫處理，氫碎粉中加入燒結(jié)釹鐵硼永磁 體制備常用的助劑，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥障旅芊饣旌?，再?jīng)氣流磨制粉制得磁粉； ② 、將氣流磨混合后的磁粉置于磁控濺射的滾動(dòng)樣品臺(tái)上，以輕稀土元素中的一種或 多種的合金做靶材，在氬氣氣氛中將靶材中輕稀土元素濺射到樣品臺(tái)上隨重力下落的磁粉 上，得到表面濺射有輕稀土元素的釹鐵硼粉末； ③ 、將上述釹鐵硼粉末在取向磁場中取向成型得到壓坯，壓坯再經(jīng)過冷等靜壓處理； ④ 、冷等靜壓處理后的壓坯經(jīng)真空燒結(jié)、兩級(jí)回火處理，制成磁體。
2. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于，步 驟①氫碎爐高溫脫氫處理溫度520-580°C。
3. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于，步 驟①制得磁粉平均粒度為2-7 μ m。
4. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于，步 驟②所述輕稀土元素濺射層厚度在10_50nm。
5. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于，步 驟③取向磁場強(qiáng)度1.0-2. 0T。
6. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于，步 驟③冷等靜壓處理壓力為150-200MPa。
7. 如權(quán)利要求1所述高性能稀土一鐵一硼系燒結(jié)永磁體的制備方法，其特征在于， 步驟④在1030°C -1130°C下真空燒結(jié)4-6小時(shí)，890°C -910°C-級(jí)回火處理2-4小時(shí)、 450°C _600°C二級(jí)回火處理4-6小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01F41/02GK104124052SQ201410356472
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】周志國, 黃秀蓮, 陳靜武, 沈炯, 衣曉飛, 熊永飛 申請(qǐng)人:安徽大地熊新材料股份有限公司