CN100508082C - 一种稀土铁硼粘结永磁材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种稀土铁硼粘结永磁材料，它是先由烧结稀土铁硼磁块，包括切割边角料及破损块等，破碎成过100目的粗粉；或先由中频熔铸法制得的铸锭破碎成过100目的粗粉；或先由还原扩散法制得稀土铁硼合金粗粉，再通过球磨或气流磨粉碎到1～10μm颗粒，并用络合添加剂进行处理，制成有较高矫顽力和磁能积的稀土铁硼各向异性粘结永磁材料。其工艺简单，成本低，尤其将稀土铁硼边角料等余料直接利用，变废为宝，节约大量资源。
Description
技术领域
本发明属稀土永磁材料领域，主要涉及稀土铁硼粘结永磁材料的制造技术。
技术背景
稀土粘结磁粉磁性能较高，可直接压制成形状复杂的磁体，精度高，无后机加工或少机加工，韧性高，不易破损，而且可制成软性的磁体和薄层的磁体。稀土粘结永磁材料具有广泛的用途，性能价格比高，生产应用量迅速地增长着。
2:14:1型的稀土铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，磁性能比第一代1:5型的稀土钴永磁材料和第二代2:17型稀土钴永磁材料要高许多，其成本要低许多。第一、二代稀土钴永磁材料都可通过熔铸法制得的铸锭、或还原扩散法制得的磁粉、或烧结磁块经过破碎，球磨或气流磨粉碎，制成粘结永磁材料磁粉。而稀土铁硼永磁材料用简单的球磨和气流磨法制取的粘结磁粉矫顽力很低，不能直接得到适于实用的粘结磁粉。于是发展了用熔体旋淬法(如专利ZL90107845)和HDDR(氢化—歧化—脱氢—重组)法(如专利ZL88106845、ZL02116678、ZL93101999)等工艺制取稀土铁硼粘结永磁材料磁粉，工艺复杂了，成本比较高。而大量烧结稀土铁硼磁体的破损块、切割边角料不能有效利用，造成资源大量浪费。
发明内容
本发明是提供一种直接通过球磨或气流磨粉碎工艺制取的稀土铁硼粘结永磁材料的制作方法。
由熔铸法得到的稀土铁硼金属间化合物铸锭，经热处理后破碎成粗粉；或由还原扩散法得到的稀土铁硼金属间化合物粗粉；或由烧结磁块(包括切割边角料、破损料等)破碎成粗粉，进行球磨或气流磨粉碎，粒度达到1～10μm左右，并用络合添加剂进行处理，制成各向异性粘结永磁材料。
稀土铁硼磁性材料的矫顽力机理属形核型的，晶界附近的反相退磁场的形核决定了相关晶粒的矫顽力。当晶格结构是主相R2TM11B(铁磁相)在无晶格缺陷的平滑界面与晶界相富稀土的R3TM接触，相匹配时，具有高的矫顽力。稀土铁硼磁体在被简单地破碎过程中，断面产生晶格缺陷，许多主相体中间被断裂，裸露，没有晶界相包覆着，晶格匹配不完整了，反向退磁场容易地形核，成为反向磁畴的发生源，导致了使矫顽力降低的磁化反转，降低了磁体的矫顽力。一般压制成的磁块Hci只有150kA/m以下，(BH)max只有20kJ/m3以下，不适于实用。
本发明的特殊球磨和气流磨工艺提高了磨粉效率，使磁粉在机械粉碎的撞击、挤压、剪切作用下，细化到1～10μm左右。本发明使用了络合添加剂，是己酸、油酸、月桂酸、软脂酸、硬脂酸、柠檬酸、酒石酸、肉桂酸、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸。粉末在物理的和化学的作用下，除去了在退磁场下易形成反向磁畴的杂质部分，晶界破损得到修复，从而提高了矫顽力，制成了具有高性能的稀土铁硼各向异性粘结磁粉。压制成粘结磁块，其Hci可达到350kA/m，(BH)max可达到75kJ/m3。
本发明提供了稀土铁硼金属间化合物晶体直接破碎制成有较高矫顽力和磁能积的稀土铁硼各向异性粘结永磁材料，使工艺简化，成本降低，其磁能积高、粒度细、具有广阔的用途。并使大量破损的和切割边角料烧结磁体直接利用，变废为宝，节约大量资源，具有良好的社会经济效益。
附图说明
附图为：稀土铁硼粘结永磁材料的制备工艺流程。
具体实施方式
该稀土铁硼粘结永磁材料的成分为：
RxTM100-X-ZBZ
其中R为一种或一种以上含Y在内的稀土族元素，至少一种选择Nd或Pr，Nd和Pr的总含量不少于R总量的60at％，X为12～20at％；
TM主要为过渡金属元素，其中Fe的含量不少于TM总量的75at％；
B为硼元素，Z为5～18at％。
本发明的制作工艺为：
1.先制得具有上述成分的R-TM-B金属间化合物的过100目筛的粗粉，可由熔铸法、还原扩散法和烧结磁体法三种方法制取(如附图所示)。
(1)熔铸法制取R-TM-B金属间化合物粗粉。
用原料稀土金属、硼铁金属、金属铁和其他添加金属，经中频熔炼，水冷铜模浇铸得上述成分的R-TM-B金属间化合物铸锭。铸锭在真空或氩气气氛中800℃～1100℃热处理1～5小时，冷淬后，再在550℃～700℃热处理1～3小时。用破碎机在惰性气体保护下破碎到过100目筛的粗粉。
(2)还原扩散法制取R-TM-B金属间化合物粗粉。
用原料稀土氧化物、5μm粒度以下的硼铁粉、过200目筛的铁粉和其他添加的材料粉末，配成具有上述成分的混合物，再按还原混合料中的氧化物的1.5～2.5倍化学计量配入金属钙屑或氢化钙，混合均匀，压成块。在氩气保护下，800℃～900℃还原反应2～3小时，再在1000℃～1150℃继续还原和扩散反应2～3小时，冷淬后，再在800℃～1000℃热处理1～3小时，在550℃～700℃热处理2～3小时。还原扩散块破碎后，浸泡在水中，并用水漂洗除净氧化钙和氢氧化钙，然后用乙醇吸附除水，80℃以下真空干燥，得R-TM-B金属间化合物的过100目筛的粗粉。
(3)用R-TM-B烧结磁块制取粗粉。
将R-TM-B烧结磁块，包括切割边角料和破损料，清洗干净，干燥后，破碎，在惰性气体保护下制取R-TM-B金属间化合物的过100目筛的粗粉。
2.将由以上工艺1制得的粗粉，用球磨或气流磨粉碎到1～10μm细粉，并用络合添加剂进行处理。粉末经物理的和化学的作用，颗粒细化，并去除了颗粒表面有害矫顽力的杂质部分，修善晶粒表面，使矫顽力得到提高，方形度得到提高，磁能积得到提高，成为高性能的R-TM-B各向异性粘结磁粉。络合添加剂的使用，也使粉末颗粒表面得到保护，粉末在空气中有较好的防氧化作用。
3.将所制得的磁粉加入粘结剂，模压、注射、挤压或压延成形，制成各向同性粘结永磁体。
4.将所制得的磁粉加入粘结剂，在磁场下模压或注射成形，制成各向异性粘结永磁体。
实例：
例1.中频熔铸铸锭，成分为Nd15Fe78B7。1000℃热处理3小时，淬冷后，900℃真空热处理2小时，再冷却到630℃真空热处理2小时，破碎过100目筛。汽油介质中球磨到1～10μm，并用络合添加剂进行处理。磁场下模压，制成圆柱粘结磁块。磁性能Br 0.7T，HcB 270kA/m，Hci320kA/m，(BH)max 65kJ/m3。
例2.原料Nd2O3、Dy2O3、BFe粉和Fe粉，配成Nd14Dy1.5Fe78B6.5成分，拌入金属钙屑，压块，850℃2小时还原处理，1100℃2小时还原扩散处理，水淬冷却，再升到900℃热处理2小时，630℃热处理2小时。将还原块破碎后，水浸泡，水漂洗除钙，乙醇吸附水分，80℃以下抽真空干燥，得R-TM-B粗粉。汽油介质中球磨到1～10μm，并用络合添加剂进行处理。磁场下模压，制成
圆柱粘结磁块。磁性能Br 0.7T，HeB 320kA/m，Hei 350kA/m，(BH)max70kJ/m3。
例3.NdFeB烧结磁块切割边角料，清洗干净，干燥后，在惰性气体保护下破碎过100目筛。汽油介质中球磨到1～10μm，并用络合添加剂进行处理。磁场下模压，制成
圆柱粘结磁块。磁性能Br 0.65T，HeB 290kA/m，Hei 350kA/m，(BH)max 65kJ/m3。
Claims (3)
1.一种稀土铁硼粘结磁粉的制造方法：
所述磁粉化学成分表达式为：RX TM100-X-Z BZ；
其中R为一种或一种以上含Y在内的稀土族元素，至少一种选择Nd或Pr，Nd和Pr的总含量不少于R总量的60at％，X为12～20at％；
TM主要为过渡金属元素，其中Fe的含量不少于TM总量的75at％；
B为硼元素，Z为5～18at％；
其特征为：
用原料稀土金属、硼铁金属、金属铁和其他添加金属，经中频熔炼，水冷铜模浇铸得R-TM-B金属间化合物铸锭；铸锭在真空或氩气气氛中900℃～1100℃热处理1～5小时，淬冷后，再在550℃～700℃热处理1～3小时，用破碎机在惰性气体保护下破碎到过100目筛的粗粉；
将以上方法制得的粗粉，用球磨或气流磨粉碎到1～10μm细粉，并用络合添加剂进行处理，络合添加剂是己酸、油酸、月桂酸、软脂酸、硬脂酸、柠檬酸、酒石酸、肉桂酸、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸，粉末经物理的和化学的作用，颗粒细化，并去除了颗粒表面有害矫顽力的杂质部分，修善晶粒表面，使矫顽力得到提高，方形度得到提高，磁能积得到提高，成为高性能的各向异性的稀土铁硼粘结磁粉。
2.一种稀土铁硼粘结磁粉的制造方法：
所述磁粉化学成分表达式为：RX TM100-X-Z BZ；
其中R为一种或一种以上含Y在内的稀土族元素，至少一种选择Nd或Pr，Nd和Pr的总含量不少于R总量的60at％，X为12～20at％；
TM主要为过渡金属元素，其中Fe的含量不少于TM总量的75at％；
B为硼元素，Z为5～18at％；
其特征为：
用原料稀土氧化物、5μm粒度以下的硼铁粉、过200目筛的铁粉和其他添加的材料粉末，配成混合物，再按还原混合物中的氧化物的1.5～2.5倍化学计量配入金属钙屑或氢化钙，混合均匀，压成块；在氩气保护下，800℃～900℃还原反应2～3小时，再在1000℃～1150℃继续还原和扩散反应2～3小时，冷淬后，再在800℃～1000℃热处理1～3小时，在550℃～700℃热处理2～3小时；还原扩散块破碎后，浸泡在水中，并用水漂洗除净氧化钙和氢氧化钙，然后用乙醇吸附除水，80℃以下真空干燥，得R-TM-B金属间化合物的过100目筛的粗粉；
将以上方法制得的粗粉，用球磨或气流磨粉碎到1～10μm细粉，并用络合添加剂进行处理，络合添加剂是己酸、油酸、月桂酸、软脂酸、硬脂酸、柠檬酸、酒石酸、肉桂酸、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸，粉末经物理的和化学的作用，颗粒细化，并去除了颗粒表面有害矫顽力的杂质部分，修善晶粒表面，使矫顽力得到提高，方形度得到提高，磁能积得到提高，成为高性能的各向异性的稀土铁硼粘结磁粉。
3.一种稀土铁硼粘结磁粉的制造方法：
所述磁粉化学成分表达式为：RX TM100-X-Z BZ；
其中R为一种或一种以上含Y在内的稀土族元素，至少一种选择Nd或Pr，Nd和Pr的总含量不少于R总量的60at％，X为12～20at％；
TM主要为过渡金属元素，其中Fe的含量不少于TM总量的75at％；
B为硼元素，Z为5～18at％；
其特征为：
将包括切割边角料和破损料的R-TM-B烧结磁块清洗干净，干燥后，破碎，制取R-TM-B金属间化合物的过100目筛的粗粉；
将以上方法制得的粗粉，用球磨或气流磨粉碎到1～10μm细粉，并用络合添加剂进行处理，络合添加剂是己酸、油酸、月桂酸、软脂酸、硬脂酸、柠檬酸、酒石酸、肉桂酸、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸，粉末经物理的和化学的作用，颗粒细化，并去除了颗粒表面有害矫顽力的杂质部分，修善晶粒表面，使矫顽力得到提高，方形度得到提高，磁能积得到提高，成为高性能的各向异性的稀土铁硼粘结磁粉。
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