CN100559519C

CN100559519C - 用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料

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Publication number: CN100559519C
Application number: CNB2007101645761A
Authority: CN
Inventors: 王育平; 郑敦敦
Original assignee: Ningbo Ketian Magnet Co Ltd
Current assignee: Ningbo Ketian Magnetic Industry Co ltd
Priority date: 2007-12-08
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2027-12-08
Also published as: CN101256861A

Abstract

用钬代替镝钕铁硼永磁材料，其特征在于成分组成由[(28～40)%-x]钕、(x-y)镝、y钬、(0.95～1.3)%硼、(0～5)%钆、(0.1～1.0)%铌、(0.1～1.5)%铝、(0.1～0.5)%铜、(0～3)%钴、(0.1～0.5)%镓，其余为Fe和其他杂质及金属元素，其中x＝(0.5～10)%，y＝(0.5～2.5)%，x-y≥0，上述为重量百分比。按照上述的组成成分采用重稀土金属钬代替或部分代替重金属稀土镝，用常规制造钕铁硼永磁材料的方法，制造出同样规格要求的烧结钕铁硼永磁合金，取得相同的测试结果，其中内禀矫顽力都大于12千奥斯特，达到采用镝的钕铁硼的磁性能，但原材料钬的价格仅为镝的三分之一，极大提高性能价格比，达到发明目的。提高了钕铁硼永磁体的市场竞争力。

Description

用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料

技术领域

本发明涉及一种烧结钕铁硼永磁材料，特别是调整稀土元素和含量以降低成分配方的钕铁硼永磁材料。

背景技术

现有的稀土钕铁硼永磁材料是八十年代开发出来的新型磁性材料，它具有高剩磁、高磁能积、高矫顽力以及高性价比等优异特性，是当今磁性最强的永磁体，被誉为永磁材料中的磁王。NdFeB的主要元素由Nd(钕)、Fe(铁)、B(硼)三元素构成，但这三元NdFeB磁体的矫顽力很低，约10KOe(千奥斯特)，因而需要明显改善内禀矫顽力才可适合不同使用温度的环境。比如，最低矫顽力的牌号要求内禀矫顽力也应大于12KOe，M系列要求大于14KOe，H系列则要求大于17KOe，直至目前最高矫顽力已达35～40KOe。

改善矫顽力主要方法是添加重稀土元素如镝(Dy)、铽(Tb)、钬(Ho)、钆(Gd)等取代部分(钕铁硼)NdFeB合金中钕(Nd)、镨(Pr)等元素，但是目前镝Dy的价格很高，铽Tb的价格则更高。由于近年来稀土金属价格大幅上涨，造成钕铁硼配方成本不断上升。虽然毛坯及成品售价也有一定程度的涨幅，但利润空间却有所降低，因此，不同的生产厂家在配方上进行了积极的探索和研究，通过价位低的稀土元素取代价格昂贵的稀土金属，制备具有相同磁性能的产品，以达到降低生产成本，提高市场竞争力的目的。

CN1810998A公告了纳米复合稀土永磁材料中提到可用镝Dy或用Tb、Sm、Ho的混合物改善钕铁硼的磁性能，但未见具体的组成配方和试验结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在钕铁硼合金中用钬Ho取代或部分取代金属元素Dy，以降低钕铁硼合金原材料的配方成本，提高性价比，提高产品的市场竞争力。

本发明的技术方案是：

用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于成分组成由[(28～40)％-x]钕、(x-y)镝、y钬、(0.95～1.3)％硼、(0～5)％钆、(0.1～1.0)％铌、(0.1～1.5)％铝、(0.1～0.5)％铜、(0～3)％钴、(0.1～0.5)％镓，其余为Fe和不可避免的杂质及金属元素，其中x＝(0.5～10)％，y＝(0.5～2.5)％，x-y≥0，上述为重量百分比。

按照上述的组成成分采用重稀土金属钬代替或部分代替重金属稀土镝，用常规制造钕铁硼永磁材料的方法，制造出同样规格要求的烧结钕铁硼永磁合金，并用相同的检测仪器设备多次检测试制品的永磁性能，取得相同的测试结果，其中内禀矫顽力都大于12千奥斯特，达到采用镝的钕铁硼的磁性能，但原材料钬的价格仅为镝的三分之一，极大提高性能价格比，达到发明目的。提高了钕铁硼永磁体的市场竞争力。

具体实施方式

实施例一：

稀土重金属钬Ho为我国丰富资源，本发明采用HoFe合金代替金属钬，其他元素B、Gd和Nb也用它们的铁合金代替。

配料：按照以下成份配比重量进行配料，钕28％、硼1.02％、镝1.0％，钬1.5％、铝0.2％、钆1.5％，铌0.4％、铜0.2％、钴0.2％、镓0.1％、铁及其他杂质为65.88％，其中硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％、铁含量为81％；钬元素以HoFe纯度99.50％合金状态加入，钬含量为80％、铁含量为20％；钆元素以GdFe合金状态加入，钆含量为75％、铁含量为25％；铌元素以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65％，铁含量为35％。

以熔炼100公斤钕铁硼合金为例：

上述成分中将2.5％的镝用1.5％的钬取代1.5％的镝，其它成分不变。

按上表所述的金属原材料装入真空感应炉中。

熔铸：装入真空感应炉内后，将真空感应炉中的空气抽真空至小于1Pa，开始加温熔炼，至炉内配料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后，精炼浇注成锭子，然后关闭电源，待锭子温度低于60℃出炉；

制粉：将锭子破碎至90～110mm的料块，经颚碎机和中碎机后将料块的出料颗粒处理成为20目以下，然后将出料放入气流磨内进行制粉，使粉颗粒控制在2.7～5.5μm之间，将粉料放入混料机内，按配比加入汽油并进行混料30～60分钟；

成型：混好的粉料称重后，放入成型压机的模具内，加磁场取向，压制成型，然后退磁取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压150～200Mpa，保压1～3分钟后取出制成的生坯；

烧结：将生坯装入料盒后，放入真空烧结炉内烧结，在1080～1115℃的烧结温度下烧结3.5～4.5个小时后，从烧结炉中取出，即制成钕铁硼磁体。

制成的烧结钕铁硼合金，检测方法参照GB/T 3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定，经检测，磁性能检测结果：

剩磁能Br：13.5KGs

内禀矫顽力Hcj：12.9KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.3KOe

最大磁能积BH(max)：45.7MGOe

未用1.5％的Ho部分取代1.5％的Dy制得的烧结钕铁硼合金的磁性能检测结果：

剩磁能Br：13.6KGs

内禀矫顽力Hcj：13.5KOe

磁感应矫顽力Hcb：13.2KOe

最大磁能积BH(max)：45.5MGOe

对比性能测试的数据可以看出：使用1.5％的钬元素部分替代1.5％镝元素后，磁性能的以上四个参数的值变化不大，符合同样牌号的磁性能。可见，使用替代元素钬，采用上述工艺步骤制造烧结钕铁硼合金，达到节省成本的效果。

实施例二：

配料：按照以下成份配比重量进行配料，钕28％、硼1.02％、钬1.5％、铝0.2％、铌0.4％、铜0.2％、钴0.2％、镓0.1％、铁及其他杂质68.38％，其中硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％、铁含量为81％；钬元素以HoFe纯度99.50％合金状态加入，钬含量为80％、铁含量为20％；铌元素以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65％，铁含量为35％。

以熔炼100公斤钕铁硼合金为例：

按上表所述的金属原材料装入真空感应炉中；

按上述方法，即：将配方成分中的Dy全部用1.5％的Ho元素取代，其它成分不变制成的烧结钕铁硼合金，检测方法参照GB/T 3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定，经检测，磁性能检测结果：

剩磁能Br：13.6KGs

内禀矫顽力Hcj：12.7KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.7KOe

最大磁能积BH(max)：45.9MGOe

未用Ho取代Dy制得的烧结钕铁硼合金的磁性能：

剩磁能Br：13.5KGs

内禀矫顽力Hcj：13.0KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.8KOe

最大磁能积BH(max)：45.5MGOe

对比性能测试的数据可以看出：使用1.5％的钬全部替代镝后，磁性能的磁能积得到提高，其它参数变化不大。可见，使用替代元素钬，采用同样的工艺步骤制造烧结钕铁硼合金，达到节约成本的效果。

实施例三：

配料：按照以下成份配比重量进行配料，钕28.2％、硼1.02％、钬0.5％、铝0.2％、铌0.4％、铜金属0.2％、钴金属0.2％、镓金属0.1％、铁及其他杂质69.18％，其中硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％、铁含量为81％；钬元素以HoFe纯度99.50％合金状态加入，钬含量为80％、铁含量为20％；铌元素以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65％，铁含量为35％。

以熔炼100公斤钕铁硼合金为例：

按上表所述的金属原材料装入真空感应炉中；

按上述方法，即：将配方成分中0.5％的镝全部用钬取代，其它成分不变制成的烧结钕铁硼合金，检测方法参照GB/T 3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定，经检测，磁性能检测结果：

剩磁能Br：13.4KGs

内禀矫顽力Hcj：13.0KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.8KOe

最大磁能积BH(max)：44.5MGOe

未用Ho取代Dy制得的烧结钕铁硼合金的磁性能：

剩磁能Br：13.5KGs

内禀矫顽力Hcj：13.5KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.9KOe

最大磁能积BH(max)：45.2MGOe

对比性能测试的数据可以看出：使用0.5％的钬全部替代0.5％的镝后，磁性能仍然符合同牌号的，而且还更高些。可见，使用替代元素钬，采用同样的工艺步骤制造烧结钕铁硼合金，达到节约成本的效果。

实施例四：

配料：按照以下成份配比重量进行配料，钕28％、硼1.02％、钬2.5％、铝0.2％、铌0.4％、铜0.2％、钴0.2％，镓0.1％，铁及其他杂质61.88％，其中硼元素以BFe合金状态加入、硼含量为19％、铁含量为81％；钬元素以HoFe纯度99.50％合金状态加入，钬含量为80％、铁含量为20％；铌元素以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65％，铁含量为35％。

以熔炼100公斤钕铁硼合金为例：

按上表所述的金属原材料装入真空感应炉中；

制粉：将锭子破碎至90～110mm的料块，经颚碎机和中碎机后将料块的出料颗粒处理成为20目以下，然后将出料放入气流磨内进行制粉，使粉颗粒控制在2.7～5.5μm之间，将粉料放入混料机内，按配比加入汽油并进行混料30-60分钟；

按上述方法，即：将一个配方成分中2.5％的Dy全部用Ho元素取代，其它成分不变制成的烧结钕铁硼合金，检测方法参照GB/T 3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定，经检测，磁性能检测结果：

剩磁能Br：13.8KGs

内禀矫顽力Hcj：12.5KOe

磁感应矫顽力Hcb：12.8KOe

最大磁能积BH(max)：46MGOe

未用Ho取代Dy制得的烧结钕铁硼合金的磁性能：

剩磁能Br：13.6KGs

内禀矫顽力Hcj：13.5KOe

磁感应矫顽力Hcb：13.2KOe

最大磁能积BH(max)：45MGOe

对比性能测试的数据可以看出：使用2.5％的钬全部替代2.5％镝后，磁性能中的Br和BH(max)参数得到提高，Hcj和Hcb略有所降低，然而，仍然符合同牌号产品的磁性能，不至于造成磁性能过剩的“资源浪费”。用稀土元素钬代替镝制造烧结钕铁硼合金组成配比和工艺是可行的。

以上实施例的检测数据是实验样品测量平均值。由此可知：随着取代镝元素的钬元素含量的增加，产品的剩磁和磁能积略有提高，矫顽力略有所降低，但是，仍然符合同牌号产品的磁性能，不至于造成磁性能过剩的“资源浪费”。钬元素取代镝元素降低成本的工艺是可行的。

Claims

1、用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征是成分组成由[(28～40)％-x]钕、(x-y)镝、y钬、(0.95～1.3)％硼、(0～5)％钆、(0.1～1.0)％铌、(0.1～1.5)％铝、(0.1～0.5)％铜、(0～3)％钴、(0.1～0.5)％镓，其余为Fe和不可避免的杂质组成，其中x＝(0.5～10)％，y＝(0.5～2.5)％，x-y≥0，上述为重量百分比。

2、根据权利要求1所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于成份组成由钕为28％重量、硼为1.02％重量、镝为1.0％重量，钬为1.5％重量、铝为0.2％重量、钆为1.5％重量，铌为0.4％重量、铜为0.2％重量、钴为0.2％重量、镓为0.1％重量，余量为Fe及不可避免的杂质组成。

3、根据权利要求1所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于成份组成由钕为28％重量、硼为1.02％重量、钬为1.5％重量、铝为0.2％重量、铌为0.4％重量、铜为0.2％重量、钴为0.2％重量、镓为0.1％重量，余量为铁及不可避免的杂质组成。

4、根据权利要求1所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于成份组成由钕为28.2％重量、硼为1.02％重量、钬为0.5％重量、铝为0.2％重量、铌为0.4％重量、铜为0.2％重量、钴为0.2％重量、镓为0.1％重量，余量为铁及不可避免的杂质组成。

5、根据权利要求1所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于成份组成由钕为28％重量、硼为1.02％重量、钬为2.5％重量、铝为0.2％重量、铌为0.4％重量、铜为0.2％重量、钴为0.2％重量、镓为0.1％重量，余量为铁及不可避免的杂质组成。

6、根据权利要求1～5中任一项所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于钬元素以HoFe合金状态加入，其中钬含量为80％重量，铁含量为20％重量。

7、根据权利要求1～5中任一项所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于硼元素以BFe合金状态加入，其中硼含量为19％重量，铁含量为81％重量。

8、根据权利要求1～5中任一项所述的用钬代替镝的烧结钕铁硼永磁材料，其特征在于铌元素以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65％重量，铁含量为35％重量。