CN101026034B

CN101026034B - 一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法

Info

Publication number: CN101026034B
Application number: CN200610038444A
Authority: CN
Inventors: 徐锋; 陈�光; 杜宇雷; 皋萍
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: CN101026034A

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，其特征是它在双合金法制备工艺的基础上，以优化晶界相设计为出发点，选取具有较高非晶形成能力的Nd基合金为辅合金，并在烧结回火时将置于耐高温石英容器中的压型坯件，从晶界相熔点以上以水淬冷却的方式降温至室温，以达到足够的冷却速率，确保得到非晶晶界相，根据本发明制得的耐腐蚀稀土永磁材料，通过测量在121℃、2个大气压以及100％湿度环境下放置96小时后材料的失重情况，结果显示本发明得到的材料与常规方法制备的相同成分的稀土永磁材料相比失重减少了30％以上，充分证明其具备了更优越的耐腐蚀性能。可广泛应用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等领域。

Description

一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法

一技术领域

本发明涉及一种磁性材料的制备方法，特别是一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法。

二背景技术

目前，通过粉末冶金工艺制备的烧结钕铁硼稀土永磁材料，由于其磁性能优异，已广泛应用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域。烧结钕铁硼稀土永磁材料主要由基体相和富稀土相构成。其中基体相成分原子比接近Nd∶Fe∶B＝2∶14∶1，构成显微结构的主相，而富稀土相，又称晶界相，则沿晶界分布，起到交换耦合作用，有利于矫顽力的提高和磁体烧结的致密化。但由于富稀土相即晶界相的存在，也使得烧结钕铁硼稀土永磁材料的耐腐蚀性能大大降低，限制了其在恶劣环境中的应用以及寿命。为了提高材料的耐腐蚀性能，现有技术采用了一种双合金工艺来对晶界相进行设计。该工艺是分别冶炼主相与晶界相合金，分别破碎，按一定比例混合，然后经过磁场取向压型，最后经过烧结回火制备成稀土永磁材料。专利申请号CN200510049962.7以及专利申请号CN200510050000.3公开了两种由浙江大学严密等提出的名为“晶界相中添加纳米氧化物提高烧结钕铁硼矫顽力方法”以及“晶界相中添加纳米氮化硅提高钕铁硼工作温度和耐蚀性方法”两项专利申请，它是以双合金工艺为基础，通过在构成晶界相的富稀土的金属间化合物中添加耐腐蚀的陶瓷以降低晶界相的腐蚀速率，提高其耐腐蚀性能。这种通过材料复合化改变性能的方法虽然能够提高材料的耐蚀性能，但是稀土永磁材料易腐蚀的根本原因在于富稀土的金属间化合物作为晶界相，而该技术方法并没有改变晶界相主要构成，材料的耐腐蚀性能仍然受到晶界相的制约，改善空间有限，没有根本解决材料耐蚀性的问题。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，它以非磁性富稀土基块体金属玻璃作为晶界相，从而提高稀土永磁材料的耐腐蚀性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，采用双合金工艺制备而成，其特征在于步骤如下：

1、以合金成分配料，在惰性气体保护下，分别炼制主辅合金，主合金采用铸造工艺制成的钕铁硼合金铸锭或用速凝薄片工艺制成的钕铁硼速凝薄片，其成分原子比接近于Nd∶Fe∶B＝2∶14∶1；辅合金采用铸造工艺制成的合金铸锭，其原子百分比组成为Nd：30-60％，R：0.1-20％，Co：25-35％，Fe：0.1-10％，Al：10-15％，M：0.1-10％，其余为不可避免的杂质，其中R为Pr、Dy、Tb中的一种以上，M为Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中的一种以上；

2、通过破碎机将主合金和辅合金分别破碎，制成平均粒度为4-8μm的粉末；

3、将主辅合金粉末混合，辅合金粉末重量占两者总重量的8-12％，同时添加抗氧化剂以及汽油，在混料机中均匀混合；

4、混合后的合金粉末在1.5-2T的磁场中垂直取向，二次压型成坯件；

5、将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃烧结2-4h后，在高于辅合金熔点的温度回火热处理2-4h，并将装有样品的石英容器以水淬冷却的方式降温至常温，得到具有非晶晶界相的磁体。

本发明与现有技术相比，其显著的优点是：它具有非晶晶界。本发明在双合金制备工艺的基础上，以优化晶界相设计为出发点，选取具有较高非晶形成能力的Nd基合金为辅合金，并在烧结回火时将置于耐高温石英容器中的压型坯件，从晶界相熔点以上以水淬冷却的方式降温至室温，以此方法制得的烧结钕铁硼稀土永磁材料耐腐蚀性能显著提高；另外，根据本发明得到的烧结钕铁硼稀土永磁材料，其耐腐蚀性能在环境实验室中进行了加速测量试验，测量在121℃、2个大气压以及100％湿度的环境中放置96小时后材料的失重情况，其结果显示本发明得到的材料与单合金方法制备的相同成分的稀土永磁材料相比失重减少了30％以上，说明其具备了更优越的耐腐蚀性能。可广泛应用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等领域。

四、附图说明

附图是根据本发明所述耐腐蚀稀土永磁材料制备方法的工艺流程图。

五、具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细描述。

参见附图，根据本发明所述耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，它采用双合金工艺制备烧结钕铁硼稀土永磁材料，主合金采用铸造工艺制成的钕铁硼铸锭合金或用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片，其成分原子比接近于Nd∶Fe∶B＝2∶14∶1，具体成分根据性能需求调整；辅合金采用铸造工艺制备铸锭合金，其原子百分比组成为：Nd：30％-60％，R：0.1-20％，Co：25％-35％，Fe：0.1％-10％，Al：10％-15％，M：0.1-10％，其余为不可避免的杂质，其中R为Pr、Dy、Tb中的一种以上，M为Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中的一种以上。在制造过程中，首先按照重量比例将主辅合金分别配料，部分元素可采用合金代替。辅合金原料在惰性气体保护下，由中频感应炉加热至融化状态并达到900-1100℃，经过成分均匀化处理，冷却成铸锭。主合金原料在惰性气体保护下，由中频感应炉加热至融化状态并达到1350-1500℃，经过成分均匀化处理，然后冷却成铸锭，或者采用速凝薄片工艺制成速凝薄片。将主辅合金铸锭在保护气氛中分别破碎，制成平均粒度为4-8μm的粉末。将主辅合金粉末按重量比混合，辅合金粉末重量占两者总重量的8-12％，同时添加抗氧化剂以及汽油，抗氧化剂和汽油的添加量分别为合金总重量的1-5％和0.5-3％，在混料机中均匀混合。混合粉末在1.5-2T的磁场中以5-10MPa的压强垂直取向压型成坯件，然后再进行100-200MPa的等静压二次压型。将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃烧结2-4h后，在高于辅合金熔点即600-700℃温度回火热处理2-4h，然后将装有坯件的石英容器以水淬冷却方式降温至常温，得到具有较好耐腐蚀性能的稀土永磁材料。

实施例1：

1)分别制备主、辅合金铸锭，主合金的原子百分比组成为Nd：9.5％，Dy：1.5％，Fe：81.5％，B：5.5％，Al：2％，辅合金的原子百分比组成为Nd：59.9％，Co：29.9％，Al：9.9％，Dy：0.1％，Fe：0.1％，Cu：0.1％.

2)将主辅合金分别制粉，通过氮气气氛保护下的初中细破碎，制成平均颗粒直径为6.5μm左右的粉末。

3)将主辅合金粉末按照重量比9∶1混合，同时添加合金总重量3％的抗氧化剂聚环氧乙烷烷基醚和1％的汽油，在混料机中均匀混合成混合粉末。

4)将混合粉末通过磁场取向压型压机在8MPa压强和1.7T的取向磁场下初次压制成型，然后在150MPa等静压压机中二次压型。

5)将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1090℃烧结3h后，再经过650℃回火热处理4h，将装有压型坯的石英容器以水淬冷却至常温，得到具有非晶晶界相的磁体。

作为与上述工艺制备样品的对照，将主辅合金按重量比9∶1所对应的成分，以单合金工艺制备原子百分比组成为Nd：12.56，Dy：1.44，Fe：76.52，Co：1.82，B：5.17，Al：2.48，Cu：0.01的对比样品，在相同的工艺条件下混料、破碎、取向压型，在高真空热处理炉中以相同的升温速率烧结和回火，最后随炉冷却至常温。将对比样品在121℃、2个大气压以及100％湿度的环境中放置96小时后测量其失重情况，结果显示单合金法制备样品的失重为3.5mg/cm²；而本发明采用双合金法制备的具有非晶晶界相样品的失重为1.2mg/cm²。

实施例2：

1)分别制备主、辅合金铸锭，主合金的原子百分比组成为Nd：9％，Dy：1％，Pr：1％，Tb：1％，Fe：78％，Co：4％，B：6％，辅合金原子百分比组成为Nd：30％，Pr：10％，Dy：10％，Co：29.9％，Fe：0.1％，Al：10％，Cu：5％，Ga：5％。

2)将主辅合金分别制粉。通过氮气气氛保护下的初中细破碎，制成平均颗粒直径为6.5μm左右的粉末。

3)将主辅合金粉末按照重量比9∶1混合，同时添加占合金粉末总重量3％的抗氧化剂聚环氧乙烷烷基醚和占合金粉末总重量1％的汽油，在混料机中均匀混合成混合粉末。

5)将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1070℃烧结3h后，再经过650℃回火热处理4h，将装有压型坯的石英容器以水淬冷却至常温，得到具有非晶晶界相的磁体。

作为与上述工艺制备样品的对照，将主辅合金按重量比9∶1所对应的成分，以单合金工艺制备原子百分比组成为Nd：10.4％，Pr：1.6％，Dy：1.6％，Tb：0.9％，Fe：73％，Co：5.7％，B：5.6％，Al：0.6％，Cu：0.3％，Ga：0.3％的对比样品，在相同的工艺条件下混料、破碎、取向压型，在高真空热处理炉中以相同的升温速率烧结和回火，最后随炉冷却至常温。将对比样品在121℃、2个大气压以及100％湿度的环境中放置96小时后测量其失重情况，结果显示单合金法制备样品的失重为1.8mg/cm²，而本发明采用双合金法制备的具有非晶晶界相的样品的失重为0.9mg/cm²。

实施例3：

1)分别制备主、辅合金铸锭，主合金的原子百分比组成为Nd：7％，Dy：3％，Tb：2％，Fe：78％，Co：4％，B：6％，辅合金的原子百分比组成为Nd：40％，Pr：15％，Fe：5％，Co：25％，Al：10％，Cu：2％，Ga：2％，Nb：1％.

2)将主辅合金分别制粉。通过氮气气氛保护下的初中细破碎，制成平均颗粒直径为5.5μm左右的粉末。

3)将主辅合金粉末按照重量比88∶12混合，同时添加占合金粉末总重量3％的抗氧化剂聚环氧乙烷烷基醚和占合金粉末总重量1％的汽油，在混料机中均匀混合成混合粉末。

5)将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1090℃烧结3h后，再经过680℃回火热处理4h，将装有压型坯的石英容器以水淬冷却至常温，得到具有非晶晶界相的磁体。

作为与上述工艺制备样品的对照，将主辅合金按重量比88∶12所对应的成分，以单合金工艺制备原子百分比组成为Nd：10.4％，Pr：1.2％，Dy：2.8％，Tb：1.8％，Fe：73％，Co：4％，B：5.6％，Al：0.8％，Cu：0.15％，Ga：0.15％，Nb：0.1％，在相同的工艺条件下混料、破碎、取向压型，在高真空热处理炉中以相同的升温速率烧结和回火，最后随炉冷却至常温。将对比样品在121℃、2个大气压以及100％湿度的环境中放置96小时后测量其失重情况，结果显示单合金法制备样品的失重为1.5mg/cm²，而本发明采用双合金法制备的具有非晶晶界相的样品失重为0.8mg/cm²。

根据上述实施例制备的样品与现有技术单合金法制备样品的测试比较失重大幅减小，因此，根据本发明制得的稀土永磁材料具备了更优越的耐腐蚀性能。

Claims

1.一种耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，它是采用双合金工艺制备而成，其特征在于步骤如下：

1)以合金成分配料，在惰性气体保护下，分别冶炼主辅合金，主合金采用铸造工艺制成的钕铁硼合金铸锭或用速凝薄片工艺制成的钕铁硼速凝薄片，其成分原子比接近于Nd∶Fe∶B＝2∶14∶1；辅合金采用铸造工艺制成的合金铸锭，其原子百分比组成为Nd：30-60％，R：0.1-20％，Co：25-35％，Fe：0.1-10％，Al：10-15％，M：0.1-10％，其余为不可避免的杂质，其中R为Pr、Dy、Tb三种稀土元素中的一种以上，M为Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中一种以上；

2)将主合金和辅合金分别破碎，制成平均粒度为4-8μm的粉末；

3)将主辅合金粉末混合，辅合金粉末重量占两者总重量的8-12％，同时添加抗氧化剂以及汽油，在混料机中均匀混合；

4)混合后的粉末在1.5-2T的磁场中垂直取向，二次压型成坯件；

5)将压型坯置于耐高温石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃烧结2-4h后，在高于辅合金熔点的温度回火热处理2-4h，并将装有样品的石英容器以水淬冷却的方式降温至常温，得到具有非晶晶界相的磁体。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，其特征在于步骤5)中高于辅合金熔点温度是指600-700℃。

3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀稀土永磁材料的制备方法，其特征在于步骤3)中添加的抗氧化剂和汽油占合金重量的比例分别为1-5％和0.5-3％。