CN101256860A - 用锆取代铌的钕铁硼永磁材料 - Google Patents
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Abstract
用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其组成配比为，(28～35)％镨钕合金，(1～10)％钆，(0.1～0.5)％锆，(0.95～1.3)％硼，(0.1～1.5)％铝，(0.01～0.3)％铜，其余为铁及不可避免的杂质，上述为重量百分比。通过调整合金成分，添加金属元素锆，取代钕铁硼合金中的铌元素。本发明用我国资源丰富的锆代替稀有高熔点金属铌，在保证磁性能不降低的情况下降低原材料成本，且锆的添加量明显少于铌的添加量，仍然可以得到同样磁性能的钕铁硼合金材料。达到综合提高NdFeB合金的工艺稳定性和磁性能，降低钕铁硼永磁体的制作成本和提高性能价格比，提高产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼永磁材料，特别是用锆取代铌的烧结钕铁硼永磁材料。
背景技术
稀土永磁钕铁硼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。但三元钕铁硼合金的磁性能并不理想，内禀矫顽力较低，只有理论各向异性场的1/10左右；由于对烧结温度敏感，烧结过程中，经常出现晶粒异常长大现象。添加合金元素可有效解决上述问题。在钕铁硼合金中，添加铌可有效地抑制α-Fe相形成，并可明显提高磁体的内禀矫顽力。
由于近年来有色金属价格大幅上涨，铌金属价格也大幅上升，造成钕铁硼生产成本不断上升。铌为高熔点稀有金属，自然界含量小，而锆在自然界分布广、含量大，我国锆资源丰富，锆的价格比稀有金属铌低得多。为此，通过价位低的金属取代价格昂贵的稀有金属，制备具有相同磁性能的产品，达到降低生产成本，提高市场竞争力的目的。CN1986856A提到如果在钕铁硼快淬永磁合金中添加Nb、Zr、Ti等金属将会改变其微观结构，使晶体细化晶粒尺寸均匀，使磁体矫顽力提高，温度稳定性也提高，但未见采用锆取代铌制造烧结钕铁硼永磁合金的相关报导。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过调整合金成分，添加金属元素锆，取代钕铁硼合金中的铌元素，达到综合提高NdFeB合金的工艺稳定性和磁性能，提高矫顽力，降低钕铁硼永磁体的制作成本和提高性能价格比，提高产品的市场竞争力。
本发明的技术方案是：用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其组成配比为，(28～35)％镨钕合金，(1～10)％钆，(0.1～0.5)％锆，(0.95～1.3)％硼，(0.1～1.5)％铝，(0.01～0.3)％铜，其余为铁及不可避免的杂质，上述为重量百分比。
本发明用我国资源丰富的锆代替稀有高熔点金属铌，它的有益效果是在保证磁性能不降低的情况下降低原材料成本，锆的售价不到铌铁的1/2，而且锆的添加量明显少于铌的添加量，仍然可以得到同样磁性能的钕铁硼合金材料。
具体实施方式
实施例一：
配料：按照以下成份配比重量配料，镨钕合金30.2％重量、钆2.0％重量、硼元素1.03％重量、铝0.64％重量、锆0.3％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25％重量，钕占75％重量，硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％，铁含量为81％；钆元素以GdFe合金状态加入，钆含量为75％，铁含量为25％；
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。
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。
按照以上所述的工艺步骤，用0.3％的Zr成分全部取代1％的Nb，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，磁性能达到：
剩磁能Br：12.6KGs
内禀矫顽力Hcj：13.5KOe
磁感应矫顽力Hcb：12.1KOe
磁能积BH(max)：39MGOe
未用Zr取代Nb制成的烧结钕铁硼合金的磁性能：
剩磁能Br：12.4KGs
内禀矫顽力Hcj：13.5KOe
磁感应矫顽力Hcb：11.9KOe
磁能积BH(max)：38.4MGOe
对比性能测试的数据可以看出：使用0.3％的锆元素替代1％的铌元素后，磁性能的以上四个参数的值得到改善提高，可见，使用替代元素锆，采用上述工艺制造烧结钕铁硼合金，达到节约成本的目的。
实施例二：
配料：按照以下成份重量配比配料，镨钕合金31％重量、钆2.5％重量、硼元素1.02％重量、铝0.64％重量、锆0.1％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨为25％重量，钕为75％重量；硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％，铁含量为81％；钆元素以GdFe合金状态加入，钆含量为75％，铁含量为25％；
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；
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。
按照以上所述的工艺方法，用0.1％的Zr成分全部取代1％的Nb，其它成分不变，制成烧结钕铁硼合金经检测，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，磁性能达到：
剩磁能Br：12.5KGs
内禀矫顽力Hcj：13.3KOe
磁感应矫顽力Hcb：12.1KOe
磁能积BH(max)：38.5MGOe
未用Zr取代Nb制成的烧结钕铁硼合金的磁性能：
剩磁能Br：12.4KGs
内禀矫顽力Hcj：13.6KOe
磁感应矫顽力Hcb：12.0Koe
磁能积BH(max)：38.4MGOe
对比性能测试的数据可以看出：使用0.1％的锆元素替代铌元素后，磁性能的以上四个参数的值得到改善，可见，使用替代元素锆，采用上述工艺制造烧结钕铁硼合金，达到节约成本的目的。
实施例三：
配料：按照以下成份配比重量配料，镨钕合金30.5％重量、钆2％重量、硼元素1.02％重量、铝0.64％重量、锆0.5％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨为25％重量，钕为75％重量，硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19％，铁含量为81％；钆元素以GdFe合金状态加入，钆含量为75％，铁含量为25％；
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；
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。
按照上述的工艺方法，用0.5％的Zr成分全部取代1％的Nb，其它成分不变制成烧结钕铁硼合金经检测，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，磁性能达到：
剩磁能Br：12.7KGs
内禀矫顽力Hcj：13.5KOe
磁感应矫顽力Hcb：12.5KOe
磁能积BH(max)：39.5MGOe
未用Zr取代Nb制成的烧结钕铁硼合金的磁性能：
剩磁能Br：12.4KGs
内禀矫顽力Hcj：13.4KOe
磁感应矫顽力Hcb：11.9KOe
磁能积BH(max)：38.5MGOe
对比性能测试的数据可以看出：使用0.5％的锆元素替代铌元素后，磁性能的以上四个参数的值得到明显的改善提高。可见，使用替代元素锆，在同样工艺制造烧结钕铁硼合金，达到节约成本的目的。
综观上述实施例中，效果最明显的就是使用0.1％的锆取代铌就能达到使用1％的铌的磁性能。
总之，通过调整合金成分，适量的添加锆元素来取代钕铁硼合金中的铌元素，可以起到细化晶粒、综合改善磁体磁性能的作用，达到加Nb的磁性能，并符合加Nb的钕铁硼磁体所达到的牌号要求，最终降低了生产成本。
Claims (7)
1、用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其组成配比为，(28～35)％镨钕合金，(1～10)％钆，(0.1～0.5)％锆，(0.95～1.3)％硼，(0.1～1.5)％铝，(0.01～0.3)％铜，其余为铁及不可避免的杂质，上述为重量百分比。
2、根据权利要求1所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其特征在于组成配比为，镨钕合金30.2％重量、钆2.0％重量、硼元素1.03％重量、铝0.64％重量、锆0.3％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质。
3、根据权利要求1所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其特征在于组成配比为镨钕合金31％重量、钆2.5％重量、硼元素1.02％重量、铝0.64％重量、锆0.1％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质。
4、根据权利要求1所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其特征在于组成配比为镨钕合金30.5％重量、钆2％重量、硼元素1.02％重量、铝0.64％重量、锆0.5％重量、铜0.02％重量、余量为铁及其他杂质。
5、根据权利要求1～4中任一项所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其特征在于镨钕合金中，镨为25％重量，钕为75％重量。
6、根据权利要求1～4中任一项所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，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。
7、根据权利要求1～4中任一项所述的用锆取代铌的钕铁硼永磁材料，其特征在于钆以GdFe合金状态加入，其中钆含量为75％重量，铁含量为25％重量。
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