CN101552062A

CN101552062A - 钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体

Info

Publication number: CN101552062A
Application number: CNA2008101632272A
Authority: CN
Inventors: 赵红良; 范逢春
Original assignee: NINGBO TONGCHUANG STRONG MAGNET MATERIAL CO Ltd
Current assignee: NINGBO TONGCHUANG STRONG MAGNET MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2009-10-07

Abstract

本发明公开了一种钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体，其由如下重量百分数的组分组成：镨钕合金20％～33％，钆0.5％～10％，钬0.5％～10％，硼0.9％～1.2％，铝0.1％～0.8％，铜0.1％～0.5％，锆0.1％～0.5％，钛0.1％～0.5％，镝0％～10％，钴0％～3.0％，余量为铁和材料中少量不可避免的杂质。本发明的钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体具有高的耐腐蚀性、方形度和磁能积，且制备过程中的制粉工序的出粉速度快，缩短了生产周期，提高了磁体的磁性能，提升了企业竞争力。

Description

钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体

技术领域

本发明涉及钕铁硼永磁材料技术领域，具体涉及钆Gd钬Ho复合添加的中高牌号钕铁硼磁体。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)永磁材料作为一个新兴产业，因其具有良好的性价比，已在世界范围迅猛发展，并广泛应用于国际和国内的新兴发展产业和支柱产业，如计算机工业、信息工业、通讯工业、汽车工业、核磁共振成像工业、办公自动化等。

随着行业的快速发展，满足更高使用要求的中高牌号钕铁硼磁体也在不断改进，但在传统的中高牌号的钕铁硼磁体中使用的镨钕(PrNd)合金、镝(Dy)等稀土原材料经常出现供不应求且资源日益匮乏的局面，其价格也随之暴涨，增加了中高性能钕铁硼磁体的制作成本；且现有技术的中高牌号钕铁硼磁体还存在耐腐蚀性差、方形度和磁能积低以及制备过程中的制粉工序的出粉速度慢等问题。

为了降低成本，中国申请专利公开号为CN101071667A《含钆的钕铁硼稀土永磁材料及其制造方法》中，采用在钕铁硼中添加钆(Gd)来部分替代价格相对昂贵的钕来降低成本，提高了磁体的耐热性，但其添加量仅为0.05～0.2wt％，仍不能有效的降低生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种耐腐蚀性能强、方形度和磁能积高，制粉工序的出粉速度快且有效降低制作成本的钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体由如下重量百分数的组分组成：镨钕(PrNd)合金20％～33％，钆(Gd)0.5％～10％，钬(Ho)0.5％～10％，硼(B)0.9％～1.2％，铝(Al)0.1％～0.8％，铜(Cu)0.1％～0.5％，锆(Zr)0.1％～0.5％，钛(Ti)0.1％～0.5％，镝(Dy)0％～10％，钴(Co)0％～3.0％，余量为铁和材料中少量不可避免的杂质。

上述的镨钕合金，采用市售的镨钕合金，其中镨的重量百分比为20％～30％。

上述的镝，在实际操作中为了降低配料加工熔融时的熔点，采用市售镝的重量百分比为75％～85％的镝铁合金。

上述的钆，在实际操作中为了降低配料加工熔融时的熔点，采用市售钆的重量百分比为70％～80％的钆铁合金的形式加入。

上述的钬，在实际操作中为了降低配料加工熔融时的熔点，采用市售钬的重量百分比为75％～85％的钬铁合金加入。

上述的硼，在实际操作中为了降低配料加工熔融时的熔点，采用市售硼的重量百分比为18％～20％的硼铁合金加入。

上述的锆，在实际操作中为了降低配料加工熔融时的熔点，采用市售锆的重量百分比为50％～60％的锆铁合金加入。

本发明的钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体的制备工艺如下：

配料：将磁体的各个组分按照比例配料，混合。

熔炼：将按比例混合的原材料装入真空甩带炉内，将真空甩带炉中的空气抽真空到5Pa时，开始加温熔炼，至炉内配料发红时，关闭真空阀，充入氩气至0.6Pa，并升高温度，直至配料完全融化，再精炼10分钟后进行浇注，然后关闭电源，待甩片温度低于80℃时出炉。

制粉：将甩片放置于氢碎炉中，通入氢气，待产品完全吸氢至0.2Mpa稳定后，关闭氢气阀，升温至550～600℃，进行脱氢6～9小时，脱氢完成后的粉料放入气流磨中进行制粉，控制粉料粒度(激光粒度测试仪)在3～5μm之间，然后将粉料加入汽油(每公斤粉料加入10～30毫克汽油)并进行30～60分钟搅拌。

成型：搅拌好的粉料按规定重量称重，放入成型压机中的模具中，加磁场取向后压制成型，然后退磁取出生坯，并迅速真空封装，再将真空封装的好的生坯放入等静压机中加压150～200Mpa，保压1～3分钟后取出。

烧结：将生坯装入烧结盆中，然后放入真空熔结炉内烧结，在1050～1100℃的烧结温度下烧结3～5小时，然后在480℃～600℃回火3～6小时后取出，烧结钕铁硼磁体工序完成。

本发明相对于现有技术的优点和有益效果是：

1.本发明制粉工序的出粉速度提高约10％，缩短了生产周期，提高了生产效率；且稀土元素多是伴生态存在的，钕铁硼生产过程中须大量使用的镨钕、镝等稀土元素，而伴生出的钆和钬等稀土元素的市场运用的范围比较小，利用率较低，造成稀土资源的极大浪费，本发明用资源多、利用率低、价格便宜的稀土元素钆、钬部分代替镨钕(PrNd)合金、镝(Dy)等稀有稀土原材料，钆和钬的复合添加量在1％～20％之间，与中国申请专利公开号为CN101071667A《含钆的钕铁硼稀土永磁材料及其制造方法》中，钆添加量仅为0.05～0.2wt％相比，大幅缓解原材料紧缺的状况，使得生产成本大大降低。

2.钆和钬复合添加部分替代镨钕和镝，能保证产品性能基本一致的前提下，提高产品的方形度(生产中经常通过比较H_k/H_cj的大小来衡量方形度的好坏，不加钆钬的磁体H_k/H_cj为0.92，添加钆钬后可达0.99)，进而提高磁体的磁能积(提高磁能积0.3～1MG0e)。

3.耐腐蚀性提高：实验条件在压力2个大气压、温度120℃、相对湿度95％、时间168小时，本发明的产品平均失重小于10mg/cm²，而不加钆和钬的产品在相同工艺条件下一般大于10mg/cm²。

4.加钆(Gd)和钬(Ho)的中高牌号烧结钕铁硼产品研发的成功，有力的提高了企业竞争力，促进烧结钕铁硼磁性行业的更快发展。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅局限以下实施例：

实施例一

配料：按以下配比进行配料(各个组分均为重量百分数)：30％镨钕合金(镨含量为25％)、1％硼、0.5％钆、0.5％钬、0.5％铝、0.1％锆、0.2％钛、0.5％钴、0.2％铜，余量为铁和材料中少量不可避免的杂质；为了降低配料熔点，硼、钆、钬、锆等物质在保证上述各自在配料中所占重量百分比不变的情况下，采用合金的形式加入；硼铁合金，其中硼的重量百分比为18.5％；钆铁合金，其中钆的重量百分比为74％；钬铁合金，其中钬的重量百分比为79.8％；锆铁合金，其中锆的重量百分比为50％。

以熔炼100Kg钕铁硼合金为例，各个组分配比如表1-1所示：

表1-1实施例一中各个组分配比

按以上配比单，将各原材料混合后装入到真空甩带炉内。

按以上工序生产的烧结钕铁硼磁体，使用钆和钬复合添加取代部分镨钕和镝后，制成烧结钕铁硼合金，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能如表1-2所示：

表1-2添加钆、钬的钕铁硼磁体的磁性能(及与不添加钆、钬的钕铁硼磁体比较)

	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj
	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj	实施例一	13.95	13.6	13.06	46.7	0.97
无钆、钬的钕铁硼磁体	13.95	13.23	12.25	46.08	0.92	实施例一	13.95	13.6	13.06	46.7	0.97

对比表1-2数据可知，使用1％的钆和钬复合添加取代镝和部分镨钕后，磁体的方形度得到明显改善，磁性能尤其是磁能积得到了较大的提高，且成本可节约2～10％左右。

实施例二

配料：按以下配比进行配料：26.5％镨钕合金(其中钕的重量百分比为75％)、1％硼、1.5％钆、3％钬、0.4％铝、0.1％锆、0.2％钛、0.5％钴、0.2％铜，余量为铁；为了降低配料熔点，硼、钆、钬、锆等物质在保证上述各自在配料中所占重量百分比不变的情况下，采用合金的形式加入；硼铁合金，其中硼的重量百分比为18.5％；钆铁合金，其中钆的重量百分比为74％；钬铁合金，其中钬的重量百分比为79.8％；锆铁合金，其中锆的重量百分比为50％。

以熔炼100Kg钕铁硼合金为例，各个组分配比如表2-1所示：

表2-1实施例一中各个组分配比

按以上配比单，将各原材料混合装入真空甩带炉中，其制备工艺与同实施例一。

生产工序完成的烧结钕铁硼磁体，是使用钆和钬复合添加取代镝和部分镨钕后，制成的烧结钕铁硼合金，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能如表2-2所示：

表2-2添加钆、钬的钕铁硼磁体的磁性能(及与不添加钆、钬的钕铁硼磁体比较)

	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj
	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj	实施例二	13.6	15.02	13.04	44.82	0.98

无钆、钬的钕铁硼磁体

13.61

15.13

12.74

44.15

0.92

对比表2-2的数据可知，使用4.5％复合钆和钬添加取代镝和部分镨钕后，磁体的方形度得到明显改善，磁性能尤其是磁能积得到了较大的提高，成本可节约2～10％左右。

实施例三：

配料：按以下配比进行配料：23％镨钕合金(其中钕的重量百分比为75％)、1％硼、3.5％镝、5％钬、0.5％钆、0.4％铝、0.1％锆、0.2％钛、0.2％铜、0.5％钴，余量为铁；为了降低配料熔点，硼、镝、钆、钬、锆等物质在保证上述各自在配料中所占重量百分比不变的情况下，采用合金的形式加入；硼铁合金，其中硼的重量百分比为18.5％；镝铁合金，其中镝的重量百分比为79.5％；钆铁合金，其中钆的重量百分比为74％；钬铁合金，其中钬的重量百分比为79.8％；锆铁合金，其中锆的重量百分比为50％。

以熔炼100Kg钕铁硼合金为例，各个组分配比如表3-1所示：

表3-1实施例二中各个组分配比

按以上配比单，将各原材料混合装入真空甩带炉，其制备工艺同实施例。

生产工序完成后的烧结钕铁硼磁体，是使用钆和钬复合添加取代部分镨钕和镝后，制成的烧结钕铁硼合金，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能，如表3-2所示：

表3-2添加钆、钬的钕铁硼磁体的磁性能(及与不添加钆、钬的钕铁硼磁体比较)

	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj
	剩磁Br/KGs	内禀矫顽力/KOe	矫顽力Hcb/KOe	磁能积BH(max)/MGOe	HK/Hcj	实施例二	12.47	25.72	12.33	38.31	0.99
无钆、钬的钕铁硼磁体	12.47	25.84	12.1	37.55	0.95	实施例二	12.47	25.72	12.33	38.31	0.99

对比表3-2中的数据可知，使用5.5％复合钆和钬添加取代部分镨钕和镝后，磁体的方形度得到明显改善，磁性能尤其是磁能积得到了较大的提高，成本可节约2～10％左右。

加钆、钬配方还可有效改善产品的低失重效果，在2个大气压、温度120℃、相对湿度95％、时间168小时的试验条件下，加钆、钬配方明显好于传统不加钆、钬配方，失重对比结果见表3：

表3本发明与常规不添加钆和钬的钕铁硼磁体的失重率

牌号	试验前重量(mg)	试验后重量(mg)	失重率(mg/cm²)	备注
牌号	试验前重量(mg)	试验后重量(mg)	失重率(mg/cm²)	备注	45M(10×10×10)	7587.4	7548.9	6.41	加钆钬配方
45M(10×10×10)	7579.6	7486.5	15.51	不加钆钬配方	45M(10×10×10)	7587.4	7548.9	6.41	加钆钬配方
45M(10×10×10)	7579.6	7486.5	15.51	不加钆钬配方	38UH(10×10×10)	7668.9	7637.3	5.27	加钆钬配方
38UH(10×10×10)	7661.8	7597.7	10.68	不加钆钬配方	38UH(10×10×10)	7668.9	7637.3	5.27	加钆钬配方

综合以上烧结钕铁硼的测试数据，使用钆、钬复合添加取代部分镨钕和镝，能优化钕铁硼的晶粒组织，改善钕铁硼磁体的磁性能，提高产品抗失重的能力，达到了取代部分稀缺资源的目的，最终降低了企业的生产成本，提高了稀土资源的综合利用率。

Claims

1.一种钆钬复合添加的中高牌号钕铁硼磁体，其由如下重量百分比的组分组成：镨钕合金20％～33％，钆0.5％～10％，钬0.5％～10％，硼0.9％～1.2％，铝0.1％～0.8％，铜0.1％～0.5％，锆0.1％～0.5％，钛0.1％～0.5％，镝0％～10％，钴(Co)0％～3.0％，余量为铁和材料中少量不可避免的杂质。