CN101834045A - 含钇的钕铁硼永磁材料及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含钇的钕铁硼永磁材料及其制造方法。所述含钇的钕铁硼永磁材料的组成为：Re_αY_βFe_γB_δCu_ζAl_η，其中，Re为Nd、或者Nd和选自Pr、Dy中的一种或两种元素，Fe为Fe及不可避免的杂质；α、β、γ、δ、ζ、η为各元素的重量百分比含量，33≤α+β≤34，1≤β≤10，1≤δ≤1.1，0≤ζ≤0.25，0.3≤η≤0.7，γ＝100-α-β-δ-ζ-η。所述制造方法为采用熔炼、铸造、粉碎、成型、烧结工艺制造含钇的烧结钕铁硼永磁材料。本发明可利用相对过剩的Y部分替代Nd、Pr，减少3～30％的Nd、Pr用量。

Description

含钇的钕铁硼永磁材料及制造方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料技术领域，具体讲，本发明涉及一种添加钇的钕铁硼稀土永磁材料及其制造方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁材料，俗称为“永磁王”，是八十年代初开发出的第三代永磁材料，具有体积小、重量轻和磁性强的特点，以及节能、节材和环保的效果。现已被广泛应用于电镀器材、机械、医疗、汽车等许多领域，是磁性材料中发展最快的一种，应用前景十分广泛。小到手表、照相机、录像机、CD机、VCD机，大到汽车、发动机、悬浮列车等，永磁材料无所不在，与人们的生活息息相关。

目前用来制造钕铁硼稀土永磁材料的稀土原料主要是钕、镨、镝、铽等。随着钕铁硼稀土永磁材料用量的越来越大，钕、镨、镝、铽等稀土金属成为稀缺资源，现急需寻找能够替代这些稀缺资源的稀土金属。

而随着高钇或中钇富铕稀土矿的大量开采，钇等稀土金属则相对过剩。在专利申请CN200580001133.X中，提到一种稀土永磁材料的制备方法，其中虽提及此稀土永磁材料中可含有钇，但是并未说明钇与钕、镨、镝、铽等稀土金属有相似的作用，可以部分取代钕铁硼稀土永磁材料中的这些面临短缺的稀土金属。

发明内容

本发明的目的正是提供利用相对过剩的稀土金属钇部分替代钕、镨合金的一种含钇的新型钕铁硼稀土永磁材料及其制造方法，可以减少3～30％的钕、镨用量。

根据本发明的一方面，提供了一种含钇的钕铁硼永磁材料，其组成为：Re_αY_βB_δCu_ζAl_ηFe_γ，其特征在于，

Re为选自Nd或Nd和Pr、Dy中的一种或两种元素；

Fe为Fe及不可避免的杂质；

α、β、γ、δ、ζ、η为各元素的重量百分比含量；

其中，33≤α+β≤34，1≤β≤10，1≤δ≤1.1，0≤ζ≤0.25，0.3≤η≤0.7，γ＝100-α-β-δ-ζ-η。

根据本发明，所述Re为Nd，或Nd和Pr、或Nd和Dy、或者Nd和Pr和Dy。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造所述含钇的钕铁硼稀土永磁材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)熔炼-铸造：将配好的原料投入真空熔炼炉中进行熔炼使原材料形成熔融的合金液，熔炼温度为1250～1300℃。然后将熔融的合金液浇铸并冷却为书状厚度为20～25mm的合金锭；

(2)粉碎：通过粗粉碎和磨粉将合金锭破碎成平均粒度为3～5μm的细粉末；

(3)成型：通过模压加等静压法将细粉末压制成压坯；

(4)烧结：将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃～1120℃，保温时间180分钟；

(5)回火：将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为900℃～920℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为510℃～620℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理。

其中，熔炼是融化所需的原材料形成熔融的合金液的热处理过程。铸造就是将熔融的合金液浇铸并冷却为书状厚度为25mm的合金锭的过程。

粉碎：包括粗粉碎和磨粉两个过程，粗粉碎主要包括机械粗粉碎和氢破碎两种方法，本发明优选氢破碎，磨粉主要是利用气流将粉末颗粒加速到超音速使之相互碰撞而破碎的过程。

成型：主要目的是按照客户需求将粉末压制成一定形状与尺寸的压坯。主要有三种方法：模压法、模压加等静压。本发明优选通过模压加等静压法将细粉末压制成压坯。

烧结：将压坯在真空烧结炉中1100℃～1120℃温度进行一段时间的热处理过程。其主要作用是提高密度，改进粉末颗粒之间的接触性质，提高强度，使磁体具有高永磁性能的显微组织特征。

回火：将烧结后的压坯在真空烧结炉中在温度各为900℃～920℃及510℃～620℃下进行一段时间的2次热处理过程。其主要作用是消除组织缺陷，改善组织中富稀土相的分布，提高永磁体的性能。

本发明提供的含钇的钕铁硼稀土永磁材料及其制造方法，与现有技术相比，具有以下优点：可利用相对过剩、廉价的稀土钇部分取代钕铁硼合金中的钕镨稀土金属，减少3～30％的Nd、Pr用量，使得原料成本降低，并使得稀土金属得到综合、平衡利用。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

实施例1

一种含钇的钕铁硼稀土永磁材料，按如下表1-1所述配料：

表1-1  实施例1配方表

成分	Nd	Pr	Dy	Y	Fe	B	Cu	Al	合计
										重量/kg	5.47	1.33	0	0.21	13.84	0.21	0.042	0.13	21.23
重量百分比/％	25.75	6.26	0	1.00	65.19	1.00	0.20	0.60	100

然后采用下述工艺步骤制造钕铁硼稀土永磁材料：

将配好的原料投入真空熔炼炉中进行熔炼使原材料形成熔融的合金液，熔炼温度为1300℃，然后将熔融的合金液浇浇铸并冷却为书状厚度为25mm的合金锭；通过氢破碎和气流磨粉将合金锭破碎成平均粒度为3μm的细粉末；通过模压加等静压法将细粉末压制成压坯；将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃，保温时间180分钟；将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为900℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为510℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理，得到钕铁硼稀土永磁材料。

其性质测试数据参见表1-2。

表1-2  实施例1的产品性能测试表

项目	Br/kGs	Hcb/KOe	Hcj/kOe	(B.H)max/MGOe
					测试值	13.05	12.01	13.23	40.60

其中Br为剩磁，Hcj为矫顽力，(B.H)max为磁能积。

实施例2

配方见表2-1，按表2-1配料，将配好的原料投入真空熔炼炉中进行熔炼使原材料形成熔融的合金液，熔炼温度为1275℃，然后将熔融的合金液浇浇铸并冷却为书状厚度为20mm的合金锭；通过氢破碎和气流磨粉将合金锭破碎成平均粒度为5μm的细粉末；将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1120℃，保温时间仍为180分钟；将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为920℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为620℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理，得到钕铁硼稀土永磁材料。其测试结果参见表2-2。

表2-1  实施例2配方表

成分	Nd	Pr	Dy	Y	Fe	B	Cu	Al	合计
										重量/kg	3.93	0.98	0	2.09	13.52	0.23	0.038	0.1	20.89
重量百分比/％	18.81	4.69	0	10.0	64.72	1.1	0.18	0.5	100

表2-2  实施例2的产品性能测试表

项目	Br/kGs	Hcb/KOe	Hcj/kOe	(B.H)max/MGOe
					测试值	11.32	10.69	13.10	29.78

实施例3

配方见表3-1，按表3-1配料，将配好的原料投入真空熔炼炉中进行熔炼使原材料形成熔融的合金液，熔炼温度为1250℃，然后将熔融的合金液浇浇铸并冷却为书状厚度为22.5mm的合金锭；通过氢破碎和气流磨粉将合金锭破碎成平均粒度为4μm的细粉末；将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1120℃，保温时间仍为180分钟；将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为920℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为610℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理，得到钕铁硼稀土永磁材料。其测试结果参见表3-2。

表3-1  实施例3配方表

成分	Nd	Pr	Dy	Y	Fe	B	Cu	Al	合计
										重量/kg	5.6	0	0	1.4	13.72	0.22	0.04	0.12	21.1
重量百分比/％	26.54	0	0	6.64	65.02	1.04	0.19	0.57	100

表3-2  实施例3的产品性能测试表

项目	Br/kGs	Hcb/KOe	Hcj/kOe	(B.H)max/MGOe
					测试值	12.00	11.31	12.59	34.84

实施例4

配方见表4-1，按表4-1配料，并按实施例1相同的工艺步骤得到钕铁硼稀土永磁材料，其中，通过氢破碎和气流磨粉将合金锭破碎成平均粒度为3μm的细粉末；将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃，保温时间仍为180分钟；将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为900℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为590℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理，得到钕铁硼稀土永磁材料。其测试结果参见表4-2。

配方见表7-1，按表7-1配料，并按实施例1相同的工艺步骤得到钕铁硼稀土永磁材料，其中，通过氢破碎和气流磨粉将合金锭破碎成平均粒度为5μm的细粉末；将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1120℃，保温时间仍为180分钟；将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为920℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为610℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理，得到钕铁硼稀土永磁材料。其测试结果参见表7-2。

表7-1  实施例7配方表

成分	Nd	Pr	Dy	Y	Fe	B	Cu	Al	合计
										重量/kg	4.65	1.12	0.4	1.0	13.56	0.22	0	0.15	21.1
重量百分比/％	22.05	5.31	1.90	4.74	64.26	1.04	0	0.70	100

表7-2  实施例7的产品性能测试表

项目	Br/kGs	Hcb/KOe	Hcj/kOe	(B.H)max/MGOe
					测试值	12.04	11.44	19.75	34.24

本发明通过上面的实施例进行举例说明，但是，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员实现本发明。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。

Claims (3)

1.一种含钇的钕铁硼永磁材料，其组成为：Re_αY_βB_δCu_ζAl_ηFe _γ，其特征在于，

Re为Nd、或者Nd和选自Pr、Dy中的一种或两种元素；

Fe为Fe及不可避免的杂质；

α、β、γ、δ、ζ、η为各元素的重量百分比含量；

其中，33≤α+β≤34，1≤β≤10，1≤δ≤1.1，0≤ζ≤0.25，0.3≤η≤0.7，γ＝100-α-β-δ-ζ-η。

2.根据权利要求1所述的含钇的钕铁硼稀土永磁材料，其特征在于，所述Re为Nd、Nd和Pr、Nd和Dy、或者Nd和Pr和Dy。

3.一种制造如前述权利要求1～2任一所述的含钇的钕铁硼稀土永磁材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)熔炼-铸造：将配好的原料投入真空熔炼炉中进行熔炼使原材料形成熔融的合金液，熔炼温度为1250～1300℃，然后将熔融的合金液浇筑并冷却为书状厚度为20～25mm的合金锭；

(2)粉碎：通过粗粉碎和磨粉将合金锭破碎成平均粒度为3～5μm的细粉末；

(3)成型：通过模压加等静压法将细粉末压制成压坯；

(4)烧结：将压坯在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃～1120℃，保温时间180分钟；

(5)回火：将烧结后的压坯在真空烧结炉中在第一段温度为900℃～920℃保温时间为120分钟、以及第二段温度为510℃～620℃保温时间为180分钟的2段分别进行回火处理。