CN102768890A - 稀土类各向异性磁粉的制备方法以及磁粉和磁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稀土类各向异性磁粉的制备方法以及磁粉和磁体，该制备方法的对稀土母合金进行HDDR处理的工序包括：低温氢化的步骤、高温吸氢-歧化的步骤、缓慢脱氢-再复合的步骤以及快速彻底脱氢的步骤；本发明通过在高温吸氢-歧化的步骤中以每分钟0.1～1.0kPa的速率连续提升稀土母合金所受到的氢分压，并且在缓慢脱氢-再复合的步骤中以每分钟0.1～0.5kPa的速率连续降低稀土母合金所受到的氢分压，从而缩短了现有HDDR工艺的加工时间、提高了生产效率，并且使合金原料内外各部位的反应速率基本一致，进而使磁粉的退磁曲线具有一个很好的方形度，提升了磁粉的磁性能，使制备出的磁粉能够满足电子产品小型化、轻薄化、高性能化的需求。

Description

稀土类各向异性磁粉的制备方法以及磁粉和磁体

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种稀土类各向异性磁粉的制备方法以及磁粉和磁体。

背景技术

近年来，各种磁性材料在电子产品中得到了广泛的应用。随着电子产品小型化、轻薄化和高性能化的发展需求，磁性材料的形状和性能成为电子产品选用磁性材料（该磁性材料可以包括磁粉、磁体、磁片等现有技术中的常见磁性材料）的首要考虑因素。在诸多磁性材料中，稀土类各向异性磁性材料具备较好的形状优势和突出的性能优势，因此稀土类各向异性磁性材料成为制造电子产品的首选磁性材料。

目前，现有稀土类各向异性磁性材料大多是采用HDDR工艺（其中的HDDR是Hydrogenation-Decomposition-Desorption-Recombination的缩写，译为吸氢-歧化-脱氢-再复合；也就是说，HDDR过程依次包括吸氢、歧化、脱氢、再复合这四个过程）制备而成。按照现有HDDR工艺，在制备出稀土类母合金后，将该稀土类母合金置入500℃～1000℃的氢环境（所述的氢环境是指充满氢气的加工环境或者充满氢气与惰性气体混合气体的加工环境）中进行“吸氢-歧化”反应，再进行“脱氢-再复合”反应，冷却后即可制得稀土类各向异性磁粉；在该HDDR工艺过程中，稀土类母合金在特定的温度和氢分压（所述的氢分压是指稀土类母合金在氢环境中所受到的氢气的压力）的作用下，使原始大晶粒细化为众多小晶粒，并使这些新生成的小晶粒沿易磁化轴方向一致排列，从而使最终获得的磁粉具备各向异性。

在本领域中，本领域普通技术人员通常根据氢分压调控方法的不同来对现有HDDR工艺进行划分，并对每个HDDR工艺冠以一个不同的前缀，例如：现有的HDDR工艺可以包括三菱金属株式会社的c-HDDR工艺、住友特殊金属株式会社的v-HDDR工艺以及爱知制钢株式会社的d-HDDR工艺。现有这几种HDDR工艺在进行实际操作过程中，“吸氢-歧化”反应、“脱氢-再复合”反应等各个反应阶段的氢分压基本上都处于一个恒定值，尽管每种HDDR工艺所采用的这个恒定值可能有所不同；但是发明人在完成本发明的过程中发现：这种在HDDR工艺的各个反应阶段中将氢分压维持在恒定值的做法不仅会使反应速率随时间的延长而逐渐减缓，而且会造成合金原料内外反应速率不一致、导致磁粉的性能不均一，除此之外还会使退磁曲线的方形度不佳，进而降低磁粉的磁性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种稀土类各向异性磁粉的制备方法以及磁粉和磁体，不仅能够缩短现有HDDR工艺的制备时间、提高生产效率，而且能够使磁粉的退磁曲线具有一个很好的方形度，进而提升了磁粉的磁性能，使其满足电子产品“小型化、轻薄化、高性能化”的发展需求。

本发明实施例是通过以下的技术方案来实现的：

一种稀土类各向异性磁粉的制备方法，包括制备稀土母合金的工序以及对该稀土母合金进行HDDR处理的工序；所述对该稀土母合金进行HDDR处理的工序包括以下步骤：

低温氢化的步骤：将稀土母合金置于氢分压为0.05～0.3MPa的氢环境中，并在25℃～600℃保持0.5～3小时，从而完成低温氢化的步骤；

高温吸氢-歧化的步骤：在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的稀土母合金加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在10～30kPa；当稀土母合金的温度达到760℃～860℃时，以每分钟0.1～1.0kPa的速率使氢分压持续增压1～2小时；当稀土母合金吸氢饱和后，将氢分压调整为100kPa，然后维持1～2小时，从而完成高温吸氢-歧化的步骤；

缓慢脱氢-再复合的步骤：高温吸氢-歧化的步骤完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并将该氢环境中的氢分压调整为5～10kPa，然后以每分钟0.1～0.5kPa的速率对氢分压持续降压0.5小时，从而完成缓慢脱氢-再复合的步骤；

快速彻底脱氢的步骤：缓慢脱氢-再复合工序完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并迅速将氢环境中的稀土母合金所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，然后迅速冷却至50℃以下，从而完成快速彻底脱氢的步骤，即完成HDDR处理的工序。

优选地，在对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之前，该制备方法还包括以下步骤：

均匀化热处理的步骤：将制备好的稀土母合金置于真空或者惰性气体中，并在1050℃～1160℃的温度范围内保温10～40小时，从而完成均匀化热处理的步骤；

粗碎的步骤：在均匀化热处理的步骤完成后，将经过均匀化热处理的稀土母合金置于真空或者惰性气体的保护下，破碎成1～10毫米的稀土母合金粗碎颗粒；

在对该稀土母合金进行HDDR处理的工序中，对稀土母合金粗碎颗粒进行HDDR处理。

优选地，在完成对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之后，该制备方法还包括以下步骤：

细碎的步骤：将经过HDDR处理后的稀土母合金在真空或者惰性气体中进行细碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品质的稀土类各向异性磁粉。

优选地，在细碎的步骤中，将经过HDDR处理后的稀土母合金粉碎成粒度为45～150微米的稀土类各向异性磁粉。

优选地，在低温氢化的步骤中，将稀土母合金置于氢分压为0.1～0.2MPa的氢环境中，并在200℃～300℃下保持1～2小时，从而完成低温氢化的步骤。

优选地，在稀土母合金进行低温氢化的过程中，连续翻转搅拌稀土母合金，或者按照一定的时间间隔翻转搅拌稀土母合金，或者随机翻转搅拌稀土母合金。

优选地，在低温氢化的步骤完成后，将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行高温吸氢-歧化的步骤；

和/或，

在缓慢脱氢-再复合的步骤完成后，将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行快速彻底脱氢的步骤。

优选地，所述制备稀土母合金的工序包括以下步骤：

配备原料的步骤：按照分子式Nd_xFe_1-x-y-z-vCo_yB_zM_v配备原料；

其中，Nd为钕元素，Fe为铁元素，Co为钴元素，B为硼元素，M为镓元素、铌元素、锆元素、铜元素、铝元素、钒元素、钛元素、钼元素、硅元素、锰元素中的至少一种；所述的x、y、z、v分别表示Nd、Co、B、M占总体的重量百分数，它们分别满足如下条件：27.0wt％≤x≤30.0wt％，0wt％≤y≤6.0wt％，0.95wt％≤z≤1.05wt％，0.1wt％≤v≤1.0wt％；除了Nd、Co、B、M外，余量均为Fe；

熔炼合金的步骤：将配备好的各原料熔炼成稀土母合金。

一种稀土类各向异性磁粉，该磁粉由上述技术方案中所述的稀土类各向异性磁粉的制备方法制备而成。

一种稀土类各向异性磁体，该磁体以上述技术方案中所述的稀土类各向异性磁粉为原料加工而成。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过在高温吸氢-歧化的步骤中以每分钟0.1～1.0kPa的速率连续提升稀土母合金所受到的氢分压，并且在缓慢脱氢-再复合的步骤中以每分钟0.1～0.5kPa的速率连续降低稀土母合金所受到的氢分压，从而缩短了现有HDDR工艺的加工时间、提高了生产效率，并且使合金原料内外各部位的反应速率基本一致，进而使磁粉的退磁曲线具有一个很好的方形度，提升了磁粉的磁性能，并且使所制备出的磁粉能够满足电子产品小型化、轻薄化、高性能化的需求；此外，本发明实施例中通过在高温吸氢-歧化的步骤之前设置低温氢化的步骤，使稀土母合金在对反应温度不敏感的低温氢化工序中提前吸氢并释放一部分热量，从而降低了高温吸氢-歧化工序中的吸氢量，并且减少了此过程中所释放的热量，进而有效避免了“吸氢-歧化”反应中集中放热所带来的剧烈温度波动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法的流程示意图一；

图2为本发明实施例提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法的流程示意图二；

图3为本发明实施例提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法的技术参数变化示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先需要说明的是，本申请文件中所述的“wt％”表示重量百分数；本发明实施例提供了一种稀土类各向异性磁粉的制备方法、一种应用该制备方法所制得的稀土类各向异性磁粉以及应用该磁粉的稀土类各向异性磁体；下面将分别对三者进行详细描述。

（一）稀土类各向异性磁粉的制备方法

如图1和图2所示，一种稀土类各向异性磁粉的制备方法，该制备方法可以适用于各种采用现有HDDR工艺所制得的磁粉，但优选适用于稀土-铁-硼系各向异性磁粉；该制备方法包括制备稀土母合金的工序以及对该稀土母合金进行HDDR处理的工序；所述对该稀土母合金进行HDDR处理的工序具体可以包括以下步骤：

（1）低温氢化的步骤：将稀土母合金置于氢分压为0.05～0.3MPa的氢环境中，并在25℃～600℃保持0.5～3小时，从而完成低温氢化的步骤。

其中，相应的稀土母合金可以为合金铸锭（例如：该合金铸锭可以为厚度在5～15mm之间的合金铸锭）或合金速凝铸片（例如：该合金速凝铸片可以为厚度是0.3±0.05mm的合金速凝铸片），也可以是经过粗碎处理后的合金粗碎颗粒（例如：该合金粗碎颗粒的粒度可以在1～10毫米之间），但在实际应用中最好为合金粗碎颗粒，因为合金粗碎颗粒能够更加迅速地完成HDDR处理工序中的吸氢过程和脱氢过程。

具体地，该步骤可以在25℃～600℃的温度范围内进行，但这一温度范围的下限值（即25℃）并不是固定的，它可以随着氢分压的高低而发生变化，氢分压越高则这一温度范围的下限值可以越低；在该步骤中，氢环境中的氢分压其实并无特别限制，但从实际操作的难易程度和对产品性能的影响来看，氢分压优选在0.05～0.3MPa范围内，最好在0.1～0.2MPa范围内，因为若氢分压低于0.05MPa，则合金吸氢很慢、生产效率低；若氢分压高于0.3MPa，则不仅不易保证生产安全性，而且从经济成本上考虑也不划算。在实际应用中，该低温氢化步骤的最佳实施方案是将稀土母合金置于氢分压为0.1～0.2MPa的氢环境中，并在200℃～300℃下保持1～2小时，从而使稀土母合金充分吸氢，并完成低温氢化的过程。

进一步地，以稀土-铁-硼系各向异性磁粉为例，在该低温氢化的步骤中，主要发生了如下化学反应：R₂Fe₁₄B₁→R₂Fe₁₄B₁H_x。该低温氢化的步骤可以使稀土母合金在对反应温度不敏感的低温氢化工序中提前吸氢并释放一部分热量，从而降低了高温吸氢-歧化工序中的吸氢量，并且减少了此过程中所释放的热量，进而有效避免了高温吸氢-歧化步骤中因集中放热而造成的剧烈温度波动。为了使稀土母合金在后续的高温吸氢-歧化步骤中能够平稳进行反应，并且为最终的细碎步骤创造更好的细碎条件，因此在本步骤的低温氢化过程中，可以连续翻转搅拌稀土母合金，或者按照一定的时间间隔翻转搅拌稀土母合金，或者随机翻转搅拌稀土母合金，从而使稀土母合金能够充分吸氢，并且使稀土母合金的粒度进一步细化。

（2）高温吸氢-歧化的步骤：在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的稀土母合金加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在10～30kPa；当稀土母合金的温度达到760℃～860℃时，以每分钟0.1～1.0kPa的速率使氢分压持续增压1～2小时；当稀土母合金吸氢饱和后，将氢分压调整为100kPa，然后维持1～2小时，从而完成高温吸氢-歧化的步骤。

其中，在实际操作中，该步骤通常在真空热处理炉中进行，因此可以通过以下的方法确认稀土母合金是否吸氢饱和：关闭进氢阀门，如果真空热处理炉内的氢分压不再下降，则表明真空热处理炉内的稀土母合金停止吸氢，即稀土母合金已经吸氢饱和。在进行一定次数的实验后，本领域普通技术人员可以大致确定出不同稀土母合金吸氢饱和所需的时间，此时可通过上述方法进行确认，如果稀土母合金尚未吸氢饱和，则可以打开进氢阀门，使稀土母合金继续吸氢，直至达到吸氢饱和。

具体地，在低温氢化的步骤完成后，可以将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行高温吸氢-歧化的步骤；在实际生产中，低温氢化的步骤与高温吸氢-歧化的步骤可以连续进行，也可以不连续进行，例如：可以对几批经过低温氢化步骤处理的产品同时进行高温吸氢-歧化处理，从而可以大幅提高整个生产线的批处理能力。

进一步地，以稀土-铁-硼系各向异性磁粉为例，在该高温吸氢-歧化的步骤中，主要发生了如下化学反应：R₂Fe₁₄B₁H_x→RH₂+Fe(B)→RH₂+Fe+Fe₂B。高温吸氢-歧化反应实质为一种“气相-固相”化学反应，气相为氢气，固相主要为低温吸氢工序生成的Nd₂Fe₁₄BHx；在该固相Nd₂Fe₁₄BHx上含有一些因吸氢膨胀而形成的由外到内的微裂纹，在这些微裂纹的附近区域以及在该固相Nd₂Fe₁₄BHx的颗粒表面氢的浓度较高，而在距离这些微裂纹以及所述颗粒表面较远的区域氢的浓度较低，这样使该固相Nd₂Fe₁₄BHx上的氢浓度呈梯度分布。在该高温吸氢-歧化步骤中，化学反应速率与合金成分、氢的物理吸附、氢的浓度分布、反应温度和反应时间均有关系；在合金成分、固相颗粒大小和反应温度确定的情况下，高温吸氢-歧化步骤的化学反应速率主要取决于固相颗粒中氢的浓度分布。固相颗粒的不同部位发生化学反应时，氢的浓度差别越小，则形成的显微组织越均匀，最终获得的磁粉颗粒的矫顽力越一致，磁粉退磁曲线的方形度越好、最大磁能积也更加卓越。本发明的高温吸氢-歧化步骤中，根据歧化反应时间的延续而自动调高固相颗粒外部的氢分压，以使固相颗粒中的各个部位在发生歧化反应时的氢浓度适宜并且基本一致，从而最终获得磁性能高度一致的高品质磁粉。

（3）缓慢脱氢-再复合的步骤：高温吸氢-歧化的步骤完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并将该氢环境中的氢分压调整为5～10kPa，然后以每分钟0.1～0.5kPa的速率对氢分压持续降压0.5小时，从而完成缓慢脱氢-再复合的步骤。

具体地，以稀土-铁-硼系各向异性磁粉为例，在该缓慢脱氢-再复合的步骤中，主要发生了如下化学反应：RH₂+Fe+Fe₂B→R₂Fe₁₄B₁H_x+H₂；该缓慢脱氢-再复合的步骤是获得高磁晶各向异性的必要条件。该缓慢脱氢-再复合的步骤中，固相Nd₂Fe₁₄BHx所面临的情况刚好与高温吸氢-歧化的步骤中的情况相反；固相Nd₂Fe₁₄BHx上的微裂纹的附近区域以及在该固相Nd₂Fe₁₄BHx的颗粒表面氢的浓度低，缓慢脱氢-再复合反应得以快速、彻底地进行，最终这些部位形成的磁晶具备高矫顽力和低各向异性的特点；与之相反，远离这些微裂纹以及颗粒表面的区域氢的浓度高，缓慢脱氢-再复合反应缓慢甚或不彻底，最终这些部位形成的磁晶表现出低矫顽力和高各向异性（或者矫顽力和各向异性均低）的特点。本发明的缓慢脱氢-再复合步骤中，根据缓慢脱氢反应时间的延续而自动降低固相颗粒外部的氢分压，以使固相颗粒中的各个部位在发生缓慢脱氢反应时的氢浓度适宜并且基本一致，从而最终获得磁性能高度一致的高品质磁粉。

（4）快速彻底脱氢的步骤：缓慢脱氢-再复合工序完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并迅速将氢环境中的稀土母合金所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，然后迅速冷却至50℃以下，从而完成快速彻底脱氢的步骤，即完成HDDR处理的工序。

其中，在该快速彻底脱氢的步骤中，需要迅速将氢环境中的稀土母合金所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，其原因在于，如果在该快速彻底脱氢的步骤完成时，氢分压高于1.0Pa或该步骤耗时过长，则最终获得的磁粉磁性能很低。

具体地，以稀土-铁-硼系各向异性磁粉为例，在该快速彻底脱氢的步骤中，主要发生了如下化学反应：R₂Fe₁₄B₁H_x→R₂Fe₁₄B₁+H₂。在缓慢脱氢-再复合的步骤完成后，可以将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行快速彻底脱氢的步骤；在实际生产中，缓慢脱氢-再复合的步骤与快速彻底脱氢的步骤可以连续进行，也可以不连续进行，例如：可以对几批经过缓慢脱氢-再复合步骤处理的产品同时进行快速彻底脱氢处理，从而可以大幅提高整个生产线的批处理能力。

除了上述技术方案外，为了使本发明所提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法能够制备出性能更加突出的磁粉，并且提升本发明中HDDR处理的加工速率，本发明在具体实施过程中还可以包括以下项目中的至少一项：

（1）在对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之前，该制备方法还可以包括以下步骤：

①均匀化热处理的步骤：将制备好的稀土母合金置于真空或者惰性气体中，并在1050℃～1160℃的温度范围内保温10～40小时，从而完成均匀化热处理的步骤。

其中，均匀化热处理可以在1000℃～1200℃的温度范围内进行，但在实际应用中最好在1050℃～1160℃的温度范围内进行均匀化热处理；若加工温度低于1000℃，则均匀化热处理的加工时间势必延长，生产率势必大大降低；若加工温度高于1200℃，则稀土母合金内的晶粒会异常长大、甚至发生熔化现象，进而会降低最终所制备磁粉的磁性能；因此为兼顾磁粉性能和生产效率，在实际应用中最好在1050℃～1160℃的温度范围内进行均匀化热处理。

具体地，均匀化热处理可以消除稀土母合金中的软磁性相α-Fe（软磁性相α-Fe的存在有两个不良影响：①降低主相R2Fe14B相的百分含量，进而降低最终磁粉的性能；②软磁性相α-Fe的饱和磁化强度高，但矫顽力很低，因此软磁性相α-Fe的含量越高最终磁粉的矫顽力越低），并且使平均晶粒尺寸增大至预期值（稀土母合金中的平均晶粒尺寸越大，则最终磁粉颗粒中的众多小晶粒沿易磁化轴方向一致排列的几率越大，磁粉的各向异性化程度越高，磁性能也就越好；在本发明实施例的具体操作过程中，该“预期值”可以设置为100μm左右），进而可以提高后续HDDR工艺所制备出磁粉的磁性能。在此过程中，为了防止稀土母合金被氧化，制备好的稀土母合金应当置于真空或者惰性气体中，并在真空或者惰性气体的保护下进行均匀化热处理。当稀土母合金在惰性气体的保护下进行均匀化热处理时，惰性气体的压力可以是正压，也可以是负压；若为负压，则负压程度应以构成合金成分的化学元素不从合金锭表面蒸发出来为限，以免导致合金锭局部成分发生改变；若为正压，则出于成本和设备寿命方面的考虑，惰性气体的正压应以0.1～0.3MPa为宜。

②粗碎的步骤：在均匀化热处理的步骤完成后，将经过均匀化热处理的稀土母合金置于真空或者惰性气体的保护下，破碎成1～10毫米的稀土母合金粗碎颗粒。

其中，将经过均匀化热处理的稀土母合金破碎成1～10毫米的粗碎颗粒可以采用现有技术中已有的破碎方法和破碎设备来完成，例如采用现有技术中的鄂式破碎机、盘磨机、球磨机等设备进行破碎；但为了防止稀土母合金被氧化，本步骤的粗碎过程最好在真空或惰性气体的保护下进行。

具体地，后续的HDDR处理工序可以直接以未破碎的稀土母合金为原料，也可以以经过本步骤粗碎后的稀土母合金为原料；如果以未破碎的稀土母合金为原料，则不会存在粗碎过程中稀土母合金被氧化的风险，但后续HDDR处理工序中的吸氢处理过程和脱氢处理过程却需要更长时间；如果以粗碎后的稀土母合金为原料，则后续HDDR处理工序中吸氢处理过程和脱氢处理过程能够较快完成，但存在稀土母合金被氧化的风险。由于在真空或惰性气体的保护下，稀土母合金的氧化过程会得到有效抑制，因此在实际应用中最好在真空或惰性气体的保护下将经过均匀化热处理的稀土母合金破碎成1～10毫米的粗碎颗粒，再以该稀土母合金粗碎颗粒为原料进行HDDR处理，从而不仅能够提升HDDR处理工序的生产效率，而且能够有效避免稀土母合金在粗碎过程中被氧化的风险。

（2）在完成对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之后，该制备方法可包括以下步骤：

细碎的步骤：将经过HDDR处理后的稀土母合金在真空或者惰性气体中进行细碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品质的稀土类各向异性磁粉。

其中，本步骤的细碎过程可以采用现有技术中已有的细碎、球磨方法，并采用现有的细碎、球磨设备来完成，例如采用现有技术中的带筛球磨机、气流粉碎机等设备进行破碎；但为了防止稀土母合金被氧化，本步骤的细碎过程最好在真空或惰性气体的保护下进行。

具体地，稀土母合金经过HDDR处理后即为稀土磁性材料，但是由于这种稀土磁性材料不仅颗粒大、粒度分布范围宽，而且存在易磁化方向不同的若干颗粒粘连在一起的问题，因此该稀土磁性材料潜在的磁性能无法充分发挥，需要对其进行粉碎和粒度调整后才能得到磁性能充分发挥的稀土各向异性磁粉。在本步骤的细碎过程中，可以将经过HDDR处理后的稀土母合金粉碎成粒度不大于180微米的磁粉，但最好细碎成粒度在45～150微米之间的磁粉，因为当磁粉粒度小于45微米时，比表面积增大、磁粉易于氧化，并且晶粒缺陷增多，可能会导致磁粉矫顽力的明显下降；而磁粉粒度大于150微米时，易磁化方向不同的若干颗粒粘连在一起的问题加重，可能会导致磁粉剩磁明显下降。

（3）制备稀土母合金的工序最好采用如下的步骤：

①配备原料的步骤，按照分子式Nd_xFe_1-x-y-z-vCo_yB_zM_v配备原料；

其中，Nd为钕元素，Fe为铁元素，Co为钴元素，B为硼元素，M为镓元素（Ga）、铌元素（Nb）、锆元素（Zr）、铜元素（Cu）、铝元素（Al）、钒元素（V）、钛元素（Ti）、钼元素（Mo）、硅元素（Si）、锰元素（Mn）中的至少一种；所述的x、y、z、v分别表示Nd、Co、B、M占总体的重量百分数，它们分别满足如下条件：27.0wt％≤x≤30.0wt％，0wt％≤y≤6.0wt％，0.95wt％≤z≤1.05wt％，0.1wt％≤v≤1.0wt％；除了Nd、Co、B、M外，余量均为Fe；

具体地，本发明实施例所提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法最适合应用于按照以上原料配比方案所制备出的稀土-铁-硼系磁粉的稀土母合金。当将本发明所提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法应用在制备以上原料配比方案的稀土-铁-硼系磁粉时，其具体步骤可以如图2所示。

②熔炼合金的步骤，将配备好的各原料熔炼成稀土母合金。

具体地，相应的稀土母合金可以是采用现有技术中的熔炼方法制备而成的合金铸锭（合金铸锭的厚度：5～15mm）或合金速凝铸片（合金速凝铸片的厚度：0.3±0.05mm），但从微观组织的成分均匀性和后续的均匀化热处理来考虑，稀土母合金最好是合金速凝铸片。

需要说明的是，由于本领域中通常根据氢分压调控方法的不同而对不同的HDDR工艺冠以一个不同的前缀，因此在本申请文件中将本发明上述技术方案中所述的HDDR工艺称之为s-HDDR工艺，其中的“s”是Stepless pressure regulating technology的简写，译为无级调压技术，那么该s-HDDR工艺就表示基于无级调压技术的HDDR工艺。

（二）应用该制备方法所制得的稀土类各向异性磁粉

一种稀土类各向异性磁粉，该磁粉由上述技术方案中所述的稀土类各向异性磁粉的制备方法制备而成。

（三）应用该磁粉的稀土类各向异性磁体

一种稀土类各向异性磁体，该磁体以上述技术方案所述的稀土类各向异性磁粉为原料加工而成。

由此可见，本发明实施例所提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法通过在高温吸氢-歧化的步骤中以每分钟0.1～1.0kPa的速率连续提升稀土母合金所受到的氢分压，并且在缓慢脱氢-再复合的步骤中以每分钟0.1～0.5kPa的速率连续降低稀土母合金所受到的氢分压，从而缩短了现有HDDR工艺的制备时间、提高了生产效率，并且使合金原料内外各部位的反应速率基本一致，进而使磁粉的退磁曲线具有一个很好的方形度，提升了磁粉的磁性能；同时，该制备方法本发明实施例中通过在高温吸氢-歧化的步骤之前设置低温氢化的步骤，使稀土母合金在对反应温度不敏感的低温氢化工序中提前吸氢并释放一部分热量，从而降低了高温吸氢-歧化工序中的吸氢量，并且减少了此过程中所释放的热量，进而有效避免了“吸氢-歧化”反应中集中放热所带来的剧烈温度波动。本发明实施例所提供的稀土类各向异性磁粉采用了上述技术方案中所述的制备方法制备而成，而本发明实施例所提供的各向异性磁体采用了上述技术方案中所述的稀土类各向异性磁粉为原料加工而成，因此本发明实施例所提供的稀土类各向异性磁粉和稀土类各向异性磁体具有突出的形状优势和性能优势，其磁性能明显高于现有技术中的磁性材料，完全能够满足电子产品“小型化、轻薄化、高性能化”的发展需求。

为了更加清晰地表现本发明实施例所提供的稀土类各向异性磁粉的制备方法，下面列举几组对比实例，对本发明的技术方案及技术效果进行详细描述。

众所周知，在现有HDDR工艺中，工艺效果最好的是爱知制钢株式会社的d-HDDR工艺，因此本申请文件中以d-HDDR工艺的几组优选实施例作为本申请的对比实施例进行说明，具体可以如表1所示（表1中的实施例1～实施例7是采用中频真空感应炉熔炼并浇铸而成的成分为Nd_28.5Fe_70.0B_1.0Ga_0.3Nb_0.2(wt％)的磁粉；表1中的实施例1＇～实施例7＇是采用中频真空感应炉熔炼并浇铸而成的成分为Nd_28.0Fe_68.8Co_1.2B_1.0Ga_0.3Nb_0.2Cu_0.3Al_0.2(wt％)的磁粉）：

表1：

上表中的实施例1～实施例3所表示的是当只对现有HDDR工艺中的高温吸氢-歧化过程进行氢分压连续提升操作，而并不改变现有HDDR工艺中的缓慢脱氢-再复合过程时所制备出磁粉的磁性能以及退磁曲线的方形度；实施例4～实施例6所表示的是当只对现有HDDR工艺中的缓慢脱氢-再复合过程进行氢分压连续下调操作，而并不改变现有HDDR工艺中的高温吸氢-歧化过程时所制备出磁粉的磁性能以及退磁曲线的方形度；实施例7所表示的是本发明实施例的s-HDDR工艺所制备出磁粉的磁性能以及退磁曲线的方形度；实施例1＇～实施例7＇所表示的是现有技术中的d-HDDR工艺所制备出磁粉的磁性能以及退磁曲线的方形度。

由对比可以看出，总体而言，无论是只对现有HDDR工艺中的高温吸氢-歧化过程进行氢分压连续提升操作的实施例1～实施例3，还是只对现有HDDR工艺中的缓慢脱氢-再复合过程进行氢分压连续下调操作实施例4～实施例6，它们所制备出磁粉的磁性能和退磁曲线方形度基本都好于现有d-HDDR工艺的实施例1＇～实施例7＇，但均不如本发明s-HDDR工艺的实施例7。将现有d-HDDR工艺的最佳实施例7＇与本发明s-HDDR工艺的实施例7相比，两者的剩磁B_r和内禀矫顽力_iH_c基本相同；但s-HDDR工艺所制得磁粉的退磁曲线方形度为H_k/_iH_c=0.50，最大磁能积为(BH)_max=376kJ/m³，而d-HDDR工艺所制得磁粉的退磁曲线方形度为H_k/_iH_c=0.42，最大磁能积为(BH)_max=336kJ/m³；显然，s-HDDR工艺的这两项指标明显高于d-HDDR工艺，这充分说明本发明的s-HDDR工艺优于现有技术中的d-HDDR。

下面提供几组实施本发明所述制备方法的优选参数（具体如表2所述），并结合附图2和附图3对表1中所述的实施例7的实现过程进行详细描述。

表2：

实施例7

如图2和图3所示，一种稀土类各向异性磁粉的制备方法，具体可以包括如下步骤：

（1）配备原料的步骤：按照分子式Nd_xFe_1-x-y-z-vCo_yB_zM_v配备原料。

具体地，按照分子式Nd_28.5Fe_70.0B_1.0Ga_0.3Nb_0.2(wt％)配备原料。

（2）熔炼合金的步骤：将配备好的各原料熔炼成稀土母合金。

具体地，该稀土母合金为合金速凝铸片，其厚度为：0.3±0.05mm。

（3）均匀化热处理的步骤：将制备好的稀土母合金置于真空或者惰性气体中，并在1050℃～1160℃的温度范围内保温10～40小时，从而完成均匀化热处理的步骤。

具体地，将制备好的合金速凝铸片置于压力为0.1～0.3MPa惰性气体中，并在1050℃～1160℃的温度范围内保温10～40小时，从而完成均匀化热处理的步骤。

（4）粗碎的步骤：在均匀化热处理的步骤完成后，将经过均匀化热处理的稀土母合金置于真空或者惰性气体的保护下，破碎成1～10毫米的稀土母合金粗碎颗粒。

具体地，在均匀化热处理的步骤完成后，将经过均匀化热处理的合金速凝铸片置于惰性气体的保护下，破碎成1～10毫米的合金粗碎颗粒。

（5）低温氢化的步骤：将稀土母合金粗碎颗粒置于氢分压为0.05～0.3MPa的氢环境中，并在25℃～600℃保持0.5～3小时，从而完成低温氢化的步骤。

具体地，将合金粗碎颗粒置于氢分压为0.1～0.2MPa的氢环境中，并在200℃～300℃下保持1～2小时，从而完成低温氢化的步骤。

（6）高温吸氢-歧化的步骤：在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的稀土母合金粗碎颗粒加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在10～30kPa；当稀土母合金粗碎颗粒的温度达到760℃～860℃时，以每分钟0.1～1.0kPa的速率使氢分压持续增压1～2小时；当稀土母合金粗碎颗粒吸氢饱和后，将氢分压调整为100kPa，然后维持1～2小时，从而完成高温吸氢-歧化的步骤。

具体地，在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的合金粗碎颗粒加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在25kPa；当合金粗碎颗粒的温度达到760℃～860℃时，以每分钟0.3kPa的速率使氢分压持续增压1～2小时；当合金粗碎颗粒吸氢饱和后，将氢分压调整为100kPa，然后维持1～2小时，从而完成高温吸氢-歧化的步骤。

（7）缓慢脱氢-再复合的步骤：高温吸氢-歧化的步骤完成后，将稀土母合金粗碎颗粒的温度控制在760℃～860℃的范围内，并将该氢环境中的氢分压调整为5～10kPa，然后以每分钟0.1～0.5kPa的速率对氢分压持续降压0.5小时，从而完成缓慢脱氢-再复合的步骤。

具体地，高温吸氢-歧化的步骤完成后，将合金粗碎颗粒的温度控制在760℃～860℃的范围内，并将该氢环境中的氢分压调整为7.5kPa，然后以每分钟0.3kPa的速率对氢分压持续降压0.5小时，从而完成缓慢脱氢-再复合的步骤。

（8）快速彻底脱氢的步骤：缓慢脱氢-再复合工序完成后，将稀土母合金粗碎颗粒的温度控制在760℃～860℃的范围内，并迅速将氢环境中的稀土母合金粗碎颗粒所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，然后迅速冷却至50℃以下，从而完成快速彻底脱氢的步骤，即完成HDDR处理的工序。

具体地，缓慢脱氢-再复合工序完成后，将合金粗碎颗粒的温度控制在760℃～860℃的范围内，并迅速将氢环境中的合金粗碎颗粒所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，然后迅速冷却至50℃以下，从而完成快速彻底脱氢的步骤，即完成HDDR处理的工序。

（9）细碎的步骤：将经过HDDR处理后的稀土母合金粗碎颗粒在真空或者惰性气体中进行细碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品质的稀土类各向异性磁粉。

具体地，将经过HDDR处理后的合金粗碎颗粒置于惰性气体中进行细碎，直至其粒度达到45～150微米之间，即可制得高品质的稀土类各向异性磁粉。

进一步地，在本实例的具体实施过程中，可参考图3所示的技术参数变化曲线调整加工温度和氢环境的氢分压，本申请文件中不再赘述。

可见，本发明实施例的实现不仅能够缩短现有HDDR工艺的制备时间、提高生产效率，而且能够使磁粉的退磁曲线具有一个很好的方形度，进而提升磁粉的形状优势和性能优势，使其满足电子产品“小型化、轻薄化、高性能化”的发展需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种稀土类各向异性磁粉的制备方法，包括制备稀土母合金的工序以及对该稀土母合金进行HDDR处理的工序；其特征在于，所述对该稀土母合金进行HDDR处理的工序包括以下步骤：

低温氢化的步骤：将稀土母合金置于氢分压为0.05～0.3MPa的氢环境中，并在25℃～600℃保持0.5～3小时，从而完成低温氢化的步骤；

高温吸氢-歧化的步骤：在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的稀土母合金加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在10～30kPa；当稀土母合金的温度达到760℃～860℃时，以每分钟0.1～1.0kPa的速率使氢分压持续增压1～2小时；当稀土母合金吸氢饱和后，将氢分压调整为100kPa，然后维持1～2小时，从而完成高温吸氢-歧化的步骤；

缓慢脱氢-再复合的步骤：高温吸氢-歧化的步骤完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并将该氢环境中的氢分压调整为5～10kPa，然后以每分钟0.1～0.5kPa的速率对氢分压持续降压0.5小时，从而完成缓慢脱氢-再复合的步骤；

快速彻底脱氢的步骤：缓慢脱氢-再复合工序完成后，将稀土母合金的温度控制在760℃～860℃的范围内，并迅速将氢环境中的稀土母合金所受到的氢分压调整到不超过1.0Pa，然后迅速冷却至50℃以下，从而完成快速彻底脱氢的步骤，即完成HDDR处理的工序。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之前，该制备方法还包括以下步骤：

均匀化热处理的步骤：将制备好的稀土母合金置于真空或者惰性气体中，并在1050℃～1160℃的温度范围内保温10～40小时，从而完成均匀化热处理的步骤；

粗碎的步骤：在均匀化热处理的步骤完成后，将经过均匀化热处理的稀土母合金置于真空或者惰性气体的保护下，破碎成1～10毫米的稀土母合金粗碎颗粒；

在对该稀土母合金进行HDDR处理的工序中，对稀土母合金粗碎颗粒进行HDDR处理。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在完成对该稀土母合金进行HDDR处理的工序之后，该制备方法还包括以下步骤：

细碎的步骤：将经过HDDR处理后的稀土母合金在真空或者惰性气体中进行细碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品质的稀土类各向异性磁粉。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在细碎的步骤中，将经过HDDR处理后的稀土母合金粉碎成粒度为45～150微米的稀土类各向异性磁粉。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在低温氢化的步骤中，将稀土母合金置于氢分压为0.1～0.2MPa的氢环境中，并在200℃～300℃下保持1～2小时，从而完成低温氢化的步骤。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在稀土母合金进行低温氢化的过程中，连续翻转搅拌稀土母合金，或者按照一定的时间间隔翻转搅拌稀土母合金，或者随机翻转搅拌稀土母合金。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在低温氢化的步骤完成后，将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行高温吸氢-歧化的步骤；

和/或，

在缓慢脱氢-再复合的步骤完成后，将稀土母合金的温度冷却至50℃以下，再进行快速彻底脱氢的步骤。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备稀土母合金的工序包括以下步骤：

配备原料的步骤：按照分子式Nd_xFe_1-x-y-z-vCo_yB_zM_v配备原料；

其中，Nd为钕元素，Fe为铁元素，Co为钴元素，B为硼元素，M为镓元素、铌元素、锆元素、铜元素、铝元素、钒元素、钛元素、钼元素、硅元素、锰元素中的至少一种；所述的x、y、z、v分别表示Nd、Co、B、M占总体的重量百分数，它们分别满足如下条件：27.0wt％≤x≤30.0wt％，0wt％≤y≤6.0wt％，0.95wt％≤z≤1.05wt％，0.1wt％≤v≤1.0wt％；除了Nd、Co、B、M外，余量均为Fe；

熔炼合金的步骤：将配备好的各原料熔炼成稀土母合金。

9.一种稀土类各向异性磁粉，其特征在于，该磁粉由权利要求1至8中任一项所述的稀土类各向异性磁粉的制备方法制备而成。

10.一种稀土类各向异性磁体，其特征在于，该磁体以权利要求9中所述的稀土类各向异性磁粉为原料加工而成。

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