CN103151132B

CN103151132B - 一种带有超细粉的钕铁硼磁性材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103151132B
Application number: CN201310113826.4A
Authority: CN
Inventors: 杨延华; 李嘉; 颜廷顺
Original assignee: LIAONING HENGDE MAGNETISM INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: LIAONING HENGDE MAGNETISM INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: CN103151132A

Abstract

一种利用超细粉制备钕铁硼磁性材料及其制备方法，本发明将气流磨产生的超细粉体加入到由：一定量Pr-Nd-Dy，混合稀土（La-Ce），B，Al，Cu以及余量为Fe的正常磁性粉料中制备钕铁硼产品，适量的添加可以起到富稀土相的作用：防止产品稀土总量过低而氧化；对晶界起到强化作用提高矫顽力；烧结过程中抑制钕铁硼晶粒长大，保证产品内部晶粒大小的均匀性，从而使产品的方形度有所改善。由于超细粉体的粒度在2μm以下，其晶粒比表面积大、缺陷少，因而其表面活性高、化学反应速度快、溶解度大，特别是矫顽力极高，使磁体烧结温度降低且矫顽力增高。

Description

一种带有超细粉的钕铁硼磁性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及钕铁硼永磁材料制造技术领域，具体地说是一种带有超细粉的钕铁硼磁性材料及其制备方法。

背景技术

钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼磁性材料是钕、硼、铁等的合金，又称磁钢。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。

在烧结Nd-Fe-B生产过程中，制粉工序由于采用流化床对撞式气流粉碎（磨粉）机，除正常粉料外还会产生2～3%的粒度较细的超细粉体（粒度≤2μm），这些超细粉体的特点是：稀土含量较高、极易氧化燃烧、剩余磁化强度不高，这些特点造成超细粉体在存放、使用上存在一定的危险和难度。因此，传统方法是将超细粉点燃后形成氧化物存放，再利用化学方法进行处理。但若防氧化措施得当，超细粉体的氧化程度并不高，所以不应采用化学方法对其回收，我们研究在不改变原有工艺条件下，采用直接将超细粉体加入正常粉料的方法进行超细粉体的回收利用。

虽然所制备出的稀土永磁体属于低档永磁体，但由于其有效的利用了生产过程中产生的附属产品，因而其在实际的生产过程中具有节约稀土资源、保护环境、提高企业的综合经济效益等重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有超细粉的钕铁硼磁性材料及其制备方法，从而节约稀土资源，降低稀土永磁体的制造成本。

本发明的目的是这样实现的：它由以下的组份和重量百分比组成：Pr-Nd-Dy为24～26%，混合稀土（La-Ce）为4～6%，B为1.0～1.1%，Al为0.5～1.0%，Cu为0.05～0.4%，余量为Fe；

本发明还包括：在上述的组份和重量百分比基础上加入粒度≤2μm的超细粉，其占上述总重量的5～25%。

本发明所述在上述的组份和重量百分比基础上加入粒度≤2μm的超细粉，其优选方案是占上述总重量的15～20%。

本发明所述的超细粉是通过气流磨在制粉过程中产生的粒度≤2μm较细的粉体。

本发明所述利用超细粉制备钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是：

①先采用SC-HD工艺制备钕铁硼鳞片合金，其中Pr-Nd-Dy为24～26%，混合稀土（La-Ce）为4～6%，B为1.0～1.1%，Al为0.5～1.0%，Cu为0.05～0.4%，余量为Fe；真空度为3.0×10^-1Pa下熔炼成厚度在0.25-0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢2-4小时后加热至550～650℃脱氢6～7小时，制备出粒度为60～80目的粗颗粒备用；

②上述的粗颗粒再由QLM-400型气流磨在0.65-0.7MPa工作压力下磨至平均粒度为2.5～3.5μm的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法向所述细粉末中添加占制成总量的5～25%的超细粉，并在混料机中均匀混合1～3小时；

③所述混合粉末在2.0～2.5T的取向场中压制成50～100×50～100×50～100mm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050-1100℃及5.0×10^-3Pa真空度下烧结；

本发明所述的超细粉是气流磨在制粉过程中所产生的粒度≤2μm较细的粉体，并在混料机中均匀混合1～3小时所得到的。

所述SC-HD属本专业技术领域，其中，StripCasting工艺（简称SC工艺）通过控制初晶α-铁析出的薄带速凝法，即带铸法；HD（Hydrogendecrepition）工艺是：氢爆碎工艺；QLM工艺是气流磨工艺。

超细粉体的主要作用机理：

超细粉体的加入主要提高磁体的矫顽力、改善磁体的方形度，但磁体的剩磁有所降低，其主要作用机理为：（1）超细粉体的稀土含量为40-60%，主要成分为富稀土相，因此超细粉的加入对正常粉料的富稀土相进行了补充，使磁体的富稀土相增加，起到了强化晶界的作用，因而磁体的矫顽力有所提高；（2）由于超细粉体的粒度在2μm以下，其晶粒比表面积大、缺陷少，因而其表面活性高、化学反应速度快、溶解度大，特别是矫顽力极高，使磁体烧结温度降低且矫顽力增高；（3）超细粉中的富稀土相增加了磁体烧结过程中液相的流动性，使富稀土相均匀的包覆在主相晶粒周围，从而抑制了磁体主相晶粒的长大，使烧结后主相晶粒大小均匀，宏观上改善磁体的方形度；（4）超细粉中的富稀土相使整个磁体的钕铁硼主相比例相对减少，进而磁体的剩磁有所降低。

本发明具有如下优点：

1、本发明将气流磨产生的超细粉体加入到正常粉料中制备钕铁硼产品，适量的添加可以起到富稀土相的作用：防止产品稀土总量过低而氧化；对晶界起到强化作用提高矫顽力；烧结过程中抑制钕铁硼晶粒长大，保证产品内部晶粒大小的均匀性，从而使产品的方形度有所改善。

2、由于超细粉体的粒度在2μm以下，其晶粒比表面积大、缺陷少，因而其表面活性高、化学反应速度快、溶解度大，特别是矫顽力极高，使磁体烧结温度降低且矫顽力增高。

3、本发明有效的将生产过程中产生的附属物料—超细粉利用到常规产品中，这对节约稀土资源、保护环境、提高企业的综合经济效益等起到重要的现实意义。

附图说明

图1-1是不添加超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；

图1-2、1-3、1-4、1-5是本发明添加不同比例超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；

图2-1是不添加超细粉烧结后成品的磁化特性测试曲线；

图2-2、2-3、2-4、2-5本发明添加不同比例超细粉烧结后成品的磁化特性测试曲线。

下面将通过实例对发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实施例1：

配置常规合金，原料的质量百分比组成为：Pr-Nd-Dy：25.5%，La-Ce：5%，B：1.0%，Fe：67.5%，Al：0.8%，Cu：0.2%，采用SC-HD工艺制备常规合金粗颗粒粉：在3.0×10^-1Pa真空度下熔炼成厚度在0.25-0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢3.0小时后加热至600℃脱氢6.0小时，制备出粒度为60～80目的粗颗粒粉备用；

将气流磨产生的超细粉在混料机中均匀混合1-3小时。

将上述合金粗颗粒粉由QLM-400型气流磨在0.7MPa工作压力下磨至平均粒度为3.0～3.5μm的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法按5%（wt%）比例向常规合金粉中添加上述制成总量的15～20%的超细粉，并在混料机中均匀混合2小时，制得混合粉料；

上述混合粉料在2.0～2.5T的取向场中压制成50×50×50mm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050-1100℃及5.0×10^-3Pa真空度下烧结，并在450～550℃进行时效后，制得毛坯成品。

与该实施例相关物质的参数如下：

从图1-1是没有添加超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图，以及图2-1是没有添加超细粉烧结后磁体的磁化特性测试曲线图所示，从上述烧结后的钕铁硼SEM形貌图中可以看出：产品粒度约为15-20μm，晶粒分布不均匀且晶粒明显长大，空隙较少，因此该产品虽然剩磁较高，但矫顽力明显偏低；另外，表1中的编号1为所示的试验数据。

如图所示，图1-2中的显微镜（SEM）形貌图为添加5%（wt%）比例超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；图2-2中的曲线为5%（wt%）比例超细粉添加量的磁化特性曲线，由表1试验数据中编号2所示，与未添加超细粉曲线（图1）相比：成品的矫顽力提高了21.7%，方形度提高了5.4%，剩磁则降低了3.1%。

实施例2：

与实施例1区别在于：超细粉的添加比例为10%，其他工艺路线同实施例1，试验数据见表1。

与该实施例相关的形貌图与实施例1相似，略。

如图所示，图1-3中的显微镜（SEM）形貌图为添加10%（wt%）比例超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；图2-3中的曲线为10%（wt%）比例超细粉添加量的磁化特性曲线，由表1试验数据中编号3所示，与未添加超细粉曲线相比：成品的矫顽力提高了32.6%，方形度提高了9.1%，剩磁则降低了4.5%。

实施例3：

与实施例1区别在于：超细粉的添加比例为15%，其他工艺路线同实施例1，试验数据见表1。

与该实施例相关的形貌图与实施例1相似，略。

如图所示，图1-4中的显微镜（SEM）形貌图为添加15%（wt%）比例超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；图2-4中的曲线为15%（wt%）比例超细粉添加量的磁化特性曲线，由表1试验数据中编号4中所示，与未添加超细粉曲线相比：成品的矫顽力提高了38.3%，方形度提高了10.6%，剩磁则降低了7.3%。

实施例4：

与实施例1区别在于：超细粉的添加比例为20%，其他工艺路线同实施例1，试验数据见表1。

与该实施例相关的形貌图与实施例1相似，略。

如图所示，图1-5中的显微镜（SEM）形貌图为添加20%（wt%）比例超细粉烧结后磁体的电子扫描显微镜（SEM）形貌图；图2-5中的曲线为20%（wt%）比例超细粉添加量的磁化特性曲线，由表1试验数据中编号5所示，与未添加超细粉曲线相比：成品的矫顽力提高了41.8%，方形度提高了12.4%，剩磁则降低了8.5%。

实施例1至4试验数据如表1所示：

表1试验数据

Claims

1.一种利用超细粉制备钕铁硼磁性材料，它由以下的组份和重量百分比组成：

Pr-Nd-Dy为24~26%，混合稀土La-Ce为4~6%，B为1.0~1.1%，Al为0.5~1.0%，Cu为0.05~0.4%，余量为Fe；

还包括：在上述的组份和重量百分比基础上加入粒度≤2μm的超细粉，其占总重量的15~20%。

2.根据权利要求1所述的利用超细粉制备钕铁硼磁性材料，其特征是：所述的超细粉是通过气流磨在制粉过程中产生的粒度≤2μm较细的粉体。

3.一种利用超细粉制备钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是：

①先采用SC-HD工艺制备钕铁硼鳞片合金，其中Pr-Nd-Dy为24~26%，混合稀土La-Ce为4~6%，B为1.0~1.1%，Al为0.5~1.0%，Cu为0.05~0.4%，余量为Fe；真空度为3.0×10-1Pa下熔炼成厚度在0.25~0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢2~4小时后加热至550~650℃脱氢6~7小时，制备出粒度为60~80目的粗颗粒备用；

②上述的粗颗粒再由QLM-400型气流磨在0.65-0.7MPa工作压力下磨至平均粒度为2.5～3.5μm的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法向所述细粉末中添加占制成总量的5~20%的超细粉，并在混料机中均匀混合1～3小时；

③所述混合粉末在2.0~2.5T的取向场中压制成50~100×50~100×50~100mm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050-1100℃及5.0×10-3Pa真空度下烧结；

所述的超细粉是气流磨在制粉过程中所产生的粒度≤2μm较细的粉体，并在混料机中均匀混合1~3小时所得到的。