CN103805827A

CN103805827A - 纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法

Info

Publication number: CN103805827A
Application number: CN201410019404.5A
Authority: CN
Inventors: 周高峰
Original assignee: JIN KE MAGNETICS CO Ltd
Current assignee: JIN KE MAGNETICS CO Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103805827B

Abstract

本发明公开的了一种纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，将低钕磁性相和纳米富钕相分开来制作，制得的低钕磁性相合金粉末为晶体态，浸在矿物油中进行氧化保护；制得的纳米富钕相合金粉末为非晶体态，不易被氧化；通过这种方式能够有效地对低钕磁性相和纳米富钕相进行氧化保护，因此在配料的时候无需多增加稀土的含量；另外，方便实现操纵控制微观组织结构的目的。从而能够实现纳米低钕复相钕铁硼的制作，大大降低了钕铁硼的材料成本，也提高了钕铁硼的剩磁和能积，磁体矫顽力也相对较高。而且本发明的制作方法，还可以通过低钕磁性相粉体和纳米富钕相粉体的混料比例来调整产品的性能，生产出不同规格的产品，使不同产品生产更加方便。

Description

纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法

技术领域

本发明涉及纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法。

背景技术

钕铁硼是一种稀土永磁材料，含有大量的稀土元素钕、铁及硼。钕铁硼作为稀土永磁材料的一种，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。

目前传统的钕铁硼的制作工艺包括以下步骤：（1）配料，（2）甩片加工，（3）氢碎制粉，（4）气流磨制粉，（5）成型压制，（6）烧结。钕铁硼包括主相合金和富钕相合金，在传统的工艺中，将主相合金和富钕相合金配料配在一起进行制粉，加工形成的是晶体态钕铁硼粉末，此种粉末容易被氧化，虽然制得的钕铁硼粉末在氮气或真空中进行氧化保护，但由于氮气或真空氧化保护不稳定，还是避免不了有一部分钕铁硼粉末被氧化掉，因此为达到原有产品的标准，势必要在配料的时候多增加富钕相的含量，这就大大提高了稀土的含量，增加钕铁硼的材料成本，而且生产出来的钕铁硼的剩磁和能积较低，磁体矫顽力也相对较低。

纳米低钕复相钕铁硼是快淬粘结钕铁硼（简称粘结钕铁硼）的一种改进型永磁材料，具有高剩磁、高能积（理论磁能积：1090Kj/m³）的优点。纳米低钕复相钕铁硼中稀土元素含量低，微观组织结构中除存在钕铁硼硬磁相外，还有纳米金属富钕相，故可明显降低原材料成本，大大节约了稀土资源。但是纳米低钕复相钕铁硼中稀土元素降低了，剩磁含量就增高了，原本钕铁硼就具有易氧化、不能抗高温的弱点，纳米低钕复相钕铁硼就更加容易氧化了。因此，用传统制备钕铁硼粉末的工艺无法用来制备纳米低钕复相钕铁硼。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种氧化保护稳定的用来制作纳米低钕复相钕铁硼的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，它包括以下步骤：

a、制作低钕磁性相，它包括以下步骤：

①、配料；按重量百分比为PrNd 20~30%，B 0.93~1.32%，Cu 0.05~0.3%，Ga 0.1~0.9%， Tb 0.05~2.0%，Co 0.5~8%，Ti 0.1~1.5%， Nb0.2~1.6%，余量为Fe的比例配料；

②、将步骤①配好的原材料进行甩片加工，形成铸片；

③、将步骤②所得铸片进行氢碎制粉，得到粒度为0.5mm以下的颗粒；

④、将步骤③氢碎好的粉料进行气流磨制粉，粉料粒度磨到1.5~2um；并将制好的粉料浸在矿物油中备用；

b、制作纳米富钕相，它包括以下步骤：

（1）、配料；按重量百分比为：PrNd 25~35%，B 0.5~1%，Cu 0.01~1.0%，Dy 20~40%， Co 30~40%，Ti 0.1~1.5%， Nb0.2~1.6%，余量为Fe的比例配料；

（2）、将步骤（1）配好的原材料进行甩片加工，得到非晶薄片；

（3）、将步骤（2）所得非晶薄片进行氢碎制粉，得到粒度为0.5mm以下的颗粒；

（4）、将步骤（3）氢碎好的粉料进行气流磨制粉，粉料粒度磨到0.5~2.0um；

c、混料；将低钕磁性相粉料和纳米富钕相粉料按比例进行混料；低钕磁性粉料:纳米富钕相粉料=85~98:15~2；

d、将步骤c混合后的粉料进行成型压制，得到成型产品；

e、将步骤d所得的成型产品进行脱油、脱气、真空烧结；最终得到纳米非晶低钕复相钕铁硼。

采用以上结构后，本发明的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法中将低钕磁性相和纳米富钕相分开来制作，制得的低钕磁性相合金粉末为晶体态，浸在矿物油中进行氧化保护；制得的纳米富钕相合金粉末为非晶体态，不易被氧化；通过这种方式能够有效地对低钕磁性相和纳米富钕相进行氧化保护，因此在配料的时候无需多增加稀土的含量；另外，方便实现操纵控制微观组织结构的目的。从而能够实现纳米低钕复相钕铁硼的制作，大大降低了钕铁硼的材料成本，也提高了钕铁硼的剩磁和能积，磁体矫顽力也相对较高。而且本发明的制作方法，还可以通过低钕磁性相粉体和纳米富钕相粉体的混料比例来调整产品的性能，生产出不同规格的产品，使不同产品生产更加方便。

所述的步骤a的步骤②中，将所述的配好的原材料装入真空感应熔炼炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到旋转的铜轮上进行冷却浇注成铸片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.3~0.5mm之间。

所述的步骤a的步骤③中，将所述的铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃，时间2~10小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

所述的步骤a的步骤④中，气流磨制粉时，磨粉压力5~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm，粒度磨到3~5um；再用球磨机粉碎到1.5~2um。

所述的步骤b的步骤（2）中，将所述的原材料装入真空感应非晶甩带炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气的保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到高速旋转的铜轮上，得到非晶薄片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.15~0.25毫米之间。

所述的步骤b的步骤（3）中，将所述的铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃、时间2~10小时。

所述的步骤b的步骤（4）中，气流磨制粉时，磨粉压力4~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm。

在步骤d中，将所述的粉料在磁场中开放成型，磁场强度17000~25000奥斯特，充磁三到五次取向；将成型后的产品再经等静压200~260MPa提高密度。

在步骤e中，真空烧结时，真空度：0.01~0.04Pa、温度：1020~1120℃，时间：280~320分钟；再进行时效处理：一级时效：800~930℃x120-240分钟；二级时效：460~600℃x120-360分钟。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本发明的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，它包括以下步骤：

a、制作A低钕磁性相，它包括以下步骤：

①、配料。按重量百分比为PrNd 20~30%，B 0.93~1.32%，Cu 0.05~0.3%，Ga 0.1~0.9%， Tb 0.05~2.0%，Co 0.5~8%，Ti 0.1~1.5%， Nb0.2~1.6%，余量为Fe的比例配料。

②、甩片加工。将步骤①配好的原材料装入真空感应熔炼炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到旋转的铜轮上进行冷却浇注成铸片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.3~0.5mm之间。

③、氢碎制粉。将步骤②所得铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃，时间2~10小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

④、气流磨制粉。将步骤③氢碎好的粉料，进行气流磨制粉，磨粉压力5~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm，粒度磨到3~5um；再用球磨机粉碎到1.5~2um；将制好的粉浸在矿物油中备用，所述的矿物油可以是石油醚或硅油等。

b、制作B纳米富钕相，它包括以下步骤：

（1）、配料。按重量百分比为：PrNd25~35%，B 0.5~1%，Cu 0.01~1.0%，Dy 20~40%， Co 30~40%，Ti 0.1~1.5%， Nb0.2~1.6%，余量为Fe的比例配料。

（2）、甩片加工。将步骤（1）配好的原材料装入真空感应非晶甩带炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气的保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到高速旋转（线速度25m/s）的铜轮上，得到非晶薄片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.15~0.25毫米之间。

（3）、氢碎制粉。将步骤（2）所得铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃、时间2~10小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

（4）、气流磨制粉。将步骤（3）氢碎好的粉料，进行气流磨制粉，磨粉压力4~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm，粒度磨到0.5~2.0um。

c、混料；将低钕磁性相粉料和纳米富钕相粉料按比例进行混料；低钕磁性粉料:纳米富钕相粉料=85~98:15~2；所述的比例是按照所需要的产品的性能来调整的。

d、成型压制。将混合后的粉料，按工艺要求称量，在磁场中开放成型，磁场强度17000~25000奥斯特，充磁三到五次取向；将成型后的产品再经等静压200~260MPa提高密度。

e、烧结。将步骤d所得的成型产品进行脱油；脱气（所述的气体是脱油时由于温度升高由矿物油气化而产生的气体。）；真空烧结，真空度：0.01~0.04Pa、温度：1020~1120℃，时间：280~320分钟；再进行时效处理：一级时效：800~930℃x120分钟；二级时效：460~600℃x120分钟；最终得到纳米非晶低钕复相钕铁硼。

性能测试：在温度为18~24℃，将得到的纳米非晶低钕复相（钕铁硼）磁体进行磁参数测试。

实施例：

a、制作A低钕磁性相，它包括以下步骤：

①、配料。按重量百分比为PrNd 27.2%，B 1.05%，Cu 0.05%，Ga 0.11%， Tb 0.3%，Co 1.2%，Ti 1.5%， Nb 0.3%，Fe 68.29%的比例配料。

②、甩片加工。将步骤①配好的原材料装入真空感应熔炼炉，抽真空至0.05Pa，在氩气保护下加热到1795℃，精炼4分钟；然后浇注到旋转的铜轮上进行冷却浇注成铸片，控制好冷却水的温度在22℃，铸片厚度在0.35mm。

③、氢碎制粉。将步骤②所得铸片装入氢碎炉内，抽真空0.1Pa，加热到200℃，充入氢气至氢碎炉内，气压1.0atm，开始氢碎1.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500℃，时间6小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

④、气流磨制粉。将步骤③氢碎好的粉料，进行气流磨制粉，磨粉压力6atm，分级轮转速：3300rpm，进粉量35kg/h，氧含量10ppm，粒度磨到3um；再用球磨机粉碎到1.5um；将制好的粉浸在矿物油中备用，所述的矿物油可以是石油醚或硅油等。

b、制作B纳米富钕相，它包括以下步骤：

（1）、配料。按重量百分比为：PrNd 30%，B 0.6%，Cu 0.02%，Dy 25%， Co 35%，Ti 1.5%， Nb 1.6%，Fe 6.28%的比例配料。

（2）、甩片加工。将步骤（1）配好的原材料装入真空感应非晶甩带炉，抽真空至0.08Pa，在氩气的保护下加热到1780℃，精炼6分钟；然后浇注到高速旋转（线速度25m/s）的铜轮上，得到非晶薄片，控制好冷却水的温度在25℃，铸片厚度在0.15毫米之间。

（3）、氢碎制粉。将步骤（2）所得铸片装入氢碎炉内，抽真空0.1Pa，加热到190℃，充入氢气至氢碎炉内，气压1.2atm，开始氢碎2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度550℃、时间5小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

（4）、气流磨制粉。将步骤（3）氢碎好的粉料，进行气流磨制粉，磨粉压力7atm，分级轮转速：4000rpm，进粉量35kg/h，氧含量30ppm，粒度磨到1.0um。

c、混料；将低钕磁性相粉料和纳米富钕相粉料按比例进行混料；低钕磁性粉料:纳米富钕相粉料=97:3；所述的比例是按照所需要的产品的性能来调整的。

d、成型压制。将混合后的粉料，按工艺要求称量，在磁场中开放成型，磁场强度21000奥斯特，充磁三到五次取向；将成型后的产品再经等静压220MPa提高密度。

e、烧结。将步骤d所得的成型产品进行脱油；脱气（所述的气体是脱油时由于温度升高由矿物油气化而产生的气体。）；真空烧结，真空度：0.04 Pa、温度：1100℃，时间：280分钟；再进行时效处理：一级时效：920℃x120分钟；二级时效：600℃x120分钟；最终得到纳米非晶低钕复相钕铁硼。

磁性能如下：

Br：1.514T

Hcj：995kA/m

(HB)Max：444.16kJ/m³

Hk：960.2 kA/m

Hk/Hcj：96.5%

新方法与老方法的性能的比对

用本发明方法生产的产品的性能如下：

Br：1.514T；

Hcb：906Ka/m；

Hcj：995Ka/m；

（BH）max：444.16Kj/m3；

Hk/Hcj：96.5%。

用传统方法生产的产品的性能如下：

Br：1.45T；

Hcb：836Ka/m；

Hcj：899Ka/m；

（BH）max：418.3Kj/m3；

Hk/Hcj：94.6%。

注：a，新方法和老方法的配料成份相同。

b，传统工艺为全封闭生产线（真空、氮气保护等）。

特点：

性能高：剩磁、能积均高于其他工艺生产同类牌号；

节约稀土资源：低钕主相占配料90%左右，大大降低生产成本。

一致性好：克服了气体保护生产的产品质量波动，冬天和夏天的性能波动。混合后的粉末暴露在大气中可放24小时，性能不变化。

适合工业化、大批量生产，不合格品基本消灭；绿色环保，消除了废料头反复利用的环境污染。

开放生产，易操作、成品率高；节省人工、节约氮气（电能）、生产效率高。

Claims

1.一种纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，它包括以下步骤：

a、制作低钕磁性相，它包括以下步骤：

②、将步骤①配好的原材料进行甩片加工，形成铸片；

b、制作纳米富钕相，它包括以下步骤：

、配料；按重量百分比为：PrNd 25~35%，B 0.5~1%，Cu 0.01~1.0%，Dy 20~40%， Co 30~40%，Ti 0.1~1.5%， Nb0.2~1.6%，余量为Fe的比例配料；

、将步骤（1）配好的原材料进行甩片加工，得到非晶薄片；

、将步骤（2）所得非晶薄片进行氢碎制粉，得到粒度为0.5mm以下的颗粒；

、将步骤（3）氢碎好的粉料进行气流磨制粉，粉料粒度磨到0.5~2.0um；

d、将步骤c混合后的粉料进行成型压制，得到成型产品；

2.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤a的步骤②中，将所述的配好的原材料装入真空感应熔炼炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到旋转的铜轮上进行冷却浇注成铸片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.3~0.5mm之间。

3.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤a的步骤③中，将所述的铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃，时间2~10小时，得到粒度为0.5mm以下的颗粒。

4.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤a的步骤④中，气流磨制粉时，磨粉压力5~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm，粒度磨到3~5um；再用球磨机粉碎到1.5~2um。

5.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤b的步骤（2）中，将所述的原材料装入真空感应非晶甩带炉，抽真空至0.05~0.1Pa，在氩气的保护下加热到1700~1800℃，精炼4~6分钟；然后浇注到高速旋转的铜轮上，得到非晶薄片，控制好冷却水的温度在20~30℃，铸片厚度在0.15~0.25毫米之间。

6.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤b的步骤（3）中，将所述的铸片装入氢碎炉内，抽真空0.05~0.1Pa，加热到100~300℃，充入氢气至氢碎炉内，气压0.8~1.2atm，开始氢碎1.5~2.5小时；然后抽真空脱氢，脱氢温度500~600℃、时间2~10小时。

7.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：所述的步骤b的步骤（4）中，气流磨制粉时，磨粉压力4~7atm，分级轮转速：3000~4500rpm，进粉量30~40kg/h，氧含量10~40ppm。

8.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：在步骤d中，将所述的粉料在磁场中开放成型，磁场强度17000~25000奥斯特，充磁三到五次取向；将成型后的产品再经等静压200~260MPa提高密度。

9.根据权利要求1所述的纳米非晶低钕复相钕铁硼的制作方法，其特征在于：在步骤e中，真空烧结时，真空度：0.01~0.04Pa、温度：1020~1120℃，时间：280~320分钟；再进行时效处理：一级时效：800~930℃x120-240分钟；二级时效：460~600℃x120-360分钟。