CN103871703A

CN103871703A - 一种镨钕铁硼永磁材料及制备方法

Info

Publication number: CN103871703A
Application number: CN201410075563.7A
Authority: CN
Inventors: 孙锐; 卢俊丽; 孙学中
Original assignee: SHANXI SANYIQIANG MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANXI SANYIQIANG MAGNETIC INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103871703B

Abstract

本发明提供一种镨钕铁硼永磁材料，该材料具有高矫顽力。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该材料中各成分的重量百分含量为：Al0.7～0.9％，Si3～5％，Er0.1～0.2％，Ho0.1～0.2％，Sn0.5～0.9％，B1～1.5％，Nd10～13％，Pr15～17％，Pb0.02％～0.05％，P0.06％～0.08％，其余Fe。

Description

一种镨钕铁硼永磁材料及制备方法

技术领域：

本发明属于金属材料领域，涉及一种镨钕铁硼永磁材料及制备方法。

背景技术：

CN200610035368.7号申请公开了一种烧结钕铁硼合金磁性材料的制备方法，该方法是以重量份数计，在100份钕铁硼合金粉中加入0.01～0.2份抗氧化剂，混合均匀后磨成粒径为2.8～4.5μm的粉末；在磨好的钕铁硼粉末中加入0.01～0.5份润滑剂，在氩气或氮气保护下搅拌均匀，得到磁粉；将磁粉压制成形后烧结和热处理，获得最后产品。但该材料的矫顽力偏低。

发明内容：

本发明针对上述技术缺陷，提供一种镨钕铁硼永磁材料，该材料具有高矫顽力。

本发明的另一目的是提供一种镨钕铁硼永磁材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种镨钕铁硼永磁材料，该材料中各成分的重量百分含量为：Al 0.7～0.9％，Si 3～5％，Er 0.1～0.2％，Ho 0.1～0.2％，Sn 0.5～0.9％，B 1～1.5％，Nd 10～13％，Pr 15～17％，Pb 0.02％～0.05％，P 0.06％～0.08％，其余Fe。

上述镨钕铁硼永磁材料的制备方法，具体步骤如下：

1）首先按照上述合金成分进行配料，原料Al、Si、Er、Ho、Sn、Nd、Pr、Pb、Fe的纯度均大于99.9％；P以含P重量百分含量为24%的磷铁合金形式加入；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1540～1550℃，得到母合金；然后将母合金放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1510～1540℃，重熔管式坩埚底部设有通孔；重熔管式坩埚上部经阀门连接常温氮气系统，氮气系统的压力为1.5～1.7个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上，当母合金熔化后，重熔管式坩埚上部阀门打开，熔融母合金在氮气压迫下从坩埚底部的通孔喷向旋转的成型炉转轮轮缘，形成连续的合金铸带；

4）然后将上述合金铸带置于液氮中进行低温处理，处理温度为-196℃，保温25～30分钟，取出后放在室温条件下静置1～2小时；

5）接着将铸带合金放入真空度为0.05～0.12Pa，炉内气压为0.8～1.4atm的氢碎炉进行氢碎，温度加热到250～310℃，氢碎60～90分钟后使铸带变为粗粉；

6）粗粉放入气流磨用高压气流将粗粉磨成为细粉，气流磨制粉压力4～7atm；

7）再将细粉放入模具，将细粉压制成块，成型压力为0.02～0.06MPa，成型后取出成型件装入烧结盆，成型件随同烧结盆送入真空度为0.01～0.03Pa，温度为1070～1090℃的烧结电炉内烧结，保温80～100分钟后断电，随炉自然冷却至790～900℃，再接电保温1～2h；后再断电降温至480～495℃，再接电保温3～5h后，随炉冷却至室温出炉，即得到镨钕铁硼永磁材料。

本发明的进一步设计在于：

步骤2）中重熔管式坩埚内径为20～22mm，高度为270～280mm，坩埚底部设有2～2.5mm的通孔。

步骤3）中重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上2～4mm处。

步骤3）中转轮旋转线速度为20～26m/s；所得合金铸带的厚度为290～350μm，宽度为3～6 mm。

步骤5）中粗粉粒度为20～60微米。

步骤6）中细粉粒度为3～7微米。

本发明具有如下有益效果：

本发明的镨钕铁硼永磁材料中加入Pr、Nd、B，可形成Pr-B和Nd-B 永磁主相。这两个主相复合存在，强化了合金的永磁性能。材料中的P、Pb取代部分B原子。合金材料中Er 、Ho元素进入主相。这是因为溶解于主相的元素降低了有效退磁因子和细化了主相，这些都可有效提高磁体的磁性能。

其中的Al改善了材料的内禀矫顽力是因晶粒间副相的贡献，尤其是在晶粒交合位置上；由于添加了Si元素，抑制了晶粒交汇处颗粒的长大，细化了主相晶粒。因此抑制了它们周围杂散场的增强，进而提高了内禀矫顽力；材料中的 Sn、Pb可以减少富Nd相与主相的湿润角，因此提高了材料的剩磁。

本发明的制备方法中，重熔管式坩埚上部有阀门接常温氮气系统。氮气系统的压力为1.5-1.7个大气压。重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上2-4mm处。当母合金熔化后，重熔管式坩埚上部阀门打开，熔融母合金在氮气压迫下从坩埚底部的通孔中喷向旋转的金属转轮，形成连续的合金铸带。然后将铸带置于液氮中进行低温处理,以及在氢碎炉进行氢碎,得到合金粉。本发明采用合金成分优化和深冷结合。该工艺有效地提高了相均匀分布程度并使晶粒得到细化，得到了高性能的产品。

本发明所得产品具有优异磁性能。制备中所用稀有元素微量，其它原料成本较低；另外制备过种中合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，保证了合金的质量。该方法制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。

本发明的镨钕铁硼永磁材料性能见表1。

附图说明:

图1为本发明实施例一制备的镨钕铁硼永磁材料组织图。

由图1可以看出，该镨铁硼氮磷材料的组织致密均匀。

具体实施方式：

实施例一：

本发明镨钕铁硼永磁材料制备方法的具体步骤如下：

1）首先按照重量百分含量为：Al 0.7％，Si 3％，Er 0.1％，Ho 0.1％，Sn 0.5％，B 1％，Nd 10％，Pr 15％，Pb 0.02％，P 0.06％，其余为Fe进行配料，原料Al、Si、Er、Ho、Sn、Nd、Pr、Pb、Fe的纯度均大于99.9％；P以含P重量百分含量为24%的磷铁合金形式加入；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1540℃，得到母合金液；然后将母合金液放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1510℃，重熔管式坩埚内径为20mm，高度为270mm，坩埚底部设有孔径为2mm的通孔；重熔管式坩埚上部经阀门连接常温氮气系统，氮气系统的压力为1.5个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上2mm处，当母合金熔化后，重熔管式坩埚上部阀门打开，熔融母合金液在氮气压迫下从坩埚底部的通孔中喷向旋转的成型炉转轮轮缘，形成连续的合金铸带；转轮旋转线速度为20m/s，所得合金铸带的厚度为290～350μm，宽度尺寸为3～6 mm。

4）然后将上述合金铸带置于液氮中进行低温处理，处理温度为-196℃，保温25分钟，取出后放在室温条件下静置1小时；

5）接着将铸带合金放入真空度为0.05Pa，炉内气压为0.8atm的氢碎炉进行氢碎，温度加热到250℃，氢碎60分钟后使铸带变为粗粉，粗粉粒度为20～60微米；

利用稀土金属间化合物的吸氢特性，将钕铁硼合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂。

6）粗粉放入气流磨用高压气流将粗粉磨成为细粉，粗粉被吹起并通过相互之间的碰撞成为细粉；细粉粒度为3～7微米，气流磨制粉压力4atm；

7）再将细粉放入模具，将细粉压制成块，成型压力为0.02MPa，成型后取出成型件装入烧结盆，成型件随同烧结盆送入真空度为0.01Pa，温度为1070℃的烧结电炉内烧结，保温80分钟后断电，随炉自然冷却至790℃，再接电保温1h；后再断电降温至480℃，再接电保温3后，随炉冷却至室温出炉，即得到镨钕铁硼永磁材料。

实施例二：

本发明镨钕铁硼永磁材料制备方法的具体步骤如下：

1）首先按照重量百分含量为：A Al 0.9％，Si 5％，Er 0.2％，Ho 0.2％，Sn 0.9％，B 1.5％，Nd 13％，Pr 17％，Pb 0.05％，P 0.08％，其余为Fe进行配料，原料Al、Si、Er、Ho、Sn、Nd、Pr、Pb、Fe的纯度均大于99.9％；P以含P重量百分含量为24%的磷铁合金形式加入；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液；然后将母合金液放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1540℃，重熔管式坩埚内径为22mm，高度为280mm，坩埚底部设有孔径为2.5mm的通孔；重熔管式坩埚上部经阀门连接常温氮气系统，氮气系统的压力为1.7个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上4mm处，当母合金熔化后，重熔管式坩埚上部阀门打开，熔融母合金液在氮气压迫下从坩埚底部的通孔喷向旋转的成型炉转轮轮缘，形成连续的合金铸带；转轮旋转线速度为26m/s，所得合金铸带的厚度为290～350μm，宽度尺寸为3～6 mm。

4）然后将上述合金铸带置于液氮中进行低温处理，处理温度为-196℃，保温30分钟，取出后放在室温条件下静置2小时；

5）接着将铸带合金放入真空度为0.12Pa，炉内气压为1.4atm的氢碎炉进行氢碎，温度加热到310℃，氢碎90分钟后使铸带变为粗粉，粗粉粒度为20～60微米；

6）粗粉放入气流磨用高压气流将粗粉磨成为细粉，粗粉被吹起并通过相互之间的碰撞成为细粉；细粉粒度为3～7微米，气流磨制粉压力7atm；

7）再将细粉放入模具，将细粉压制成块，成型压力为0.06MPa，成型后取出成型件装入烧结盆，成型件随同烧结盆送入真空度为0.03Pa，温度为1090℃的烧结电炉内烧结，保温100分钟后断电，随炉自然冷却至900℃，再接电保温2h；后再断电降温至495℃，再接电保温5h后，随炉冷却至室温出炉，即得到镨钕铁硼永磁材料。

实施例三：

本发明镨钕铁硼永磁材料制备方法的具体步骤如下：

1）首先按照重量百分含量为：Al 0.8％，Si 4％，Er 0.15％，Ho 0.15％，Sn 0.7％, B 1.4％，Nd 12％，Pr 16％，Pb 0.04％，P 0.07％，其余为Fe进行配料，原料Al、Si、Er、Ho、Sn、Nd、Pr、Pb、Fe的纯度均大于99.9％；P以含P重量百分含量为24%的磷铁合金形式加入；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液；然后将母合金液放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1525℃，重熔管式坩埚内径为20mm，高度为270mm，坩埚底部设有孔径为2mm的通孔；重熔管式坩埚上部经阀门连接常温氮气系统，氮气系统的压力为1.6个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上3mm处，当母合金熔化后，重熔管式坩埚上部阀门打开，熔融母合金液在氮气压迫下从坩埚底部的通孔喷向旋转的成型炉转轮轮缘，形成连续的合金铸带；转轮旋转线速度为25m/s，所得合金铸带的厚度为290～350μm，宽度尺寸为3～6 mm。

4）然后将上述合金铸带置于液氮中进行低温处理，处理温度为-196℃，保温28分钟，取出后放在室温条件下静置2小时；

5）接着将铸带合金放入真空度为0.1Pa，炉内气压为1.2atm的氢碎炉进行氢碎，温度加热到290℃，氢碎80分钟后使铸带变为粗粉，粗粉粒度为20～60微米；

6）粗粉放入气流磨用高压气流将粗粉磨成为细粉，粗粉被吹起并通过相互之间的碰撞成为细粉；细粉粒度为3～7微米，气流磨制粉压力5atm；

7）再将细粉放入模具，将细粉压制成块，成型压力为0.04MPa，成型后取出成型件装入烧结盆，成型件随同烧结盆送入真空度为0.02Pa，温度为1080℃的烧结电炉内烧结，保温90分钟后断电，随炉自然冷却至850℃，再接电保温2h；后再断电降温至490℃，再接电保温3h后，随炉冷却至室温出炉，即得到镨钕铁硼永磁材料。

实施例四：

镨钕铁硼永磁材料各成份按重量百分含量：Al 0.6％，Si 2％，Er 0.07％，Ho 0.07％，Sn 0.4％，B 0.9％，Nd 7％，Pr 13％，Pb 0.01％, P 0.05％，其余为Fe进行配料，制备过程同实施例一。

实施例五：

镨钕铁硼永磁材料各成份按重量百分含量：Al 1％，Si 3-5％，Er 0.3％，Ho 0.4％，Sn 1.1％，B 2％，Nd 14％，Pr 19％，Pb 0.07％, P 0.09％，其余Fe进行配料，制备过程同实施例一。

表1

Figure 2014100755637100002DEST_PATH_IMAGE002

由上表可以看出，材料中添加Al、Si、Er、Ho、Sn、B、Nd、Pr、Pb、P元素有助于合金具有磁性能的提高。但是超出本发明设计的范围，磁性能非但没有提高，反而降低。原因是合金元素过多，会在合金内部形成非磁性化合物，也降低了合金元素的有效作用。材料中的Ho、Er、Pr元素过多，不再起作用，反而浪费原材料。

Claims

1.一种镨钕铁硼永磁材料，其特征是：该材料中各成分的重量百分含量为：Al 0.7～0.9％，Si 3～5％，Er 0.1～0.2％，Ho 0.1～0.2％，Sn 0.5～0.9％，B 1～1.5％，Nd 10～13％，Pr 15～17％，Pb 0.02％～0.05％，P 0.06％～0.08％，其余Fe。

2.权利要求1所述镨钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征是：具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：步骤2）中重熔管式坩埚内径为20～22mm，高度为270～280mm，坩埚底部设有2～2.5mm的通孔。

4.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：步骤3）中重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上2～4mm处。

5.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：步骤3）中转轮旋转线速度为20～26m/s；所得合金铸带的厚度为290～350μm，宽度为3～6 mm。

6.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：步骤5）中粗粉粒度为20～60微米。

7.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：步骤6）中细粉粒度为3～7微米。