CN104227004A - 无底料气流磨制粉设备及制粉方法和永磁体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无底料气流磨制粉设备，包含加料装置、第一磨室、第一分选轮、第二磨室、第二分选轮、旋风收集器；所述的加料装置设置在第一磨室的上部，加料装置与第一磨室相连，第一磨室内设置有喷嘴和与合金片发生撞击的撞击板，在第一磨室还设置有带叶片的第一分选轮；分选轮的排气口与第二磨室底部的接管相连；第二磨室的侧壁上设置有喷嘴，所述的喷嘴2个以上；第二磨室的上部设置有带叶片的第二分选轮，第二分选轮的排气口与旋风收集器的进气口通过管路相连；本发明还公开了无底料气流磨制粉方法和采用本发明设备制造钕铁硼稀土永磁体的方法。

Description

无底料气流磨制粉设备及制粉方法和永磁体的制造方法

技术领域

本发明属于粉体设备领域，特别是涉及一种无底料气流磨制粉设备、制粉方法和钕铁硼稀土永磁体的制造方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁合金,以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁合金又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。

中国专利ZL01116103.5公开了一种Re-Fe-B系稀土磁铁用合金粉末的制造方法，该方法公开的是一种流态床气流磨制粉技术，使用氧含量在0.02-5%范围的惰性气体的高速气流，对所述合金进行细粉碎，除去易氧化的粒径小于1μm的超细粉，将超细粉的数量比率调节到占粉末全体的10%以下，该设备和方法的缺点是收得率低，浪费了昂贵的稀土原料。本发明通过改进设备的结构和粉末收集系统，减少了超细粉的数量，使该专利浪费的超细粉回收，并解决了该专利稀土浪费问题；通过改进制粉方法和钕铁硼稀土永磁的制造方法；中国专利ZL00104103.7公开的是一种流态床气流磨制粉设备，该设备包含一粉碎机主体，其主体上有三个均分的支腿，支撑在三个重量传感器上，为了测量和控制粉碎机主体中剩余粉体的重量，一根软管设置在粉碎机与原料投入机之间，另一根软管设置在粉碎机与收集粉料的收集器之间。

现有技术把粒径小于1μm的超细粉排出，降低材料利用率，由于排出的超细粉稀土含量较高，稀土浪费严重；另外，流态床气流磨的磨室必须保持一定重量的底料，所以需要设置称重和重量控制系统，由于系统的阻尼较大，重量测量的精度较低，计量误差较大，底料的重量对产品的粒度有影响，重量的波动影响粒度分布；由于采用单磨室，原料直接进入磨室，成品粉中的大颗粒含量较大，粒度分布不好。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明找到一种无底料气流磨制粉设备、制粉方法和钕铁硼稀土永磁体的制造方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种无底料气流磨制粉设备，所述的制粉设备包含加料器、第一磨室、第一分选轮、第二磨室、第二分选轮、旋风收集器、第二收集器；所述的加料器设置在第一磨室的上部，加料器与第一磨室相连，第一磨室内设置有喷嘴和与合金片发生撞击的撞击板，在第一磨室还设置有带叶片的分选轮；分选轮的排气口与第二磨室底部的接管相连；第二磨室的侧壁上设置有喷嘴，所述的喷嘴2个以上；第二磨室的上部设置有带叶片的第二分选轮，第二分选轮的排气口与旋风收集器的进气口通过管路相连。

所述的加料器设置有带调节功能的螺旋加料装置，在螺旋加料装置的前端设置有阀门，通过阀门与氢碎后的合金片料罐对接，在螺旋加料装置与第一磨室之间设置有阀门。

所述的第一磨室内设置有固定的磨削棒，在第一分选轮的外侧设置有与分选轮同步旋转的磨削棒。

所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，第二收集器设置有过滤管，所述的旋风收集器下部的收料口连接有阀门，第二收集器下部的收料口也连接有阀门。

所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，所述的旋风收集器下部的收料口通过交替开关的阀门与混粉器连接，第二收集器下部的收料口也通过交替开关的阀门与混粉器连接，混粉器上设置有搅拌装置，混粉器下部通过阀门与收料罐连接。

所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，第二收集器设置有过滤管，第二收集器的排气口连接有阀门，阀门的另一端与集气管相连；所述的集气管的另一端与第一储气罐相连，第一储气罐与气体压缩机的吸气口相连，气体压缩机的排气口与第二储气罐的一端相连，第二储气罐的另一端与三通阀门的进气口相连，三通阀门的出气口与喷嘴相连，三通阀门的另一出气口与第一储气罐相连；所述的第二储气罐内设置有冷却器。

首先将装有合金片的料罐与加料器的加料口对接，打开阀门将合金片导入加料器的进料口,通过加料器的送料器将合金片加入到第一磨室，合金片在喷嘴喷射的高速气流带动下与撞击板对撞，粉碎的粉末随气流进入第一分选轮分选，平均粒度小于190μm的粉末通过第一分选轮分选后进入第二磨室继续磨削,在第二磨室,利用喷嘴对射的高速气流进行磨削,磨削后的粉末随着气流上升,经过第二分选轮分选,未达到制粉要求的粉末在离心力的作用下返回到磨室继续磨削,达到制粉要求的粉末进入旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入第二收集器收集；所述的通过第二分选轮分选后的粉末的平均粒度1.0-3.9μm。

所述的进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入第二收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐。

所述的气体选为氮气、氩气和氦气的一种以上。

所述的气体含有氦气，氦气的含量大于1-49%。

一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，所述的制造方法包含将原料熔炼制成合金片和利用氢气对合金片进行氢破碎的过程；所述的制造方法还包含无底料气流磨制粉过程，所述的无底料气流磨制粉过程将氢碎后的合金片装入无底料气流磨的加料器，通过加料器的送料器将合金片加入到第一磨室，喷嘴喷射的高速气流带动合金片进行磨削，磨削后的粉末随气流进入第一分选轮分选，未达到粒度要求的粗粉在离心力的作用下返回到第一磨室继续磨削，达到粒度要求的粉末通过第一分选轮分选后进入第二磨室继续磨削,磨削后的粉末随着气流上升,经过第二分选轮分选,未达到制粉要求的粉末在离心力的作用下返回到磨室继续磨削,达到制粉要求的粉末通过旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入第二收集器收集，所述的进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入第二收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐；所述的通过第一分选轮分选后的粉末的平均粒度6-90μm；所述的通过第二分选轮分选后的粉末的平均粒度1.1-3.9μm。无底料气流磨制粉过程之后再进行磁场成型、真空烧结和时效过程制成钕铁硼稀土永磁体。

所述的将原料熔炼制成合金片的过程包含熔炼含有Nd元素的第一合金过程、熔炼含有Pr元素的第二合金过程和将第一合金和第二合金混合的过程；所述的熔炼第一合金过程和熔炼第二合金过程都包含将熔融状态下的合金液通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料罐，合金片离开导料筒的温度低于390℃；所述的第一合金平均晶粒尺寸1.8-3.4μm；所述的第一合金平均晶粒尺寸1.0-2.8μm；所述的混粉后的第一合金粉末的周围吸附有第二合金粉末；所述的永磁体具有Pr含量高的主相包围Pr含量低的主相的复合主相结构，Pr含量高的主相与Pr含量低的主相间无连续的晶界。

所述的将原料熔炼制成合金片的过程包含真空脱锰过程，所述的真空脱锰过程包含在真空条件下将钕铁硼原料中的纯铁、硼铁、金属钴、金属铜加热到温度300-1500℃范围，控制真空度5×10³ Pa 至5×10^-2Pa范围，保温时间10-240分钟后，充入氩气和加入剩余的钕铁硼原料，之后加热到原料融化成熔融合金，在熔融状态下通过中间包浇铸成速凝合金片；控制所述的永磁体中的锰元素含量为：Mn=0.002-0.015wt%。

在所述的无底料气流磨制粉过程前加入氧气或者空气，氧气的加入量在0.01-0.29wt%；空气的加入量在0.01-0.7wt%；在所述的无底料气流磨制粉过程前还加入含碳溶剂，加入量0.05-0.6wt%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.041-0.139wt%；C=0.031-0.089wt%；N=0.006-0.040wt%。

在所述的无底料气流磨制粉过程前还加入氢气，氢气的加入量0.01-0.49wt%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.051-0.099wt%；C=0.021-0.069wt%；N=0.006-0.019wt%。

在无底料气流磨制粉过程前加入氧化镝微粉、氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化硅微粉一种以上；所述的氧化镝微粉，加入量0.1-0.3wt%，氧化锆的含量0.03-0.19wt%，氧化铝的含量0.01-0.1wt%、氧化硅的含量0.01-0.06wt%；所述的氧化镝的粒度0.01-0.12μm；氧化锆的粒度0.01-0.06μm，氧化铝的粒度0.02-0.08μm、氧化硅的粒度0.02-0.09μm；气流磨制粉过程中，表面吸附有氧化物微粉的超细粉与合金粉末一起收集到收料罐中；控制所述的永磁体中的Si 、O、C元素含量为： Si=0.005-0.059wt%； O=0.051-0.129wt%；C=0.031-0.079wt%。

所述的无底料气流磨制粉过程，使用的气体为氦气、氩气和氮气的混合气体；所述的氦气在混合气体中的含量1-49%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.051-0.129wt%；C=0.031-0.069wt%；N=0.006-0.019wt%。

所述的磁场成型首先在保护气氛下磁场取向压力成型，成型磁块包装后取出，在双模等静压机进行等静压，等静压时带包装的磁块不与等静压机的加压液压油接触，等静压后成型的磁块在不接触空气的条件下送入真空烧结炉的氮气保护手套箱，磁块在手套箱内去掉包装后送入真空烧结炉烧结和时效制成钕铁硼永磁铁，再经过机械加工和表面处理制成永磁器件。

所述的烧结和时效工序有真空脱C、O、N过程；脱C温度300-650℃，脱C时间120-480分钟；脱O、N温度700-950℃，脱O、N时间90-540分钟；之后进行烧结和时效，烧结温度1050-1085℃，烧结后进行时效，时效温度450-950℃；时效过程中永磁体的晶界相中的Dy重稀土元素向主相扩散，主相外围的Dy含量高于晶界相心部的Dy含量。

所述的烧结和时效工序后还有机械加工工序，机械加工工序后进行真空热处理，热处理时还加入含RH元素的材料，RH元素沿永磁铁的晶界渗入到永磁铁的主相,形成主相外围RH元素的含量高于主相中心RH元素的含量,所述的RH代表Dy、Tb、Ho、Gd、Y元素一种以上；真空热处理温度400-940℃。

所述的烧结和时效工序后还有机械加工工序、真空钝化工序；真空钝化工序包含抽真空过程和抽真空后加热保温过程，保温温度100-200℃，保温5-120分钟后充入空气，控制真空度在10-1000Pa，保持5-180分钟后停止充入空气；之后继续加热和保温，进行时效工序，时效温度400-600℃；所述的永磁铁具有耐腐蚀的氧化膜。

本发明的有益效果：

现有技术的气流磨制粉采用的都是流态床式气流磨，采用旋风收集器收集粉末；流态床的缺点是磨机内存在底料，底料影响制粉粒度，更换牌号时要把底料吐出，吐料时一般通过旋风收集器吐料，容易把大颗粒留在收集器，影响下一批次产品；吐料时还容易造成底料氧化；旋风收集器的缺点是粒径小于1μm细粉会随着排气气流排出，影响产品收得率和粒度分布；本发明使用的气流磨采用无底料气流磨，不需要称料系统，克服了流态床的缺点；在旋风收集器的排气口增加第二收集器，将旋风收集器排出的细粉收集并与旋风收集器收集的粉末混合，生产过程无细粉排出，提高了产品收得率，改善了粉末的粒度分布；本发明的气流磨为双室结构，只有达到一定粒度的粉末才能进入第二磨室，明显改善了粉末的粒度分布，粒度分布图中粗粒度的面积明显变小；本发明的无底料气流磨及制粉方法可以用于耐腐蚀、高性能钕铁硼稀土永磁体生产。

附图说明

图1为本发明的无底料气流磨制粉设备示意图。

具体实施方式

结合附图，说明本发明中涉及的无底料气流磨设备及制粉方法。

无底料气流磨制粉设备如图1所示，包括加料装置3、第一磨室5、第一分选轮6、第二磨室14、第二分选轮16、旋风收集器18；所述的加料装置3设置在第一磨室5的上部，加料装置3与第一磨室5相连，第一磨室5内设置有喷嘴10和与合金片发生撞击的撞击板8，在第一磨室5还设置有带叶片的第一分选轮6；分选轮的排气口与第二磨室14底部的接管13相连；第二磨室14的侧壁上设置有物料传感器15和喷嘴12，所述的喷嘴2个以上；第二磨室14的上部设置有带叶片的第二分选轮16，第二分选轮16的排气口与旋风收集器18的进气口通过管路17相连；所述的加料装置3的前端设置有阀门2，通过阀门与氢碎后的合金片料罐1对接，在加料装置3与第一磨室5之间设置有阀门4；所述的第一磨室5内设置有固定的磨削棒9，在第一分选轮6的外侧设置有与分选轮同步旋转的磨削棒7；所述的旋风收集器18的排气口28并联接有一个以上的第二收集器26，所述的旋风收集器18下部的收料口通过交替开关的阀门20与混粉器21连接，在两个交替开关的阀门之间设置有取料装置19；第二收集器26下部的收料口也通过交替开关的阀门25与混粉器21连接，混粉器21上设置有搅拌装置22，混粉器21下部通过阀门23与收料罐24连接；所述的旋风收集器18的排气口并联接有一个以上的第二收集器，第二收集器26设置有过滤管27，第二收集器26的排气口连接有阀门29，阀门29的另一端与集气管30相连；所述的集气管30的另一端与第一储气罐31相连，第一储气罐31与气体压缩机34的吸气口通过接管33相连，气体压缩机34的排气口通过接管35与第二储气罐36的一端相连，第二储气罐36的另一端与三通阀门38的进气口相连，三通阀门38的出气口通过接管11与喷嘴相连，三通阀门的另一出气口与第一储气罐31相连；所述的第二储气罐36内设置有冷却器。

下面通过实施例的对比进一步说明本发明的显著效果。

实施例1 

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入真空熔炼速凝设备制备真空速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.6μm，小于3.9μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入真空熔炼速凝设备制备的真空速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.1μm，小于2.9μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空脱Mn过程，脱Mn过程控制加热温度400-1500℃范围，控制真空度5×10³ Pa 至5×10^-2Pa范围，保温时间10-240分钟；之后继续加热至1430-1470℃精炼，精炼后通过中间包浇铸到水冷却的旋转辊的外缘上形成合金片；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉进行氢破碎，抽真空后充入氢气，吸氢饱和后抽真空并加热脱氢，脱氢温度500-700℃，脱氢至真空度高于5Pa后停止脱氢，充入氩气并进行氩气循环快冷至80℃以下；之后将合金片从氢碎炉取出装入混料机，加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，再加入氧气，氧气的加入量在0.01-0.19wt%；之后进行混料；混料时间40分钟以上，混料后采用本发明的无底料气流磨进行制粉，之后进行磁场成型、真空烧结和时效，制成表1成分的9种耐腐蚀高性能钕铁硼永磁铁，经分析所述的第一合金平均晶粒尺寸1.8-3.4μm；所述的第一合金平均晶粒尺寸1.0-2.8μm；经分析所述的混粉后的第一合金粉末的周围吸附有第二合金粉末；所述的永磁体具有Pr含量高的主相包围Pr含量低的主相的复合主相结构，Pr含量高的主相与Pr含量低的主相间无连续的晶界；经检测9种耐腐蚀高性能永磁铁的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表2。由表1和表2可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸6-14μm。

表1. 钕铁硼稀土永磁体的元素含量

表2.实施例1钕铁硼稀土永磁体中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例2 

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于2.6μm，小于3.0μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于2.5μm，小于2.9μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空脱Mn过程，脱Mn过程控制加热温度400-1450℃范围，控制真空度5×10³ Pa 至5×10^-1Pa范围，保温时间10-240分钟；之后继续加热至1430-1470℃精炼，精炼后通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开第二旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料装置，合金片离开导料筒的温度低于390℃，合金片的最大边长小于15mm；所述的合金片的冷却时间大于0.5秒，小于300秒；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉进行氢破碎，抽真空后充入氢气，吸氢饱和后抽真空并加热脱氢，脱氢温度600-800℃，脱氢至真空度高于5Pa后停止脱氢，充入氩气并进行氩气循环快冷，之后将合金片从氢碎炉取出装入混料机，加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，再加入空气，空气的加入量在0.01-0.7wt%，之后进行混料，混料时间30分钟以上，混料后采用本发明的无底料气流磨进行制粉，首先将装有合金片的料罐与加料器的加料口对接，打开阀门将合金片导入加料装置的进料口,通过加料装置的送料器将合金片加入到第一磨室，合金片在喷嘴喷射的高速气流带动下与撞击板对撞，粉碎的粉末随气流进入第一分选轮分选，平均粒度小于190μm的粉末通过第一分选轮分选后进入第二磨室继续磨削,在第二磨室,利用喷嘴对射的高速气流进行磨削,磨削后的粉末随着气流上升,经过第二分选轮分选,未达到制粉要求的粉末在离心力的作用下返回到磨室继续磨削,达到制粉要求的粉末进入旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入第二收集器收集；所述的通过第二分选轮分选后的粉末的平均粒度1.0-3.9μm；之后进行磁场成型、真空烧结和时效，制成表1成分的9种耐腐蚀高性能永磁铁，经分析所述的混粉后的第一合金粉末的周围吸附有第二合金粉末；所述的永磁体具有Pr含量高的主相包围Pr含量低的主相的复合主相结构，Pr含量高的主相与Pr含量低的主相间无连续的晶界；经检测9种钕铁硼稀土永磁体（序号10-18）O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表3。由表1和表3可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸7-9μm。

表3.实施例2钕铁硼稀土永磁体中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例3 

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于2.6μm，小于3.0μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.1μm，小于1.5μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空脱Mn过程，脱Mn过程控制加热温度500-1400℃范围，控制真空度5×10¹Pa 至5×10^-1Pa范围，保温时间10-120分钟；之后继续加热至1450-1470℃精炼，精炼后通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开第二旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料装置，合金片离开导料筒的温度低于380℃，合金片的最大边长小于15mm；所述的合金片的冷却时间大于0.5秒，小于200秒；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉进行氢破碎，抽真空后充入氢气，吸氢饱和后抽真空并加热脱氢，脱氢温度600-900℃，脱氢至真空度高于9Pa后停止脱氢，充入氩气并进行氩气循环快冷，之后将合金片从氢碎炉取出装入混料机，接着加入氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化硅微粉，加入量分别为0.02-0.08wt%、0.1-0.5wt%、0.01-0.04wt%。；还加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，再加入氢气，氢气加入量0.01-0.1wt%，之后进行混料，混料时间60分钟以上，混料后进行气流磨制粉，制粉的平均粒度1.1-3.9μm，所述的气流磨制粉采用本发明的无底料气流磨制粉，进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入第二收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐；之后将粉末送入保护气氛磁场压机成型，成型尺寸为50×40×30mm取向方向为30尺寸方向，成型后在压机内用薄塑料包装，包装后从压机取出送入等静压机进行等静压，等静压压力150MPa,之后送入与真空烧结炉相连的手套箱，在氮气保护下去掉包装，将磁块装入烧结料盒，打开阀门将料盒送入真空烧结炉，抽真空至5Pa后开始加热，在300℃保温90分钟，继续加热至800℃保温120分钟，再加热至1020℃保温120分钟，再加热至1060℃保温60分钟充氩气冷却，之后在890℃和460℃进行高温时效和低温时效，低温时效保温结束后用氩气快冷，80℃以下出炉，制成表1成分的9种耐腐蚀高性能永磁铁，经检测，9种钕铁硼稀土永磁体（序号19-27）O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表4。由表1和表4可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸7-11μm。

表4.实施例3耐腐蚀高性能永磁铁中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例4 

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.6μm，小于3.3μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.1μm，小于2.9μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空脱Mn过程，脱Mn过程控制加热温度300-1500℃范围，控制真空度5×10² Pa 至5×10^-1Pa范围，保温时间10-180分钟；之后继续加热至1430-1470℃精炼，精炼后通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开第二旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料装置，合金片离开导料筒的温度低于390℃，合金片的最大边长小于13mm；所述的合金片的冷却时间大于0.5秒，小于230秒；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉，通入氢气让合金片吸氢，之后加热并抽真空脱氢，脱氢后对合金片冷却，控制合金片接触空气，让合金片吸入定量的氧；之后将合金片装入混料机，接着加入氧化镝微粉，氧化镝的含量0.1-0.3wt%；还加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，之后进行混料，混料时间60分钟以上，混料后采用本发明的无底料气流磨进行制粉，制粉的平均粒度2.2-2.9μm，之后将粉末送入保护气氛磁场压机成型，成型尺寸为50×40×30mm取向方向为30尺寸方向，成型后在压机内用薄塑料包装，包装后从压机取出送入等静压机进行等静压，等静压压力150MPa,之后送入与真空烧结炉相连的手套箱，在氮气保护下去掉包装，将磁块装入烧结料盒，打开阀门将料盒送入真空烧结炉进行真空烧结和时效，其过程有真空脱C、O、N过程；脱C温度300-650℃，脱C时间120-480分钟；脱O、N温度700-950℃，脱O、N时间90-540分钟；之后进行预烧结、烧结和时效；预烧结温度低于烧结温度50-90℃，烧结温度1020-1085℃，烧结后进行时效，时效温度450-950℃，时效分两次进行；制成表1成分的9种耐腐蚀高性能永磁铁，经检测，9种钕铁硼稀土永磁体（序号28-36）O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表5。由表1和表5可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸8-14μm。

表5.实施例4钕铁硼稀土永磁体中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例5

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于2.1μm，小于3.0μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.5μm，小于2.7μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空加热，加热温度至400-900℃范围，控制真空度5×10² Pa 至5×10^-1Pa范围，之后继续加热至1440-1460℃精炼，精炼后通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开第二旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料装置，合金片离开导料筒的温度低于340℃，合金片的最大边长小于10mm；所述的合金片的冷却时间大于0.5秒，小于300秒；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉，通入氢气让合金片吸氢，之后加热并抽真空脱氢，脱氢后对合金片冷却，控制合金片接触空气，让合金片吸入定量的氧；之后将合金片装入混料机，接着加入氧化镝微粉，氧化镝的含量0.1-0.3wt%；还加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，之后进行混料，混料时间50分钟以上，混料后采用本发明的无底料气流磨进行制粉，制粉的平均粒度2.2-2.9μm；气流磨制粉后还进行混粉，混粉时抽真空，真空度500Pa -5×10^-2Pa，抽真空后充入氩气，混粉后再进行磁场成型抽真空后充入氩气，然后在氩气保护下进行混粉，之后将粉末送入保护气氛磁场压机成型，成型尺寸为50×40×30mm取向方向为30尺寸方向，成型后在压机内用薄塑料包装，包装后从压机取出送入等静压机进行等静压，等静压压力150MPa,之后送入与真空烧结炉相连的手套箱，在氮气保护下去掉包装，将磁块装入烧结料盒，打开阀门将料盒送入真空烧结炉，抽真空至5Pa后开始加热，在300℃保温90分钟，继续加热至800℃保温120分钟，再加热至1020℃保温120分钟，再加热至1060℃保温60分钟充氩气冷却，之后在890℃和460℃进行高温时效和低温时效，低温时效保温结束后用氩气快冷，80℃以下出炉，时效后进行机械加工，机械加工后进行真空热处理，热处理时分别加入Dy、Tb、Ho、Gd、Y元素一种以上，真空热处理温度400-940℃；制成表1成分的9种耐腐蚀高性能永磁铁，经检测，9种钕铁硼稀土永磁体（序号37-45）O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表6。由表1和表6可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸9-14μm。

表6.实施例5钕铁硼稀土永磁体中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例6

将含有Nd成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第一合金；第一合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.6μm，小于3.3μm；再将含有Pr成分的原料按1-9序号分别配料，之后将原料装入双辊冷却的真空熔炼速凝设备制备双面冷却的速凝合金片作为第二合金；第二合金的合金片平均晶粒尺寸大于1.5μm，小于2.9μm；所述的第一、第二合金熔炼都进行真空加热，加热温度500-850℃范围，控制真空度5×10³ Pa 至5×10^-2Pa范围，之后继续加热至1430-1470℃精炼，精炼后通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开第二旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料装置，合金片离开导料筒的温度低于330℃，合金片的最大边长小于15mm；所述的合金片的冷却时间大于0.5秒，小于100秒；将第一合金和第二合金按不同比率配比，配比后的永磁体的成分符合表1的组成，将配比后的合金片送入真空氢碎炉，通入氢气让合金片吸氢，之后加热并抽真空脱氢，脱氢后对合金片冷却，控制合金片接触空气，让合金片吸入定量的氧；之后将合金片装入混料机，接着加入氧化镝微粉，氧化镝的含量0.1-0.3wt%；还加入含C的溶剂，含C的溶剂的加入量为0.05-0.3wt%，之后进行混料，混料时间60分钟以上，混料后采用本发明的无底料气流磨进行制粉，制粉的平均粒度2.2-2.9μm；气流磨制粉使用的气体为氮气、氩气与氦气的混合气体；氦气在混合气体中的含量低于45%；气流磨后进行混粉，之后将粉末送入保护气氛磁场压机成型，成型尺寸为50×40×30mm取向方向为30尺寸方向，成型后在压机内用薄塑料包装，包装后从压机取出送入等静压机进行等静压，等静压压力150MPa,之后送入与真空烧结炉相连的手套箱，在氮气保护下去掉包装，将磁块装入烧结料盒，打开阀门将料盒送入真空烧结炉，抽真空至5Pa后开始加热，在300℃保温90分钟，继续加热至800℃保温120分钟，再加热至1020℃保温120分钟，再加热至1060℃保温60分钟充氩气冷却，之后在890℃和460℃进行高温时效和低温时效，低温时效保温结束后用氩气快冷，80℃以下出炉，时效后进行机械加工，机械加工后进行真空钝化；真空钝化包含抽真空过程和抽真空后加热保温过程，保温温度100-200℃，保温5-120分钟后充入空气，控制真空度在10-1000Pa，保持5-180分钟后停止充入空气；之后继续加热和保温，保温温度400-600℃；制成表1成分的9种耐腐蚀高性能永磁铁器件，经检测，9种钕铁硼稀土永磁体（序号46-54）O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表7。由表1和表7可以看出本发明的成分控制和制造方法可以生产耐腐蚀高性能钕铁硼稀土永磁体，所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸11-14μm；所述的钕铁硼稀土永磁体具有耐腐蚀的氧化膜。

表7.实施例6钕铁硼稀土永磁体中的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能

对比例

首先将含有表1成分的原料按序号分别配料，原料在市场销售的镨钕合金、金属镧、金属铈、金属钕、金属铽、钆铁、钬铁、镝铁、纯铁、硼铁、铌铁、金属镓、金属锆、金属钴、金属铝、金属铜中选择，首先采用常规的真空熔炼速凝工艺制作合金片，之后将合金片装入氢碎炉，通入氢气让合金片吸氢，之后加热并抽真空脱氢，脱氢后对合金片冷却，之后进行常规流态床气流磨制粉、磁场成型、真空烧结和时效制成表1成分的9种钕铁硼稀土永磁体（序号55-63），经检测，9种钕铁硼稀土永磁体的O、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐腐蚀性能列入表8；所述钕铁硼稀土永磁体主相的平均晶粒尺寸15-24μm。

表8.对比例中钕铁硼稀土永磁体的O、C、N、H、Mn、Si含量、磁性能和耐腐蚀性能

实施例1-6和对比例的结果进一步说明本发明的无底料气流磨适用于耐腐蚀、高性能钕铁硼稀土永磁体的生产，对控制钕铁硼中O、C、N、H、Mn、Si含量具有明显的优势，本发明的制造方法有利于生产耐腐蚀、高性能钕铁硼永磁铁，可用于批量生产钕铁硼稀土永磁体。

Claims (20)

1.一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的制粉设备包含加料装置、第一磨室、第一分选轮、第二磨室、第二分选轮、旋风收集器；所述的加料装置设置在第一磨室的上部，加料装置与第一磨室相连，第一磨室内设置有喷嘴和与合金片发生撞击的撞击板，在第一磨室还设置有带叶片的第一分选轮；分选轮的排气口与第二磨室底部的接管相连；第二磨室的侧壁上设置有喷嘴，所述的喷嘴2个以上；第二磨室的上部设置有带叶片的第二分选轮，第二分选轮的排气口与旋风收集器的进气口通过管路相连。

2.根据权利要求1所述的一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的加料装置的前端设置有阀门，通过阀门与合金片料罐对接，在加料装置与第一磨室之间设置有阀门。

3.根据权利要求1所述的一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的第一磨室内设置有固定的磨削棒，在第一分选轮的外侧设置有与分选轮同步旋转的磨削棒。

4.根据权利要求1所述的一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，第二收集器设置有过滤管，所述的旋风收集器下部的收料口连接有阀门，第二收集器下部的收料口也连接有阀门。

5.根据权利要求1所述的一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，所述的旋风收集器下部的收料口通过交替开关的阀门与混粉器连接，第二收集器下部的收料口也通过交替开关的阀门与混粉器连接，混粉器上设置有搅拌装置，混粉器下部通过阀门与收料罐连接。

6.根据权利要求1所述的一种无底料气流磨制粉设备，其特征在于：所述的旋风收集器的排气口并联接有一个以上的第二收集器，第二收集器设置有过滤管，第二收集器的排气口连接有阀门，阀门的另一端与集气管相连；所述的集气管的另一端与第一储气罐相连，第一储气罐与气体压缩机的吸气口相连，气体压缩机的排气口与第二储气罐的一端相连，第二储气罐的另一端与三通阀门的进气口相连，三通阀门的出气口与喷嘴相连，三通阀门的另一出气口与第一储气罐相连；所述的第二储气罐内设置有冷却器。

7.一种无底料气流磨制粉方法，其特征在于：首先将装有合金片的料罐与加料器的加料口对接，打开阀门将合金片导入加料装置的进料口,通过加料装置的送料器将合金片加入到第一磨室，合金片在喷嘴喷射的高速气流带动下与撞击板对撞，粉碎的粉末随气流进入第一分选轮分选，平均粒度小于190μm的粉末通过第一分选轮分选后进入第二磨室继续磨削,在第二磨室,利用喷嘴对射的高速气流进行磨削,磨削后的粉末随着气流上升,经过第二分选轮分选,未达到制粉要求的粉末在离心力的作用下返回到磨室继续磨削,达到制粉要求的粉末进入旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入第二收集器收集；所述的通过第二分选轮分选后的粉末的平均粒度1.0-3.9μm。

8.根据权利要求7所述的一种无底料气流磨制粉方法，其特征在于：所述的进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入第二收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐。

9.根据权利要求7所述的一种无底料气流磨制粉方法，其特征在于：所述的气流气体选为氮气、氩气和氦气的一种以上。

10.根据权利要求7所述的一种钕铁硼稀土永磁合金的制粉方法，其特征在于：所述的气流气体含有氦气，氦气的含量大于1-49%。

11.一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的制造方法包含将原料熔炼制成合金片和利用氢气对合金片进行氢破碎的过程；所述的制造方法还包含无底料气流磨制粉过程，所述的无底料气流磨制粉过程将氢碎后的合金片装入无底料气流磨的加料器，通过加料器的送料器将合金片加入到第一磨室，喷嘴喷射的高速气流带动合金片进行磨削，磨削后的粉末随气流进入第一分选轮分选，未达到粒度要求的粗粉在离心力的作用下返回到第一磨室继续磨削，达到粒度要求的粉末通过第一分选轮分选后进入第二磨室继续磨削,磨削后的粉末随着气流上升,经过第二分选轮分选,未达到制粉要求的粉末在离心力的作用下返回到磨室继续磨削,达到制粉要求的粉末通过旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入第二收集器收集，所述的进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入第二收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐；所述的通过第一分选轮分选后的粉末的平均粒度6-90μm；所述的通过第二分选轮分选后的粉末的平均粒度1.1-3.9μm，无底料气流磨制粉过程之后再进行磁场成型、真空烧结和时效过程制成钕铁硼稀土永磁体。

12.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的将原料熔炼制成合金片的过程包含熔炼含有Nd元素的第一合金过程、熔炼含有Pr元素的第二合金过程和将第一合金和第二合金混合的过程；所述的熔炼第一合金过程和熔炼第二合金过程都包含将熔融状态下的合金液通过中间包的缝隙浇铸到水冷却的第一旋转辊的外缘上形成合金片，合金片随着第一旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落到带水冷却的第二旋转辊的外缘上再随着第二旋转辊旋转，之后离开旋转辊下落，形成双面冷却的合金片；所述的合金片离开第二旋转辊后进行机械破碎，破碎后的合金片沿着带冷却的导料筒导入收料罐，合金片落入收料罐的温度低于390℃；所述的第一合金平均晶粒尺寸1.8-3.4μm；所述的第一合金平均晶粒尺寸1.0-2.8μm；所述的混粉后的第一合金粉末的周围吸附有第二合金粉末；所述的永磁体具有Pr含量高的主相包围Pr含量低的主相的复合主相结构，Pr含量高的主相与Pr含量低的主相间无连续的晶界。

13.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的将原料熔炼制成合金片的过程包含真空脱锰过程，所述的真空脱锰过程包含在真空条件下将钕铁硼原料中的纯铁、硼铁、金属钴、金属铜加热到温度300-1500℃范围，控制真空度5×10³ Pa 至5×10^-2Pa范围，保温时间10-240分钟后，充入氩气和加入剩余的钕铁硼原料，之后加热到原料融化成熔融合金，在熔融状态下通过中间包浇铸成速凝合金片；控制所述的永磁体中的锰元素含量为：Mn=0.002-0.015wt%。

14.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：在所述的无底料气流磨制粉过程前加入氧气或者空气，氧气的加入量在0.01-0.29wt%；空气的加入量在0.01-0.7wt%；在所述的无底料气流磨制粉过程前还加入含碳溶剂，加入量0.05-0.6wt%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.041-0.139wt%；C=0.031-0.089wt%；N=0.006-0.040wt%。

15.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：在所述的无底料气流磨制粉过程前还加入氢气，氢气的加入量0.01-0.49wt%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.051-0.099wt%；C=0.021-0.069wt%；N=0.006-0.019wt%。

16.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：在无底料气流磨制粉过程前加入氧化镝微粉、氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化硅微粉一种以上；所述的氧化镝微粉，加入量0.1-0.3wt%，氧化锆的含量0.03-0.19wt%，氧化铝的含量0.01-0.1wt%、氧化硅的含量0.01-0.06wt%；所述的氧化镝的粒度0.01-0.12μm；氧化锆的粒度0.01-0.06μm，氧化铝的粒度0.02-0.08μm、氧化硅的粒度0.02-0.09μm；气流磨制粉过程中，表面吸附有氧化物微粉的超细粉与合金粉末一起收集到收料罐中；控制所述的永磁体中的Si 、O、C元素含量为： Si=0.005-0.059wt%； O=0.051-0.129wt%；C=0.031-0.079wt%。

17.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的无底料气流磨制粉过程，使用的气体为氦气、氩气和氮气的混合气体；所述的氦气在混合气体中的含量1-49%；控制所述的永磁体中的O、C、N元素含量为： O=0.051-0.129wt%；C=0.031-0.069wt%；N=0.006-0.019wt%。

18.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的烧结和时效工序有真空脱C、O、N过程；脱C温度300-650℃，脱C时间120-480分钟；脱O、N温度700-950℃，脱O、N时间90-540分钟；之后进行烧结和时效，烧结温度1050-1085℃，烧结后进行时效，时效温度450-950℃；时效过程中永磁体的晶界相中的Dy重稀土元素向主相扩散，主相外围的Dy含量高于晶界相心部的Dy含量。

19.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的烧结和时效工序后还有机械加工工序，机械加工工序后进行真空热处理，热处理时还加入含RH元素的材料，RH元素沿永磁铁的晶界渗入到永磁铁的主相,形成主相外围RH元素的含量高于主相中心RH元素的含量,所述的RH代表Dy、Tb、Ho、Gd、Y元素一种以上；真空热处理温度400-940℃。

20.根据权利要求11所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于：所述的烧结和时效工序后还有机械加工工序、真空钝化工序；真空钝化工序包含抽真空过程和抽真空后加热保温过程，保温温度100-200℃，保温5-120分钟后充入空气，控制真空度在10-1000Pa，保持5-180分钟后停止充入空气；之后继续加热和保温，进行时效工序，时效温度400-600℃；所述的永磁铁具有耐腐蚀的氧化膜。