CN104376946B - 一种高强韧烧结钕铁硼磁体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
高强韧烧结钕铁硼磁体，由钕铁硼粉末、粒径为40～50nm纳米氟化镧、90～100nm纳米碳化铪按照重量份数比100：2.1：0.8混合后，压制成型烧结制成；所述钕铁硼粉末包括重量份数比为6：2.5：1.5的A粉末、B粉末、C粉末。本发明高强韧烧结钕铁硼磁体；采用优化的成分配方，通过三种钕铁硼粉末混合纳米添加剂通过特殊的工艺制成，从而细化主相晶粒、增加晶界细小颗粒状富Nd相数量，通过晶界相成分的重构，得到具高强韧性的钕铁硼磁体。采用SHIMADZU(日本岛津)电子拉伸机测定材料的抗弯强度和断裂韧性。断裂韧性达到了5.16 Mpam2。
Description
技术领域
本发明属于永磁功能材料领域，具体涉及一种高强韧烧结钕铁硼磁体及制备方法。
背景技术
自从1983年Sagawa等人发现钕铁硼磁体以来，其优异的磁性能创造了当时的最高纪录，从而宣告了第三代稀土永磁体的诞生，理论磁能积(BH)可达64MGOe(509kJ／m3)，实验室磁能积(BH)已达59MGOe(469kJ／m3)，工业规模可生产磁能积(BH)高达52MGOe(413kJ／m3)的磁体。它以高强度磁性和相对低廉的成本使永磁材料在各个领域得到前所未有的重用。它将自然界最丰富且自发磁性最强的铁和能够使铁的磁性固定在同一个方向的稀土钕相结合。这种结合似的钕铁硼磁体不仅磁性强，能吸起自身重量1000倍的铁块，而且价格便宜。随着磁体磁性能的不断提高，NdFeB的脆性问题逐渐暴露出来。塑韧性差、机械加工困难、抗冲击振动能力差等缺点大大降低了磁体的成品率和加工精度，增加了磁体的加工成本，同时也限制了磁体在高精度仪器仪表行业的应用。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高强韧烧结钕铁硼磁体及制备方法。
本发明高强韧烧结钕铁硼磁体；由钕铁硼粉末、纳米氟化镧、纳米碳化铪混合后，压制成型烧结制成；所述钕铁硼粉末包括A粉末、B粉末、C粉末；
所述A粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 18.6～21.1%、B 0.81～0.98%、Cu0.54～0.62%、Dy ：5.1～6.2％、Co 0.83～0.91%、Ga 0.06～0.09%、Nb 0.51～0.58%、余量为Fe；
所述B粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 22.3～24.5%、B 0.95～1.05%、Cu0.54～0.62%、Co 0.25～0.36%、Ga 0.03～0.05%、Er 0.08～0.10%、余量为Fe；
所述C粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 20.6～22.1%、B 0.99～1.12%、Cu0.54～0.62%、Co 0.44～0.61%、Nb 0.51～0.58%、Ta 0.12～0.14%、余量为Fe。
作为优化该高强韧烧结钕铁硼磁体，由钕铁硼粉末、粒径为40～50nm纳米氟化镧、90～100nm纳米碳化铪按照重量份数比100：2.1：0.8混合后，压制成型烧结制成；所述钕铁硼粉末包括重量份数比为6：2.5：1.5的A粉末、B粉末、C粉末。
制备该高强韧烧结钕铁硼磁体的方法，包括以下步骤：
（1）按照A粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.74m～0.78m/s，条件下制成，厚度为0.2mm ～ 0.25mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.4μm～3.6μm 的磁粉；
（2）按照B粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.80～0.85m/s，条件下制成，厚度为0.3mm ～ 0.35mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.1μm～3.3μm 的磁粉；
（3）按照C粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.77～0.81m/s，条件下制成，厚度为0.25mm ～ 0.30mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为2.5μm～2.8μm 的磁粉；
（4）将步骤（1）（2）（3）中的磁粉按照重量份数比6：2.5：1.5混合均匀，得到混合磁粉；
（5）将步骤（4）中的混合磁粉、40～50nm纳米氟化镧、90～100nm纳米碳化铪按照重量份数比100：2.1：0.8混合，加入到搅拌球磨机中混合均匀，得混合粉料；
（6）将步骤（5）中的混合粉料，置于在3.1～3.2T 的磁场中取向并压制成型，放入真空烧结炉内1030～1040℃烧结3小时，经860～880℃回火处理2 h，经600～645℃二次回火处理2 h。
本发明高强韧烧结钕铁硼磁体；采用优化的成分配方，通过三种钕铁硼粉末混合纳米添加剂通过特殊的工艺制成，从而细化主相晶粒、增加晶界细小颗粒状富Nd相数量，通过晶界相成分的重构，得到具高强韧性的钕铁硼磁体。采用SHIMADZU (日本岛津)电子拉伸机测定材料的抗弯强度和断裂韧性，断裂韧性达到了5.16 Mpam2（采用三点弯曲法测量材料抗弯强度，采用SENB法测定材料断裂韧性）。经测试性能如下表1。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：（1）按照Nd 20.2%、B 0.91%、Cu 0.57%、Dy ：5.2％、Co 0.85%、Ga 0.07%、Nb 0.56%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.74m～0.78m/s，条件下制成，厚度为0.2mm～0.25mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.4μm～3.6μm 的磁粉；
（2）按照Nd 23.2%、B 0.99%、Cu 0.58%、Co 0.32%、Ga 0.04%、Er 0.09%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.80～0.85m/s，条件下制成，厚度为0.3mm～0.35mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.1μm～3.3μm 的磁粉；
（3）按照Nd 21.8%、B 1.06%、Cu 0.55%、Co 0.52%、Nb 0.55%、Ta 0.13%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.77～0.81m/s，条件下制成，厚度为0.25mm～0.30mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为2.5μm～2.8μm 的磁粉；
（4）将步骤（1）（2）（3）中的磁粉按照重量份数比6：2.5：1.5混合均匀，得到混合磁粉；
（5）取步骤（4）中的混合磁粉100公斤、40～50nm纳米氟化镧2.1公斤、90～100nm纳米碳化铪0.8公斤混合，加入到搅拌球磨机中混合均匀，得混合粉料；
（6）将步骤（5）中的混合粉料，置于在3.1T 的磁场中取向并压制成型，放入真空烧结炉内1035℃烧结3小时，经870℃回火处理2 h，经625℃二次回火处理2 h。
实施例2：（1）按照Nd 18.6%、B 0.81%、Cu 0.54%、Dy ：5.1％、Co 0.83%、Ga 0.06%、Nb 0.51%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.74m～0.78m/s，条件下制成，厚度为0.2mm～0.25mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.4μm～3.6μm 的磁粉；
（2）按照Nd 22.3%、B 0.95%、Cu 0.54%、Co 0.25%、Ga 0.03%、Er 0.08%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.80～0.85m/s，条件下制成，厚度为0.3mm～0.35mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.1μm～3.3μm 的磁粉；
（3）按照Nd 20.6%、B 0.99%、Cu 0.54%、Co 0.44%、Nb 0.51%、Ta 0.12%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.77～0.81m/s，条件下制成，厚度为0.25mm～0.30mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为2.5μm～2.8μm 的磁粉；
（4）将步骤（1）（2）（3）中的磁粉按照重量份数比6：2.5：1.5混合均匀，得到混合磁粉；
（5）取步骤（4）中的混合磁粉100公斤、40～50nm纳米氟化镧2.1公斤、90～100nm纳米碳化铪0.8公斤混合，加入到搅拌球磨机中混合均匀，得混合粉料；
（6）将步骤（5）中的混合粉料，置于在3.1～T 的磁场中取向并压制成型，放入真空烧结炉内1030℃烧结3小时，经860℃回火处理2 h，经600℃二次回火处理2 h。
实施例3：（1）按照Nd 21.1%、B 0.98%、Cu 0.62%、Dy ：6.2％、Co 0.91%、Ga 0.09%、Nb 0.58%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.74m～0.78m/s，条件下制成，厚度为0.2mm～0.25mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.4μm～3.6μm 的磁粉；
（2）按照Nd 24.5%、B 1.05%、Cu 0.62%、Co 0.36%、Ga 0.05%、Er 0.10%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.80～0.85m/s，条件下制成，厚度为0.3mm～0.35mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.1μm～3.3μm 的磁粉；
（3）按照Nd 22.1%、B 1.12%、Cu 0.62%、Co 0.61%、Nb 0.58%、Ta 0.14%、余量为Fe配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.77～0.81m/s，条件下制成，厚度为0.25mm～0.30mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为2.5μm～2.8μm 的磁粉；
（4）将步骤（1）（2）（3）中的磁粉按照重量份数比6：2.5：1.5混合均匀，得到混合磁粉；
（5）取步骤（4）中的混合磁粉100公斤、40～50nm纳米氟化镧2.1公斤、90～100nm纳米碳化铪0.8公斤混合，加入到搅拌球磨机中混合均匀，得混合粉料；
（6）将步骤（5）中的混合粉料，置于在3.2T 的磁场中取向并压制成型，放入真空烧结炉内1040℃烧结3小时，经880℃回火处理2 h，经645℃二次回火处理2 h。
Claims (3)
1.一种高强韧烧结钕铁硼磁体，其特征在于是由钕铁硼粉末、纳米氟化镧、纳米碳化铪混合后，压制成型烧结制成；所述钕铁硼粉末包括A粉末、B粉末、C粉末；
所述A粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 18.6～21.1%、B 0.81～0.98%、Cu 0.54～0.62%、Dy 5.1～6.2％、Co 0.83～0.91%、Ga 0.06～0.09%、Nb 0.51～0.58%、余量为Fe；
所述B粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 22.3～24.5%、B 0.95～1.05%、Cu 0.54～0.62%、Co 0.25～0.36%、Ga 0.03～0.05%、Er 0.08～0.10%、余量为Fe；
所述C粉末由以下重量百分比的组分制成，Nd 20.6～22.1%、B 0.99～1.12%、Cu 0.54～0.62%、Co 0.44～0.61%、Nb 0.51～0.58%、Ta 0.12～0.14%、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高强韧烧结钕铁硼磁体，其特征在于是由钕铁硼粉末、粒径为40～50nm纳米氟化镧、90～100nm纳米碳化铪按照重量份数比100：2.1：0.8混合后，压制成型烧结制成；所述钕铁硼粉末包括重量份数比为6：2.5：1.5的A粉末、B粉末、C粉末。
3.一种制备权利要求2所述高强韧烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按照A粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.74m～0.78m/s，条件下制成，厚度为0.2mm ～ 0.25mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.4μm～3.6μm 的磁粉；
（2）按照B粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.80～0.85m/s，条件下制成，厚度为0.3mm ～ 0.35mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为3.1μm～3.3μm 的磁粉；
（3）按照C粉末组分配比原料混合后置于甩带炉中，采用速凝工艺在辊轮表面线速度为0.77～0.81m/s，条件下制成，厚度为0.25mm ～ 0.30mm 的速凝片；然后加入到氢破炉中制成氢爆粉，再将氢爆粉经气流磨工艺制成平均粒度为2.5μm～2.8μm 的磁粉；
（4）将步骤（1）（2）（3）中的磁粉按照重量份数比6：2.5：1.5混合均匀，得到混合磁粉；
（5）将步骤（4）中的混合磁粉、40～50nm纳米氟化镧、90～100nm纳米碳化铪按照重量份数比100：2.1：0.8混合，加入到搅拌球磨机中混合均匀，得混合粉料；
（6）将步骤（5）中的混合粉料，置于在3.1～3.2T 的磁场中取向并压制成型，放入真空烧结炉内1030～1040℃烧结3小时，经860～880℃回火处理2 h，经600～645℃二次回火处理2 h。
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