CN104575898B

CN104575898B - 烧结钕铁硼稀土材料及其制造方法

Info

Publication number: CN104575898B
Application number: CN201310469681.1A
Authority: CN
Inventors: 陈国安; 胡伯平; 赵玉刚; 张瑾
Original assignee: SANVAC (BEIJING) MAGNETICS CO Ltd; Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd
Current assignee: SANVAC (BEIJING) MAGNETICS CO Ltd; Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: CN104575898A

Abstract

本发明提供一种烧结钕铁硼稀土材料及其制造方法。所述烧结钕铁硼稀土材料中的组成成分包括：稀土元素、硼元素、铼元素和铁。通过在所述烧结钕铁硼稀土材料中添加铼元素，提高了该稀土材料的耐温特性、内禀矫顽力，同时改善了磁体的强度和韧性，有效保证了磁体力学特性的一致性。本发明还提供一种制造所述烧结钕铁硼稀土材料的方法，其中所使用的原材料含有铼元素。

Description

烧结钕铁硼稀土材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种烧结钕铁硼稀土材料及其制造方法。

背景技术

近年来烧结钕铁硼磁体的应用越来越受到人们的重视，对这类磁体综合性能的要求也越来越高。特别是在汽车、家电等领域，往往要求磁体有高的剩余磁通密度和矫顽力。此外，磁体还要有高的强度和韧性，以及高的力学特性一致性。

在现有技术中，烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力(H c j)主要通过添加重稀土元素RH如镝(D y)、铽(T b)、铝(A1)、铌(Nb)和镓(G a)等来提高，而力学特性则主要通过改变磁体的钕(Nd)含量和添加合金元素来改善，例如通过添加Nb、Z r、Mo、C r等元素，细化主相晶粒、韧化晶界从而提高磁体的力学性能。

然而，现有技术中没有关于通过添加铼元素来增强烧结钕铁硼磁体性能的报道。

发明内容

本发明提供一种添加了铼元素的烧结钕铁硼稀土材料以及制造该烧结钕铁硼稀土材料的方法。

本发明提供的烧结钕铁硼稀土材料的组成成分包括：稀土元素、硼元素、铼元素和铁。

优选地，所述稀土元素包括选自钕、镨、钆、钬、镝和铽的至少一种元素。

所述烧结钕铁硼稀土材料中的成分优选还包括第一添加元素，所述第一添加元素包括钴和铜。

所述烧结钕铁硼稀土材料中的成分优选还包括第二添加元素，所述第二添加元素包括选自铝、镓、铌、钒、铬、锆、钛、锡、钼和铪的至少一种元素。

所述铼元素的重量百分比含量优选为0.05％～0.5％，更优选为0.05％～0.2％。

本发明还提供一种制造烧结钕铁硼稀土材料的方法，包括：将原材料熔炼成铸锭的步骤，所述原材料中含有铼元素；粉碎所述铸锭形成微粉的步骤；将所述微粉压制成压坯的成型步骤；烧结所述压坯的步骤；对烧结后的压坯回火处理的步骤。

所述原材料中含有的所述铼元素的重量百分比含量优选为0.05％～0.5％，更优选为0.05％～0.2％。

本发明通过在所述烧结钕铁硼稀土材料中添加铼元素，提高了该稀土材料的耐温特性、内禀矫顽力，同时改善了磁体的强度和韧性，有效保证了磁体力学特性的一致性。

具体实施方式

以下通过一个具体实施方式对本发明的烧结钕铁硼稀土材料及其制造方法进行说明。

本具体实施方式的烧结钕铁硼稀土材料的组成成分为：稀土元素L n、硼元素(B)、铼元素(R e)和铁。

稀土元素L n包括选自钕(Nd)、镨(P r)、钆(Gd)、钬(H o)、镝(D y)和铽(T b)的至少一种元素。稀土元素L n的重量百分比含量优选为29％～35％。

硼元素(B)的重量百分比含量优选为0.9％～1.1％。

铼元素(R e)的重量百分比含量为0.05％～0.5％，优选为0.05～0.2％。

在上述烧结钕铁硼稀土材料中还可以加入第一添加元素M和／或第二添加元素N。

第一添加元素M的重量百分比含量优选为0～6％，包括钴(C o)和铜(C u)。

第二添加元素N的重量百分比含量优选为0～1.5％，包括选自铝(A1)、镓(Ga)、铌(Nb)、钒(v)、铬(C r)、锆(Z r)、钛(T i)、锡(S n)、钼(Mo)和铪(H f)的一种或一种以上元素。

除上述成分以外，其余为铁，本实施方式中的铁可以是铁元素，或者铁及其中不可避免含有的杂质。

上述烧结钕铁硼稀土材料可以通过如下所述的方法制造，该方法具体包含以下步骤：

第一步，熔炼。根据各组成成分的比例配备好原材料，其中铼元素可以以铼铁、铼钼合金、Mo-R e-H f-Z r合金以及Mo-R e-H f-v合金等形式加入。用真空熔炼法使原材料形成熔融的合金液，然后将熔融的合金液浇铸，最终得到厚度0.2～20mm的铸锭。

第二步，粉碎。对铸锭进行粗破碎处理，可以采用机械破碎或氢破碎的方法进行处理。然后在以氮气、惰性气体作为工作气体的气流磨中制成平均粒度为2～4μm的微粉。

第三步，成型。用模压法、模压加冷等静压法或橡皮模压法将第二步的微粉在有氮气或惰性气体保护下压制成压坯，制成具有一定形状和尺寸的毛坯，并将毛坯保持在磁场取向中以获得好的取向度。

第四步，烧结。在真空或惰性气体保护下，在1000～1200℃对压坯进行热处理，以提高密度，改善粉末颗粒之间的接触性质，提高强度，使磁体具有高永磁性能的显微组织特征。

第五步，回火。在真空或惰性气体保护下分别在850～950℃和450～650℃对烧结后的压坯进行一至两次热处理，以便消除组织缺陷，改善组织中富稀土相的分布，提高永磁体的性能。

通过上述方法制造的烧结钕铁硼稀土磁体，由于铼元素的添加，使得磁体主相晶粒细小，富钕相均匀分布，内禀矫顽力显著提高，减磁率也明显降低。而且，在保证内禀矫顽力的同时，剩余磁化强度(B r)不会显著降低。此外，铼元素的添加，使得晶界韧化，能够阻止裂纹扩展和改变裂纹扩展的途径，提高了磁体的强韧性，同时极差明显降低，从而有效地保证了磁体力学特性的一致性。

以下结合实施例对上述具体实施方式的烧结钕铁硼稀土磁体材料及其制造方法进行详细的说明。

实施例1

对照磁体1和实施例1的磁体的成分配比如表1-1所示。

表1-1

按下述具体步骤制备对照磁体1和实施例1的磁体。

第一步，熔炼。按表1-1中所示的比例分别准备好制造对照磁体1和实施例1磁体的原材料。接下来，在600Kg／次的带坯连铸炉(s t r i p c a s t i n g)内熔化，进行鳞片浇铸，最终得到平均厚度为0.3mm的条带片。

第二步，粉碎。将条带片进行氢破碎处理。然后在以氮气、惰性气体作为工作气体的气流磨中制成平均粒度为2～4μm的微粉。

第三步，成型。在氮气保护的封闭压机中、取向场为1.4T时将第二步所制得的微粉压制成压坯。

第四步，烧结。在真空烧结炉中、1075℃温度下烧结压坯4小时。

第五步，回火。在真空烧结炉中、600℃的温度下，对烧结后的压坯进行回火处理5小时，得到钕铁硼稀土永磁体。

用N I M-10000H磁测仪测量根据上述方法制得的磁体产品(尺寸为D10＊10mm)的退磁曲线，进而得到剩磁B r、内禀矫顽力H c j和磁能积(B H)ma x。采用GB／T14452-93中的方法、在电子万能材料试验机上测量磁体产品的三点弯曲强度，磁体尺寸为5mm X5mmX35mm，跨距为30mm，由此测定磁体的抗弯强度。结果如表1-2所示。

表1-2

性能	对照磁体1	实施例1
			剩磁Br(单位：KGs)	13.21	13.16
矫顽力Hcj(单位：K0e)	12.96	13.27
			磁能积(BH)max(单位：KGs0e)	41.88	41.50
抗弯强度(单位：N／mm²)	295	310
			力学特性一致性(极差)(单位：N／mm²)	15	9

根据表1-1和表1-2可知，实施例1的磁体添加了重量百分比为0.05％的铼元素，而对照磁体1未添加铼元素。实施例1磁体与对照磁体1相比，其内禀矫顽力提高了0.3KO e，抗弯强度提高了15N／mm²，一致性也有明显改善。

实施例2

对照磁体2和实施例2的磁体的成分配比如表2-1所示。

表2-1

接下来，按照下述步骤制造对照磁体2和实施例2的磁体。

第一步，熔炼。按表2-1中所示的比例分别准备好制造对照磁体2和实施例2磁体的原材料。接下来，将原材料进行真空熔炼，最终得到平均厚度为10mm的合金锭。

第二步，粉碎。将合金锭进行机械破碎。然后在以氮气为工作气体的气流磨中制成平均粒度为2～4μm的微粉。

第三步，成型。采用模压加冷等静压法将上述微粉压制成压坯。

第四步，烧结。在真空烧结炉中、1085℃温度下烧结压坯4.5小时。

第五步，回火。将烧结后的压坯在真空烧结炉中500℃的温度下回火3小时得到钕铁硼稀土永磁体。

用与实施例1相同的方法测定对照磁体2和实施例2磁体的剩磁、内禀矫顽力、磁能积以及抗弯强度。结果如表2-2所示。

表2-2

性能	对照磁体2	实施例2
			剩磁Br(单位：KGs)	13.25	13.15
矫顽力Hcj(单位：KOe)	13.38	14.03
			磁能积(BH)max(单位：KGsOe)	42.14	41.08
抗弯强度(单位：N／mm²)	305	327
			力学特性一致性(极差)(单位：N／mm²)	12	7

根据表2-1和表2-2可知，实施例2的磁体添加了重量百分比为0.1％的铼元素，而对照磁体2未添加铼元素。通过对比可以发现，与对照磁体2相比，实施例2磁体的内禀矫顽力提高了0.65KO e，抗弯强度提高了22N／mm²，一致性也有明显改善。

实施例3

对照磁体3和实施例3的磁体的成分配比如表3-1所示。

表3-1

接下来，按照下述步骤制造对照磁体3和实施例3的磁体。

第一步，熔炼。按表3-1中所示的比例分别准备好制造对照磁体3和实施例3磁体的原材料。接下来，将原材料进行真空熔炼，最终得到平均厚度为20mm的合金锭。

第二步，粉碎。将合金锭进行氢破碎。然后在以氩气为工作气体的气流磨中制成平均粒度为3～5μm的微粉。

第三步，成型。采用橡皮模压法压制成型。

第四步，烧结。在真空烧结炉中、1090℃温度下烧结压坯2.5小时。

第五步，回火。将烧结后的压坯在真空烧结炉中600℃的温度下回火4小时得到钕铁硼稀土永磁体。

用与实施例1相同的方法测定对照磁体3和实施例3的磁体的剩磁、内禀矫顽力、磁能积以及抗弯强度。结果如表3-2所示。

表3-2

性能	对照磁体3	实施例3
			剩磁Br(单位：KGs)	11.38	11.22
矫顽力Hcj(单位：KOe)	22.83	23.79
			磁能积(BH)max(单位：KGsOe)	31.34	30.26
抗弯强度(单位：N／mm²)	302	340
			力学特性一致性(极差)(单位：N／mm²)	13	5

由表3-1和表3-2可知，实施例3的磁体添加了铼元素，与未添加的对照磁体3相比，其内禀矫顽力提高了0.96KO e，抗弯强度提高了38N／mm2，一致性有明显改善。

实施例4

对照磁体4和实施例4的磁体的成分配比如表4-1所示。

表4-1

对照磁体4和实施例4的磁体的制造过程与实施例1～3相似。

用与实施例1相同的方法测定对照磁体4和实施例4的磁体的剩磁、内禀矫顽力、磁能积以及抗弯强度。测定结果如表4-2所示。

表4-2

性能	对照磁体4	实施例4
			剩磁Br(单位：KGs)	13.91	13.63
矫顽力Hcj(单位：KOe)	14.83	15.9
			磁能积(BH)max(单位：KGsOe)	46.50	44.77
抗弯强度(单位：N／mm²)	305	350
			力学特性一致性表征(极差)(单位：N／mm²)	12	4

通过对比可以发现，实施例4的磁体添加了铼元素，与未添加铼元素的对照磁体4相比，其内禀矫顽力提高了1.07KO e，抗弯强度提高了45N／mm²，一致性也有明显改善。

实施例5

对照磁体5和实施例5的磁体的成分配比如表5-1所示。

表5-1

对照磁体5和实施例5的磁体的制造过程与实施例1～3相似。

用与实施例1相同的方法测定对照磁体5和实施例5磁体的剩磁、内禀矫顽力、磁能积以及抗弯强度。测定结果如表5-2所示。

表5-2

性能	对照磁体5	实施例5
			剩磁Br(单位：KGs)	11.63	11.02
矫顽力Hcj(单位：KOe)	20.25	21.74
			磁能积(BH)max(单位：KGsOe)	32.46	29.15
抗弯强度(单位：N／mm²)	306	360
			力学特性一致性表征(极差)(单位：N／mm²)	10	3

由表5-1和表5-2可知，实施例5的磁体添加了0.5％的铼元素，与未添加铼元素的对照磁体5相比，其内禀矫顽力提高了1.5KO e，抗弯强度提高了54N／mm²，一致性也有明显改善。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明的技术方案进行了详细的说明，但本发明并不受限于此。在实现本发明目的的前提下，本领域技术人员可以对本发明做出各种改变和变形。

Claims

1.一种烧结钕铁硼稀土材料，其组成成分包括：稀土元素、硼元素、铼元素和铁，

所述稀土元素包括选自钕、镨、钆、钬、镝和铽的至少一种元素，所述烧结钕铁硼稀土材料还包括第一添加元素，所述第一添加元素包括钴和铜，二者之和的重量百分比为1.1％～5.3％，

所述烧结钕铁硼稀土材料还包括第二添加元素，所述第二添加元素包括选自铝、镓、铌、钒、铬、锆、钛、锡、钼和铪的至少一种元素，

所述铼元素的重量百分比含量为0.1％～0.5％。

2.一种制造如权利要求1所述的烧结钕铁硼稀土材料的方法，包括：

将原材料熔炼成铸锭的步骤，所述原材料中含有铼元素；

粉碎所述铸锭形成微粉的步骤；

将所述微粉压制成压坯的成型步骤；

烧结所述压坯的步骤；

对烧结后的压坯回火处理的步骤。