CN1056599A

CN1056599A - 镉稀土永磁合金的配方及其制造方法

Info

Publication number: CN1056599A
Application number: CN 90105107
Authority: CN
Inventors: 徐鲁宁; 李惠卿; 陈云波
Original assignee: KERUIDETE NEODYMIUM MAGNET CO Ltd BEIJING
Current assignee: KERUIDETE NEODYMIUM MAGNET CO Ltd BEIJING
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1991-11-27

Abstract

本发明公开了一种镉稀土永磁合金的配方及制造方法。镉稀土永磁合金由 NdαBβ(FeM)100-α-β-γ组成，其中α、β、γ为各元素的重量百分比含量，M为添加元素，Fe占余量，由本发明配方制造的镉稀土永磁合金具有加工性好，耐腐蚀和烧结温度与时效温度低的特点，是一种磁性能高，节能的新型稀土永磁材料。

Description

本发明属于稀土永磁合金及其制造方法，特别是一种镉稀土永磁合金（简称CNM永磁体）的配方及其制造方法。

目前稀土永磁合金已经进入工业化应用，但在应用中存在耐腐蚀性差，另由于烧结永磁合金是陶瓷磁体，体性硬而脆，不易加工形状复杂部件，从而限制了其应用范围，再由于稀土永磁合金体压型后，工艺烧结温度（1050℃～1150℃）和时效温度（500℃～700℃）较高，耗能大。为了解决上述问题，为了提高耐腐蚀性，采取磁体表面处理的办法，如表面镀镍，离子喷涂等，这些方法工艺复杂，成本高。在改善加工性能方面采用添加粘结剂，如橡胶，塑料，环氧树脂等材料的方法，上述方法可以改善其加工性能，但存在耐热性差的缺点。

根据上述情况，本发明的目的在于提供一种克服上述现有技术不足的镉稀土永磁合金的配方及其制造方法，依据本发明制造的永磁合金具有加工性好，耐腐蚀，烧结温度和时效温度低的特点，是一种磁性能高，节能的新型稀土永磁材料。

本发明的目的通过如下技术方案实现：镉稀土永磁合金的成份为Nd_αB_βCd_γ（FeM）_100-α-β-γ其中α、β、γ为各元素重量百分比含量，M为添加元素，Fe占余量。其中镉稀土永磁合金中的Nd元素可为下列各元素中至少一种的全部或部份所取代，这些元素是Pr、Sm、La、Ce、MM、Sc、Y或Gd、Dy、Ho、Eu、Er、Tb、Yb Tm、Lu，上述取代元素的最大取代量为Nd含量的百分比如表1所示;其中B元素可为下列各元素中至少一种的全部或部份所取代，这些元素是C、Si、P、N、F、O;添加元素M可为下列各元素的至少一种或其化合物所取代，这些元素是Co、Ni、Cr、Mn、V、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Tc、Ta、Re、Ru、Rb、Pd、Pt、Zn、Cu、Bi、Sn、Sb、Ge、Pb、Al、Ga，上述添加元素的最大添加量为Fe含量的百分比如表2所示。其特征在于增加镉元素，成为镉稀土永磁合金Nd_αB_βCd_γ（FeM）_100-α-β-γ其中各元素的重量百分比含量为20≤α≤40，0.2≤β≤2，0.1≤γ≤20，Fe占余量，M为添加元素，依照上述配比的镉稀土永磁合金的制造方法为：将Nd-B-Fe-M各元素在真空感应炉中氩气保护下熔炼成合金熔液，将熔化的Nd-B-Fe-M合金通过喷射浇铸装置在一定压力，下经过陶瓷容器底部的细孔，孔径为250-1200μm喷射到高速旋转的水冷铜轮外缘上，转速为2m/s～80m/s，铜轮的表面镀铬，使合金溶液急速冷却，形成具有微晶结构即非晶态结构的薄带，然后将非晶态薄带粗粉碎制成非晶态粉末再与0.1～20Wt%的Cd粉末混合，细粉碎至2-5μm粉末，在磁场强度大于20KOe，压力为0.8～1.2T/cm²条件下初成型，为了提高密度，施以2～7t/cm²的压力进行等静压。成型后的合金在真空扩散炉中烧结，烧结工艺条件为：在氩气保护下，于温度为700℃～1150℃范围内烧结1小时，烧结后急冷，再进行温度为300℃～650℃范围内的一级或多级时效处理1～10小时，最后急冷却或在大气下冷却至室温。

本发明除上述方法外，还可以通过如下办法实现：按前述工艺条件制成的非晶态Nd-B-Fe-M粉末与1～99Wt%的Nd-B-Fe-M结晶合金粉末（在真空感应炉中氩气保护下熔炼，熔炼后的溶液浇注在铜模中铸为合金锭，再将铸锭粉碎成粉末）与0.1～20Wt%的Cd粉末混合，混合后按前述工艺进行细粉碎，成型，烧结，时效处理。

另外，Nd_αB_βCd_γ（FeM）_100-α-β-γ所有元素可以是单质，合金，或化合物的形式加入，可以在熔炼时加入，也可以在制粉时加入。本发明工艺要求由于加入镉元素，其烧结温度范围和时效温度范围大于通常Nd基稀土材料的烧结温度和时效温度范围，其烧结温度为700℃～1150℃，时效温度为300℃～650℃。

在本发明中加入镉元素，镉元素在合金中的存在形态是决定合金性能的重要因素，以镉元素不进入Nd₂Fe₁₄B主相而分布在晶界之间的形态存在时，具有提高矫顽力的作用。如果Cd一旦进入Nd₂Fe₁₄B主相，矫顽力（iHC）将有所降低，出现这种情况，应以添加Al、Ga、Dy（或Dy₂O₃）等元素的措施来抑制iHC的降低。本发明采用快淬法制取非晶态合金粉末，较之铸造合金或烧结合金粉末具有更高的耐腐蚀性。而且非晶态合金的微晶磁体的晶粒尺寸小于单畴粒子直径，相邻晶粒之间的磁性相互作用形成多晶磁畴，而Nd₂Fe₁₄B晶粒周围的非晶膜膜相使畴壁钉扎于晶界附近，从而使磁体的iHC提高。因此，本发明的合金性能得到改善，再由于本发明的烧结温度和时效温度范围大于通常Nd基永磁材料的烧结温度和时效温度范围，所以具有显著的节能效果。

图表1是本发明中取代元素为Nd含量的百分比表。

图表2是本发明中添加元素为Fe含量的百分比表。

图表3为实施例表。

以下通过实施例具体说明本发明的构成及其效果。

实施例1，取Nd：30Wt%，B：1Wt%，Fe余量，将各组成元素放入真空感应炉中氩气保护下熔炼成合金熔液。熔化的合金通过喷射浇铸装置在一定压力下，经过陶瓷容器底部的微孔，喷射到高速旋转的水冷铜轮外缘上，使熔液急速冷却，形成具有非晶态结构的薄带，再将薄带粗粉碎，然后与1～3Wt%的Cd粉末混合，细粉碎至2～5μm粉末，在磁场大于20KOe，压力为0.8～1.2T/cm²条件下初压成型，为提高密度，施以2～7T/cm²的压力进行等静压。成型后的合金烧结在真空扩散炉中进行，其工艺条件为：在氩气保护下于温度为700℃～1150℃范围内烧结1小时，烧结后急冷，再进行温度为300℃～650℃的二级时效处理3小时，然后急冷却或在大气下冷却至室温。所得磁体性能见表3。

实施例2，取（Nd_0.8Pr_0.2）：31Wt%，B：1Wt%，Fe占余量，将各组成元素按实施例1相同工艺熔炼、粗粉碎、与1～3Wt%的Cd粉末混合，再按上述相同工艺细粉碎、成型、烧结、时效处理，所得磁体性能见表3。

实施例3，取（Nd_0.91Dy_0.09）：31Wt%，B：1Wt%，（Fe_0.9C_0.1）占余量，将各组成元素按实施例1相同工艺制得磁体性能见表3。

实施例4，取Nd：32Wt%;B：1.0Wt%，Fe余量组成的非晶态合金薄片粗粉碎组成第Ⅰ种粉末。再取Nd：31Wt%，B：1.0Wt%，Fe余量各元素在氩气保护下真空熔炼，将熔液浇注在铜模中，再将其铸锭粗粉碎组成第Ⅱ种结晶合金粉末。然后取50Wt%的Ⅰ粉末，48Wt%的Ⅱ粉末与2Wt%的Cd粉末混合后，细粉碎为2～5μm的粉末，在磁场强度为20KOe，压力为0.8～1.2T/cm²条件下初成型，为了提高密度再施以2-7T/cm²的压力进行等静压，成型后的合金烧结在真空扩散炉中进行，其条件为在氩气保护下于温度为700℃～1150℃的范围内烧结1小时，烧结后急冷，再进行温度为300℃～650℃范围内的二级时效处理2～3小时，最后急冷或在大气下冷却至室温所得一组磁体性能见表3。

实施例5，取（Nd_0.75Pr_0.15Dy_0.10）：33Wt%，B：1.0Wt%，Fe余量组成的非晶态合金粉末Ⅰ的50Wt%同（Nd_0.75Pr_0.15Dy_0.10）：33Wt%B：1.0Wt%，Fe占余量的结晶合金粉末Ⅱ的48Wt%与2Wt%的Cd粉末混合，后按实施例4相同工艺处理所得一组磁体性能见表3。

实施例6，取Nd：33Wt%，B：1.0Wr%，Al：10Wt%，Fe占余量组成的非晶态合金粉末Ⅰ的20Wt%，同Nd：33Wt%，B：1.0Wt%，Fe占余量组成的结晶合金粉末Ⅱ的78Wt%，与2Wt%的Cd粉末混合，混合后按实施例4相同的工艺处理得一组磁体性能见表3。

表1

元素	Pr	Sm	La	Ce	MM	Sc	Y
										取代量％	100	30	50	50	50	10	20
元素	Gd	Dy	Ho	Eu	Er	Tb	Yb	Tm	Lu
										取代量％	20	20	20	20	10	10	10	10	5

表2

元素取代量％

Co50

Ni25

Cr20

Mn30

V20

Ti15

Zr15

Hf15

Nb20

Mo20

元素取代量％

W15

Tc8

Ta8

Re8

Ru8

Rb8

Pd8

Pt8

Zn20

Cu15

元素取代量％

Bi15

Sn10

Sb8

Ge25

Pb8

Al20

Ga10

表3

	Br(KG)	iHC(KOe)	(BH)_max(MGO_e)
				实施例1	13.5～13.9	8.5～9.5	40～45
实施例2	13.5～14	10.0～11.0	40～15
				实施例3	13.4～13.9	9.0～10.5	40～45
实施例4	13.1～13.5	9.5～11.0	38～43
				实施例5	13.3～13.8	11.0～13.0	39～45
实施例6	13.6～14.3	12.0～14.0	40～46

Claims

1、镉稀土永磁合金的配方及其制造方法，其成份为Nd_αB_βCd_γ(FeM)_100-α-β-γ其中α、β、γ为各元素重量百分比含量，M为添加元素，Fe占余量，其中镉稀土永磁合金中的Nd元素可为下列各元素中至少一种的全部或部份所取代，这些元素是Pr、Sm.La.Ce.MM.Sc.Y或Gd.Dy.Ho.Eu.Er.Tb.Yb.Tm.Lu，

其中B元素可为下列各元素中至少一种的全部或部份所取代，这些元素是C、Si.P.N.F.O；添加元素M可为下列各元素的至少一种或其化合物所取代，这些元素是Co.Ni.Cr.Mu.V.Ti.Zr.Hf.Nb.Mo.W.Tc.Ta.Re.Ru.Rb.Pd.Pt.Zn.Cu.Bi.Sn.Sb.Ge.Pb.Al.Ga，

其特征在于增加镉元素，成为镉稀土永磁合金Nd_αB_βCd_γ(FeM)_100-α-β-γ其中各元素的重量百分比含量为20≤α≤40，0.2≤β≤2，0.1≤γ≤20，Fe占余量，M为添加元素，依照上述配比的镉稀土永磁合金的制造方法为：将Nd-B-Fe-M各元素在真空感应炉中氩气保护下熔炼成合金熔液，将熔化的Nd-B-Fe-M合金通过喷射浇铸装置在一定压力下经过陶瓷容器底部的细孔，孔径为250-1200μm喷射到高速旋转的水冷铜轮外缘上，转速为2m/s～80m/s，铜轮的表面镀铬，使合金溶液急速冷却，形成具有微晶结构即非晶态结构的薄带，然后将非晶态薄带粗粉碎制成非晶态粉末再与0.1～20Wt%的Cd粉末混合，细粉碎至2-5μm粉末，在磁场强度大于20KOe，压力为0.8～1.2T/cm²条件下初成型，为了提高密度，

施以2～7t/cm²的压力进行等静压。成型后的合金在真空扩散炉中烧结，烧结工艺条件为：在氩气保护下，于温度为700℃～1150℃范围内烧结1小时，烧结后急冷，再进行温度为300℃～650℃范围内的一级或多级时效处理1～10小时，最后急冷却或在大气下冷却至室温。

2、根据权利要求1所述的镉稀土永磁合金，其特征在于：按前述工艺条件制成的非晶态Nd-B-Fe-M粉末与1～99Wt%的Nd-B-Fe-M结晶合金粉末（在真空感应炉中氩气保护下熔炼，熔炼后的溶液浇注在铜模中铸为合金锭，再将铸锭粉碎成粉末）与0.1～20Wt%的Cd粉末混合，混合后按前述工艺进行细粉碎，成型，烧结，时效处理。

3、根据权利要求1所述的镉稀土永磁合金，其特征在于：Nd_αB_βCd_γ（FeM）_100-α-β-γ所有元素可以是单质，合金，或化合物的形式加入，可以在熔炼时加入，也可以在制粉时加入。本发明工艺要求由于加入镉元素，其烧结温度范围和时效温度范围大于通常Nd基稀土材料的烧结温度和时效温度范围，其烧结温度为700℃～1150℃，时效温度为300℃～650℃。