CN106920620A - 钕铁硼磁体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼磁体及其制备方法，所述钕铁硼磁体由经熔炼后的第一合金和第二合金混合后烧结而成；其中，所述第一合金的成分的质量百分比为：Pr‑Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100‑x‑y‑z‑x1‑x2}，其中23≤x≤30，0.88≤y≤1.1，1≤z≤8，0.05≤x1≤0.2；0.05≤x2≤2；所述第二合金的成分的质量百分比为：Pr‑Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100‑x‑y‑z‑x1‑x2}，其中29≤x≤33.5，0.88≤y≤1.1，0≤z≤3，0≤x1≤0.5，0≤x2≤2。其采用两种合金配方配粉的方法，能够有效降低重稀土元素的使用量，从而降低生产成本，且能够获得高性能的钕铁硼磁体。

Description

钕铁硼磁体及其制备方法

技术领域

本发明涉及磁性材料制备技术领域，尤其涉及一种钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

作为第三代稀土永磁材料的钕铁硼稀土永磁材料，自从1983年由日本住友金属和美国GM公司首先商品化开发以来，由于具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，广泛应用于电力电子、通讯、信息、电机、交通运输、办公自动化、医疗器械、军事等领域，并使一些小型、高度集成的高新技术产品的应用成为可能，如硬盘用音圈电机(VCM)，混合动力汽车(HEV)，电动车等。要满足以上市场需求，我们需要以更低的成本制备出同时具备高剩磁和高矫顽力的钕铁硼磁体。

烧结钕铁硼磁体主要由Nd₂Fe₁₄B,富Nd相和富B相组成，其中Nd₂Fe₁₄B是磁性相，决定剩磁和磁能积，富Nd相和磁体的微观结构决定磁体的矫顽力。从烧结钕铁硼的反磁化机理来看，主要是反磁化畴在晶界处形核机制，磁性相的边界结构和物理特性对磁体的矫顽力具有重要的影响。(Dy，Tb)₂Fe₁₄B的各向异性场高于Nd₂Fe₁₄B的各向异性场，因此添加重稀土元素Dy和Tb都能使磁体矫顽力大幅度增加，显著提高钕铁硼磁体的使用温度。

现有的高性能烧结钕铁硼磁体主要有两种结构。一种结构的烧结钕铁硼磁体内，重稀土元素(Dy和Tb中的至少一种)在磁体内部均匀分布，其结构是通过在熔炼过程中直接加入重稀土元素后使重稀土元素在磁体内均匀分布而实现，因此为获得该结构的烧结钕铁硼磁体需要使用较多的重稀土元素，制备成本较高。在该磁体内重稀土元素部分取代主相合金中的Nd原子，磁体主相z轴方向的晶格常数变小，具有较高的各向异性场，矫顽力较高，但其饱和磁极化强度却明显降低，磁体的剩磁也随之降低。在另一种结构的烧结钕铁硼磁体内，重稀土元素(Dy和Tb中的至少一种)主要分布在磁体内的晶界相附近，相对于第一种结构的烧结钕铁硼磁体其重稀土元素含量虽有减少，但减少的并不明显。该烧结钕铁硼磁体的结构是通过双合金工艺实现的，在双合金工艺中，按主相正比成分熔炼合金，被称为第一合金，再按富钕相和富硼相组成的晶界相的成分熔炼第二合金，第一合金和第二合金分别用真空速凝工艺熔炼，熔炼后按一定比例混合后制备烧结钕铁硼磁体。为了保证该烧结钕铁硼磁体具有较高的矫顽力，第二合金中包含重稀土元素Dy和Tb中的至少一种，经过高温烧结，第二合金扩散到第一合金主相内，制备过程中重稀土元素仍需要使用较多，生产成本仍然较高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种钕铁硼磁体及其制备方法，其采用两种合金配方配粉的方法，能够有效降低重稀土元素的使用量，从而降低生产成本，且能够获得高性能的钕铁硼磁体。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了以下技术方案：

一种钕铁硼磁体，由经熔炼后的第一合金和第二合金混合后烧结而成；

其中，所述第一合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中23≤x≤30，0.88≤y≤1.1，1≤z≤8，0.05≤x1≤0.2；0.05≤x2≤2；

所述第二合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中29≤x≤33.5，0.88≤y≤1.1，0≤z≤3，0≤x1≤0.5，0≤x2≤2。

一种钕铁硼磁体的制备方法中，主要包括以下步骤：

步骤1，分别配制第一合金和第二合金；

步骤2，将所述第一合金和第二合金分别进行熔炼，得到钢锭或甩带片；

步骤3，将所述钢锭或甩带片分别进行氢破碎，并将氢破碎后的第一合金和第二合金脱氢；

步骤4，将脱氢后的第一合金和第二合金进行中破碎，然后将中破碎后的粗粉充分混合，待混粗粉后分别经过气流磨，得到第一合金细粉和第二合金细粉；

步骤5，将所述第一合金细粉和第二合金细粉混合，并加入抗氧化剂，得到混后细粉；

步骤6，将所述混后细粉置于磁场中取向，并压型成坯件；

步骤7，将所述坯件置于真空中烧结，烧结后采用二次回火热处理，即得钕铁硼磁体。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤3中对所述第一合金和第二合金进行脱氢时的温度为500-580℃，脱氢的时间为4-5.5小时。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤4中混粗粉时加入润滑剂，所述润滑剂的加入量为合金粉末总重量的0.03％-0.5％，混料时间为100-150min。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤4中气流磨后所述第一合金细粉和第二合金细粉的粉末粒度为3-5μm。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤5中抗氧化剂的加入量为合金粉末总重量的0.1-0.3％，混料时间为60-150min。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤6中磁场的强度为1.5-2T。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤7中烧结的温度为1030-1070℃，保温时间为8-12小时。

优选的是，所述的钕铁硼磁体的制备方法中，步骤7中二次回火热处理的具体方法为：在870-920℃保温3-5小时后气淬至室温，再升温至460-540℃保温3-5小时后气淬至室温。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明中采用质量百分比分别为Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中23≤x≤30，0.88≤y≤1.1，1≤z≤8，0.05≤x1≤0.2；0.05≤x2≤2；Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中29≤x≤33.5，0.88≤y≤1.1，0≤z≤3，0≤x1≤0.5，0≤x2≤2的配方配比出第一合金和第二合金，通过将含有Dy元素较多的第一合金和含Dy较少或者不含Dy的第二合金熔炼后进行混合烧结而成，使得得到的钕铁硼磁体的镝含量显著降低，从而降低了生产成本，且能够获得高剩磁、高矫顽力、高磁能积的高性能的钕铁硼磁体。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

一种钕铁硼磁体，由经熔炼后的第一合金和第二合金混合后烧结而成；其中，所述第一合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中23≤x≤30，0.88≤y≤1.1，1≤z≤8，0.05≤x1≤0.2；0.05≤x2≤2；所述第二合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中29≤x≤33.5，0.88≤y≤1.1，0≤z≤3，0≤x1≤0.5，0≤x2≤2。

一种钕铁硼磁体的制备方法主要包括以下步骤：

步骤1，按照上述成分的质量百分比分别配制第一合金和第二合金。

步骤2，将所述第一合金和第二合金分别进行熔炼，得到钢锭或甩带片。

步骤3，将所述钢锭或甩带片分别进行氢破碎，并将氢破碎后的第一合金和第二合金脱氢。

步骤4，将脱氢后的第一合金和第二合金进行中破碎，然后将中破碎后的粗粉充分混合，待混粗粉后分别经过气流磨，得到第一合金细粉和第二合金细粉。经过气流磨后合金粉末粒度小，能够使后续两种合金粉末混合更加均匀。

步骤5，将所述第一合金细粉和第二合金细粉混合，并加入抗氧化剂，得到混后细粉。钕铁硼磁体按照牌号分为N35、N38以及N42等多种，根据牌号不同，钕铁硼磁体的各项性能指标也不相同，因而根据所需钕铁硼磁体的性能，将第一合金细粉和第二合金细粉按照比例混合，用于制备后续需要的钕铁硼磁体。

步骤6，将所述混后细粉置于磁场中取向，并压型成坯件。

步骤7，将所述坯件置于真空中烧结，烧结后采用二次回火热处理，即得钕铁硼磁体。

对比例

1、配制合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₂₉B₁Dy₃Cu_0.15Co_1.2Fe_余；

2、将合金在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的合金粉末进行中破碎，然后将中破碎后的粗粉充分混合，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将合金粗粉末进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的细粉；

5、将合金细粉与抗氧化剂进行混合，抗氧化剂的添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1037℃，保温时间10h，烧结后采用二次回火900+500℃，得到钕铁硼磁体。

实施例1

1、配制第一合金，第一合金成分的质量百分比为Pr-Nd_27.5B_0.9Dy₄Cu_0.13Co_1.3Fe_余，配制第二合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₃₃B_0.89Dy_0.25Cu_0.2Co_1.5Fe_余；

2、将第一合金，第二合金分别在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的第一合金和第二合金分别进行中破碎；然后将中破碎后的粗粉充分混合，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将第一合金和第二合金粗粉末分别进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的第一合金细粉和第二合金细粉；

5、将第一合金细粉和第二合金细粉按1:1的比例混合2h，混合时加入抗氧化剂，添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1035℃，保温时间11h，烧结后采用二次回火900+510℃，得到钕铁硼磁体。

实施例2

1、配制第一合金，第一合金成分的质量百分比为Pr-Nd_27.5B_0.9Dy₄Cu_0.13Co_1.3Fe_余，配制第二合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₃₃B_0.89Dy_0.25Cu_0.2Co_1.5Fe_余；

2、将第一合金，第二合金分别在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的第一合金和第二合金分别进行中破碎；然后将中破碎后的粗粉充分混合，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将第一合金和第二合金粗粉末分别进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的第一合金细粉和第二合金细粉；

5、将第一合金细粉和第二合金细粉按3:4的比例混合2h，混合时加入抗氧化剂，添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1033℃，保温时间11h，烧结后采用二次回火900+500℃，得到钕铁硼磁体。

实施例3

1、配制第一合金，第一合金成分的质量百分比为Pr-Nd_27.5B_0.9Dy₄Cu_0.13Co_1.3Fe_余，配制第二合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₃₃B_0.89Dy_0.25Cu_0.2Co_1.5Fe_余；

2、将第一合金，第二合金分别在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的第一合金和第二合金分别进行中破碎；然后混粗粉，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将第一合金和第二合金粗粉末分别进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的第一合金细粉和第二合金细粉；

5、将第一合金细粉和第二合金细粉按4:3的比例混合2h，混合时加入抗氧化剂，添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1040℃，保温时间11h，烧结后采用二次回火900+520℃，得到钕铁硼磁体。

实施例4

1、配制第一合金，第一合金成分的质量百分比为Pr-Nd₂₉B_0.89Dy₃Cu_0.12Co_1.3Fe_余，配制第二合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₃₁B_0.88Dy_1.2Cu_0.1Co₁Fe_余；

2、将第一合金，第二合金分别在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的第一合金和第二合金分别进行中破碎；然后混粗粉，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将第一合金和第二合金粗粉末分别进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的第一合金细粉和第二合金细粉；

5、将第一合金细粉和第二合金细粉按4:3的比例混合2h，混合时加入抗氧化剂，添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1040℃，保温时间12h，烧结后采用二次回火900+510℃，得到钕铁硼磁体。

实施例5

1、配制第一合金，第一合金成分的质量百分比为Pr-Nd₂₉B_0.89Dy₃Cu_0.12Co_1.3Fe_余，配制第二合金，合金成分的质量百分比为Pr-Nd₃₁B_0.88Dy_1.2Cu_0.1Co₁Fe_余；

2、将第一合金，第二合金分别在1450℃下进行熔炼，得到甩带片，然后分别在500℃下进行氢破碎，并对氢破碎后的合金粉末脱氢，脱氢时间5h±20min；

3、将脱氢处理后的第一合金和第二合金分别进行中破碎；然后混粗粉，混合时加入润滑剂，润滑剂的添加量为350ppm；

4、将第一合金和第二合金粗粉末分别进行气流磨，制备得到粉末粒度为3-5μm的第一合金细粉和第二合金细粉；

5、将第一合金细粉和第二合金细粉按1:1的比例混合2h，混合时加入抗氧化剂，添加量为1.5‰；

6、将混合均匀的粉末置于磁场中取向，压型成22*30*15mm的坯件；

7、将压型好的坯件置于真空中烧结，烧结温度1040℃，保温时间12h，烧结后采用二次回火900+500℃，得到钕铁硼磁体。

对比例和实施例的三种混粉比例的合金成分的质量百分比对比如表1所示。

表1合金成分的质量百分比对比表

钕铁硼磁体的磁性能检测如表2所示。

表2钕铁硼磁体的磁性能对比表

由表2可知，采用本发明所述的第一合金和第二合金配粉方法，将第一合金和第二合金按照不同的比例混合后制备的钕铁硼磁体，较之对比例未做混合制成的钕铁硼磁体，其剩磁、内禀矫顽力等各项性能都有所提高，其由表1可知，且有效地降低了镝的含量，节约了生产成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种钕铁硼磁体，其中，所述钕铁硼磁体由经熔炼后的第一合金和第二合金混合后烧结而成；

其中，所述第一合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_x1Co_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中23≤x≤30，0.88≤y≤1.1，1≤z≤8，0.05≤x1≤0.2；0.05≤x2≤2；

所述第二合金的成分的质量百分比为：Pr-Nd_xB_yDy_zCu_xlCo_x2Fe_{100-x-y-z-x1-x2}，其中29≤x≤33.5，0.88≤y≤1.1，0≤z≤3，0≤x1≤0.5，0≤x2≤2。

2.一种如权利要求1所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，主要包括以下步骤：

步骤1，分别配制第一合金和第二合金；

步骤2，将所述第一合金和第二合金分别进行熔炼，得到钢锭或甩带片；

步骤3，将所述钢锭或甩带片分别进行氢破碎，并将氢破碎后的第一合金和第二合金脱氢；

步骤4，将脱氢后的第一合金和第二合金进行中破碎，然后将中破碎后的粗粉充分混合，待混粗粉后分别经过气流磨，得到第一合金细粉和第二合金细粉；

步骤5，将所述第一合金细粉和第二合金细粉混合，并加入抗氧化剂，得到混后细粉；

步骤6，将所述混后细粉置于磁场中取向，并压型成坯件；

步骤7，将所述坯件置于真空中烧结，烧结后采用二次回火热处理，即得钕铁硼磁体。

3.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤3中对所述第一合金和第二合金进行脱氢时的温度为500-580℃，脱氢的时间为4-5.5小时。

4.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤4中混粗粉时加入润滑剂，所述润滑剂的加入量为合金粉末总重量的0.03％-0.5％，混料时间为100-150min。

5.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤4中气流磨后所述第一合金细粉和第二合金细粉的粉末粒度为3-5μm。

6.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤5中抗氧化剂的加入量为合金粉末总重量的0.1-0.3％，混料时间为60-150min。

7.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤6中磁场的强度为1.5-2T。

8.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤7中烧结的温度为1030-1070℃，保温时间为8-12小时。

9.如权利要求2所述的钕铁硼磁体及其制备方法，其中，步骤7中二次回火热处理的具体方法为：在870-920℃保温3-5小时后气淬至室温，再升温至460-540℃保温3-5小时后气淬至室温。