CN107993828A - 一种永磁体合金材料的制备工艺 - Google Patents
一种永磁体合金材料的制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107993828A CN107993828A CN201711194655.7A CN201711194655A CN107993828A CN 107993828 A CN107993828 A CN 107993828A CN 201711194655 A CN201711194655 A CN 201711194655A CN 107993828 A CN107993828 A CN 107993828A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- preparation process
- powder
- temperature
- permanent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 82
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 17
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000004224 protection Effects 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 13
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 7
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- FSDZRQFSRALZQJ-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Fe] Chemical compound [B].[Fe].[Fe] FSDZRQFSRALZQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0266—Moulding; Pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种Nd‑Fe‑B系稀土永磁合金材料的制备工艺，主要包括以下步骤：(1)配料、(2)熔炼、(3)破碎、(4)压制成型、(5)烧结、(6)热处理。通过本发明独特先进的制备工艺，配合独特永磁合金材料体系，使得满足本发明工艺和原料组成的永磁合金产品，在内禀矫顽力(HcJ)大幅提高的同时，并没有出现明显的剩余磁化强度(Br)下降的现象，并且退磁曲线方形度(Hk/Hcj)也非常理想。此外，永磁合金产品的使用稳定性非常出色，在大应力使用环境下，没有发现明显的内禀矫顽力(HcJ)下降，在腐蚀环境下的失重也在可以接受的微小范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁材料技术领域，尤其涉及一种提高永磁合金材料性能的先进制备工艺。
背景技术
稀土永磁材料是以不同的稀土元素和过渡族族金属元素(Fe、Co、Ni等)组成的金属间化合物为主相的永磁合金材料。自1960年代被发明以来，稀土永磁材料的发展十分迅速，己经在许多领域里得到了广泛的应用，成为当代新技术的重要基础功能材料，特别是在永磁电机领域发挥了不可替代的作用。如今稀土永磁电机己经覆盖了步进电机、无刷电机、伺服电机和直线电机等各种主要类型，并广泛应用于计算机、打印机、家用电器、空调压缩机、汽车助力转向电机、混合动力或纯电动汽车驱动电机/发电机、汽车启动电机、地面军用电机、能空电机等重要领域。
其中，烧结铁铁硼(Nd-Fe-B)是一种具有高剩磁、高磁能积和高矫顽力的稀土永磁合金材料，自1982年日本科学家Sagawa研发问世以来，Nd-Fe-B产业就得到了迅速的发展，已经被广泛用于电子信息、计算机硬盘驱动器的音圈电机以及驱动电机、风力发电、电动自行车及电动汽车、核磁共振成像等医疗设备的各个新兴技术领域。在1984年世界产量仅为32吨，而到2012年的产量则已超过15万吨。NdFeB的发展主要源于合金材料的高磁能积(其已接近NdFeB稀土合金材料理论值的极限)，但其磁体的实际内禀矫顽力却常为理论值(75kOe)的1/3-1/30，这导致了合金材料的工作温度和稳定性相对较低，制约了NdFeB稀土合金材料的进一步发展和应用。
为解决这些问题，就必须提高Nd-Fe-B的矫顽力。目前，提高其矫顽力的方法主要有两大类，一则是熔炼前向磁体中掺加低熔点合金元素Me(Me＝Al、Ga、Cu、Sn等等)的方法，二则是通过添加重稀土元素Dy和Tb来替代Nd的方式。前一方法能小幅地提高磁体的矫顽力，但Me却会固溶在Nd2Fe14B内而产生磁稀释作用，明显地降低磁体的剩磁和磁能积；后一方法能够明显地提升材料的矫顽力，但该方法却也以牺牲材料的磁能积为代价，同时稀缺的重稀土元素Dy/Tb还会大幅度地增加磁体的生产成本，尽管也有研究表明可以通过各种技术手段仅将重稀土元素扩散到永磁体的晶界处以解决上述重稀土元素添加导致的磁能积降低和成本升高等问题，但是其依然存在设备成本和要求高、合金元素扩散深度有限而难以适应大尺寸产品、批量生产时性能可控性差、产品一致性和使用稳定性不好等等各种问题。
找到一种更好的制备工艺或新系列的合金材料体系，在尽量不增加成本的前提下，提高磁体材料的矫顽力和使用稳定性，同时又不削弱磁体材料的剩磁和磁能积，是Nd-Fe-B技术领域中的研发人员致力研究的方向。
发明内容
为达到在尽量不增加成本的前提下，提高磁体材料的矫顽力和使用稳定性的目的，本发明提供了一种能够提高永磁合金材料性能的先进制备工艺，用于制备高性能永磁合金材料，本发明制备工艺得到的永磁合金材料体系，是一种矫顽力高、性能稳定的Nd-Fe-B系稀土永磁合金材料，能够在不削弱磁体材料的剩磁和磁能积性能的基础上，提高磁体材料的矫顽力和耐腐蚀性能。
为了实现上述目的，本发明提出了一种Nd-Fe-B系稀土永磁合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)配料：根据本发明稀土永磁合金材料的成分比例，选用高纯金属粉末进行称量配料，并将称量好的Nd、B和Fe作为第一合金，Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co作为第二合金。
(2)熔炼：首先将第一合金的Nd、B和Fe粉末混合后熔炼得到第一合金铸锭；随后将第二合金的Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co粉末熔炼后得到第二合金铸锭。
(3)破碎：采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第一合金粉末；采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第二合金粉末。
(4)压制成型：将第一合金粉末和第二合金粉末混合均匀后，在垂直压制成型装置压制成型。
(5)烧结：烧结得到烧结体。
(6)热处理：在Ar保护环境下，进行三次热处理，并逐渐降低热处理温度。
进一步优选的，所述稀土永磁合金材料的成分比例为，按质量百分比计，
Nd 26.0-29.0，
Ho 1.0-1.8，
B 0.90-0.95，
Zr 0.60-0.8，
Ga 0.35-0.55，
Al 0.3-0.45，
Cu 0.3-0.45，
Co 0.2-0.4，
余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，本发明中的Nd元素是稀土永磁合金材料中的主相形成的核心元素，为了保证充分形成R2T14B的主相晶体结构，获得足够的磁性能，Nd元素的含量不能过低，否则会是的材料的矫顽力(HcJ)过低；但Nd元素的含量亦不能过高，过高的Nd含量将使得永磁材料的剩磁(Br)过低而不能满足使用要求。本发明材料体系100wt％中，Nd元素的含量优选为26-29wt％。
本发明中的Ho元素，是常用的重稀土元素(RH)之一。将重稀土元素Ho扩散到永磁体的晶界能够有效的提高Nd-Fe-B系稀土永磁合金材料的矫顽力，不仅如此，在本发明的材料体系中，发明人发现Ho能够显著地起到抑制R2T14B晶粒长大的作用，从而能够在更低的结晶温度下形成R2T14B的晶体结构以提高材料性能。为了发挥Ho的上述作用，其含量应超过1.0wt％。但是Ho作为重稀土元素，其添加不可避免会带来剩磁降低的问题，并且过多的添加会增加材料的成本，因此其添加量不应当超过1.8wt％。同时，发明人发现，当轻稀土元素Nd和Ho的含量满足条件4％≤Ho/(Ho+Nd)≤6％时，Ho能发挥最好的作用。
本发明中的B元素，是稀土永磁合金材料中的主相形成的核心元素，其含量如果过低，将会导致永磁材料的剩磁Br难以满足要求，因此B的含量应至少大于0.90wt％。但是B的含量不宜过高，因为过高的B含量会影响Ga、Zr等其他合金元素功用的发挥，因此B的含量不应超过0.95wt％。
本发明中的Zr元素，一方面能够与B形成化合物相而消耗掉一部分B，从而能够使得Ga合金元素能够有更多机会形成R-T-Ga的晶界相，从而能够一定程度上替代重稀土元素的加入而提高矫顽力HcJ，并且有益于获得较大的退磁曲线方形度(Hk/Hcj)；另一方面，Zr合金元素还能够与Al、Cu、Co等合金元素形成金属玻璃相，从而能够有效提高稀土永磁合金材料的韧性，并防止在高温、应力等使用过程中磁性能的下降。为了保证Zr能够充分发挥上述作用，Zr的含量不应低于0.60wt％；但是Zr的含量也不能过高，否则会导致剩磁Br的大幅减少。
本发明中的Ga元素，正如前面所说，能够形成R-T-Ga的晶界相，从而能够一定程度上替代重稀土元素的加入而提高矫顽力HcJ，并且获得较大的退磁曲线方形度(Hk/Hcj)；然而其需要尽量与Zr元素配合使用，以获得其形成R-T-Ga的晶界相的机会，为了发挥上述作用，Ga的添加量应当至少为0.35wt％。但是Ga的添加量也不能过多，否则会导致生成太多的R-T-Ga相，而影响永磁合金材料的退磁曲线方形度(Hk/HcJ)，从而降低材料的磁性能，因此Ga的添加量应小于0.55wt％。
本发明中的Al元素，一方面能够与重稀土元素Ho一起发挥叠加作用，一定程度上提高永磁合金材料的矫顽力HcJ，同时还能和Zr、Cu、Co等合金元素形成金属玻璃相，从而能够有效提高稀土永磁合金材料的韧性，并防止在高温、应力等使用过程中磁性能的下降。为了保证Al能够充分发挥上述作用，Al的含量不应低于0.30wt％；但是Al的含量也不能过高，如果超过0.45wt％会导致剩磁Br的大幅减少。
本发明中的Cu元素，与Al类似，能够在重稀土元素Ho的扩散后与其协同提高永磁合金材料的矫顽力HcJ，同时还能和Zr、Al、Co等合金元素形成金属玻璃相，从而能够有效提高稀土永磁合金材料的韧性，并防止在高温、应力等使用过程中磁性能的下降。为了保证Cu能够充分发挥上述作用，Cu的含量不应低于0.30wt％；但是Cu的含量也不能过高，否则上述效果将达到饱和，同时还会导致剩磁Br的大幅减少。
本发明中的Co元素，一方面能够发挥提高磁合金材料耐腐蚀性能的作用，从而提高稀土永磁合金材料的使用稳定性，另一方面能和Zr、Al、Cu等合金元素形成金属玻璃相，从而能够有效提高稀土永磁合金材料的韧性，并防止在高温、应力等使用过程中磁性能的下降。为了保证Co能够充分发挥上述作用，Co的含量不应低于0.20wt％；但是Co的含量也不能过高，否则上述效果将达到饱和，同时会影响体系中其他合金的作用效果。
此外，为保证Zr能够有效的消耗B，并与其他合金元素形成金属玻璃相，并获得较大的退磁曲线方形度(Hk/Hcj)，应当使得Fe、Zr、B和Co的含量满足下式限定，即Fe-72.3B+17.4Zr-39.2Co＞0。
此外，Ga和Al对于HcJ的时效温度敏感性以及材料制备过程和使用过程中的稳定性具有重要影响，发明人发现，当二者的含量满足0.9≤Ga/Al≤1.5，稀土永磁合金材料具有最好的稳定性能。
进一步优选的，所述第一合金铸锭的熔炼温度为1350-1400℃，熔炼时间为0.8-1.5h；所述第二合金铸锭的熔炼温度为1450-1480℃，熔炼时间为1.5-2.5h。将合金原料分两部分不同条件熔炼，是为了使得主相外合金元素更好的发挥其在体系中的作用，其中，第一合金铸锭的熔炼温度优选为1350-1400℃，熔炼时间为0.8-1.5h，更高的熔炼温度和过长的熔炼时间会无谓增加生产的成本，而熔炼温度过低或者时间过短则难以使得合金元素充分熔融混合成相；第二合金铸锭的熔炼温度为1450-1480℃，熔炼时间为1.5-2.5h，是为了保证各合金元素熔融充分、混合均匀，在后续的烧结、热处理工艺中更好地发挥上述各合金元素作用，达到本发明目的。
进一步优选的，所述破碎中，第一合金铸锭破碎至平均粒径为10-15μm得到第一合金粉末；第二合金铸锭破碎至平均粒径为2-4μm得到第二合金粉末。更优选的，第一合金粉末的平均粒径：第二合金粉末的平均粒径在3～5之间。将两种合金粉末的平均粒径设置在上述范围内，将有助于后续混合成型工艺中，第二合金粉末更好地包覆在第一合金粉末的周围，从而更有利于后续在烧结和热处理过程中，重稀土元素Ho的有效扩散，以及金属玻璃相的形成和包覆等，从而好地发挥上述各合金元素作用，达到本发明目的。
进一步优选的，所述压制成型中，优选为，在1200-1700kA/m、45-55MPa、400-500℃的条件下压制成型。本发明的压制成型条件，能够有效的进行磁化和成型，从而保证后续处理的材料磁性能和密度等基本性能。
进一步优选的，烧结温度为1000-1050℃，烧结时间为3-5h。上述烧结条件有利于重稀土Ho和各合金元素的初步扩散，保证实现本发明的发明目的。
进一步优选的，在所述热处理步骤中，第一次热处理优选在850-900℃的温度下加热2.5-3.5h，上述加热温度和时间，有利于重稀土Ho的充分扩散，并产生细化晶粒的作用，过高的加热温度和过长的加热时间，并不会增加Ho的扩散效果，反而无谓增加了成本，而过低的温度和过短的加热时间则难以发挥重稀土Ho的有益作用。第二热处理的优选在630-680℃的温度下加热1-3h，上述加热温度和时间，有利于除Ho之外的其他合金元素如Zr、Al、Ga的充分扩散，并发挥相应的作用，过高的加热温度和过长的加热时间，并不会增加处理效果，反而无谓增加了成本，而过低的温度和过短的加热时间则难以发挥各合金元素的有益作用。第三次热处理优选在350-450℃的温度下加热1.5-2.5h，上述加热温度和时间，能够进一步使得重稀土元素Ho得到补充扩散，从而改善Ho的扩散深度和均匀性，从而能够显著减少Ho的使用量，同时该热处理还能有效促进金属玻璃相的形成，并有效分散于R2T14B之间，发挥其作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：通过本发明独特的先进制备工艺，配合独特永磁合金材料体系，能够获得最优的稀土永磁合金材料性能。
具体实施方式
下面将结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。
1.稀土永磁合金材料的成分配比
本发明中的实施例和对比例的稀土永磁合金材料的成分配比为Nd 28.2，Ho 1.3，B 0.92，Zr 0.80，Ga 0.48，Al 0.40，Cu.45，Co 0.33，余量为Fe。
2.稀土永磁合金材料的制备
(1)配料：按照稀土永磁合金材料的成分选用高纯金属粉末进行称量配料，并将称量好的Nd、B和Fe作为第一合金，Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co作为第二合金。
(2)熔炼：首先将第一合金的Nd、B和Fe粉末混合后熔炼得到第一合金铸锭；随后将第二合金的Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co粉末熔炼后得到第二合金铸锭。
(3)破碎：采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第一合金粉末；采用氢破碎的工艺将第二合金铸锭破碎以得到第二合金粉末。其中，第一、第二合金粉末的平均粒径为通过气流分散法的激光衍射法测得的粒径D50。
(4)压制成型：将第一合金粉末和第二合金粉末混合均匀后，在垂直压制成型装置中，在1500kA/m、50MPa、450℃的条件下压制成型。
(5)烧结：烧结得到烧结体。
(6)热处理：在Ar保护环境下，进行三次热处理，并逐渐降低热处理温度。
其中实施例1-4和对比例中1#-7#的各工艺的具体条件参见表1所列，其中A表示第一合金的熔炼温度和时间(℃×h)，B表示第二合金的熔炼温度和时间(℃×h)，C表示第一合金粉末的平均粒径(μm)，D表示第二合金粉末的平均粒径(μm)，E表示烧结温度和时间(℃×h)，F表示第一热处理的温度和时间(℃×h)，G表示第二热处理的温度和时间(℃×h)，H表示第三热处理的温度和时间(℃×h)。
表1本发明稀土永磁合金原材料的制备工艺条件
| 序号 | A | B | C | D | E | F | G | H |
| 1 | 1360×0.8 | 1450×1.7 | 10 | 2 | 1000×3 | 860×2.8 | 630×1.5 | 350×1.5 |
| 2 | 1380×1 | 1460×2 | 12 | 4 | 1020×4 | 870×3 | 650×2 | 400×2 |
| 3 | 1400×1.2 | 1480×2.3 | 15 | 4 | 1040×4.5 | 880×3.3 | 680×2.5 | 450×2.5 |
| 1# | 1300×1 | 1460×2.5 | 13 | 4 | 1030×3.5 | 890×3 | 640×2.8 | 380×2.2 |
| 2# | 1390×1.5 | 1300×1.8 | 11 | 3 | 1040×5 | 870×2.5 | 660×1 | 420×2 |
| 3# | 1400×1.1 | 1470×2 | 20 | 6 | 1010×4.5 | 880×3.5 | 660×2.3 | 400×2.1 |
| 4# | 1380×1.5 | 1460×2.2 | 10 | 4 | 1040×4.5 | 860×3.3 | 670×2.5 | 420×2.5 |
| 5# | 1390×1.2 | 1470×1.5 | 12 | 3 | 1030×3 | 800×3 | 650×2.5 | 410×1.8 |
| 6# | 1360×1 | 1450×2 | 11 | 3 | 1030×3 | 880×2.8 | 550×3 | 380×2.5 |
| 7# | 1370×1.3 | 1420×2.5 | 10 | 3 | 1020×3.5 | 880×2.5 | 650×2 | - |
3.稀土永磁合金材料的性能测试
1)本发明中稀土永磁合金材料的各项磁性能的评测是在如下条件下进行的：将稀土永磁合金材料加工成10mm×10mm×10mm的试样，在常规市售的磁滞回线仪中进行各项磁性能的测试，其中，剩余磁化强度(Br)的单位为mT，内禀矫顽力(HcJ)和膝点矫顽力(Hk)的单位均为kA/m，Hk/HcJ的单位为％；同时，将试样施加200MPa压缩应力后再次进行内禀矫顽力(HcJ’)测试，同时计算(HcJ-HcJ’)/HcJ的值，单位为％。
2)本发明中稀土永磁合金材料的耐腐蚀性能的评测是在如下条件下进行的：将稀土永磁合金材料加工成具有10mm×10mm剖面的镶嵌物，置于120℃、2个大气压、100％相对湿度的饱和水蒸气气氛下腐蚀960小时后，测试材料的失重量，失重量单位为mg/cm2。
表2本发明稀土永磁合金产品的性能测试
| 序号 | Br | HcJ | Hk | Hk/HcJ | (HcJ-HcJ’)/HcJ | 失重 |
| 1 | 1235 | 2400 | 2220 | 0.925 | 2.7 | 2.2 |
| 2 | 1264 | 2420 | 2306 | 0.953 | 1.7 | 1.8 |
| 3 | 1217 | 2396 | 2230 | 0.931 | 2.3 | 2.5 |
| 1# | 1157 | 2274 | 2092 | 0.920 | 2.0 | 2.1 |
| 2# | 1195 | 2207 | 1982 | 0.898 | 3.2 | 2.5 |
| 3# | 1042 | 2156 | 1781 | 0.826 | 3.8 | 3.1 |
| 4# | 1110 | 2303 | 1875 | 0.814 | 4.0 | 3.5 |
| 5# | 1241 | 2058 | 1735 | 0.843 | 3.6 | 2.3 |
| 6# | 1216 | 2357 | 1897 | 0.805 | 2.9 | 3.7 |
| 7# | 1179 | 2243 | 1918 | 0.855 | 5.3 | 4.2 |
由表2中的测试结果不难看出，满足永磁合金材料体系，在满足本发明制备工艺的条件下，即采用特定的第一合金和第二合金的熔炼，并且破碎到合适的粒径范围和粒径比例，经过成型、烧结，特别是渐次降温的三次特定的热处理后，得到的永磁合金产品，在内禀矫顽力(HcJ)大幅提高的同时，并没有出现明显的剩余磁化强度(Br)下降的现象，并且退磁曲线方形度(Hk/Hcj)也非常理想。此外，永磁合金产品的使用稳定性非常出色，在大应力使用环境下，没有发现明显的内禀矫顽力(HcJ)下降，在腐蚀环境下的失重也在可以接受的微小范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种Nd-Fe-B系稀土永磁合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)配料：根据本发明稀土永磁合金材料的成分比例，选用高纯金属粉末进行称量配料，并将称量好的Nd、B和Fe作为第一合金，Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co作为第二合金。
(2)熔炼：首先将第一合金的Nd、B和Fe粉末混合后熔炼得到第一合金铸锭；随后将第二合金的Ho、Zr、Ga、Al、Cu、Co粉末熔炼后得到第二合金铸锭。
(3)破碎：采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第一合金粉末；采用氢破碎的工艺将第二合金铸锭破碎以得到第二合金粉末。
(4)压制成型：将第一合金粉末和第二合金粉末混合均匀后，在垂直压制成型装置压制成型。
(5)烧结：烧结得到烧结体。
(6)热处理：在Ar保护环境下，进行三次热处理，并逐渐降低热处理温度。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
所述稀土永磁合金材料的成分比例为，按质量百分比计，
Nd 26.0-29.0，
Ho 1.0-1.8，
B 0.90-0.95，
Zr 0.60-0.8，
Ga 0.35-0.55，
Al 0.3-0.45，
Cu 0.3-0.45，
Co 0.2-0.4，
余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
所述第一合金铸锭的熔炼温度为1350-1400℃，熔炼时间为0.8-1.5h；所述第二合金铸锭的熔炼温度为1450-1480℃，熔炼时间为1.5-2.5h。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
所述破碎中，第一合金铸锭破碎至平均粒径为10-15μm得到第一合金粉末；第二合金铸锭破碎至平均粒径为2-4μm得到第二合金粉末；更优选的，第一合金粉末的平均粒径：第二合金粉末的平均粒径在3～5之间。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
所述压制成型中，优选为，在1200-1700kA/m、45-55MPa、400-500℃的条件下压制成型。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
所述烧结中，烧结温度为1000-1050℃，烧结时间为3-5h。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：
在所述热处理步骤中，第一次热处理优选在850-900℃的温度下加热2.5-3.5h；第二热处理的优选在630-680℃的温度下加热1-3h；第三次热处理优选在350-450℃的温度下加热1.5-2.5h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711194655.7A CN107993828B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种永磁体合金材料的制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711194655.7A CN107993828B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种永磁体合金材料的制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107993828A true CN107993828A (zh) | 2018-05-04 |
| CN107993828B CN107993828B (zh) | 2020-05-08 |
Family
ID=62032039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711194655.7A Active CN107993828B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种永磁体合金材料的制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107993828B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111180159A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种钕铁硼永磁材料、制备方法、应用 |
| CN111633212A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-08 | 福建省长汀金龙稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼毛坯的处理方法 |
| CN111968852A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-20 | 赣州富尔特电子股份有限公司 | 一种改善钕铁硼磁体晶界扩散磁性能一致性的方法 |
| CN112453417A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-09 | 沈阳翼源盟电器有限公司 | 一种用直流电弧法制备Ho-Al纳米级合金颗粒的方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101028652A (zh) * | 2007-01-12 | 2007-09-05 | 北京科技大学 | 一种磁场温压成形工艺 |
| CN102586682A (zh) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 三环瓦克华（北京）磁性器件有限公司 | 一种高性能稀土永磁烧结磁体及其制造方法 |
| CN102903472A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-01-30 | 宁波韵升股份有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN103103442A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-05-15 | 包头稀土研究院 | 主辅合金法制备钕铁硼的方法 |
| CN103981337A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 上海交通大学 | 一种烧结钕铁硼的热处理工艺 |
| CN105206367A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-12-30 | 浙江东阳东磁稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN106328331A (zh) * | 2015-06-16 | 2017-01-11 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 烧结钕铁硼磁体用辅助合金铸片及其制备方法 |
| CN106782971A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 湖南航天磁电有限责任公司 | 一种钕铁硼材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-11-24 CN CN201711194655.7A patent/CN107993828B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101028652A (zh) * | 2007-01-12 | 2007-09-05 | 北京科技大学 | 一种磁场温压成形工艺 |
| CN102586682A (zh) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 三环瓦克华（北京）磁性器件有限公司 | 一种高性能稀土永磁烧结磁体及其制造方法 |
| CN102903472A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-01-30 | 宁波韵升股份有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN103103442A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-05-15 | 包头稀土研究院 | 主辅合金法制备钕铁硼的方法 |
| CN103981337A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 上海交通大学 | 一种烧结钕铁硼的热处理工艺 |
| CN106328331A (zh) * | 2015-06-16 | 2017-01-11 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 烧结钕铁硼磁体用辅助合金铸片及其制备方法 |
| CN105206367A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-12-30 | 浙江东阳东磁稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法 |
| CN106782971A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 湖南航天磁电有限责任公司 | 一种钕铁硼材料及其制备方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111180159A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种钕铁硼永磁材料、制备方法、应用 |
| EP4086925A4 (en) * | 2019-12-31 | 2023-06-28 | Fujian Changting Golden Dragon Rare-Earth Co., Ltd. | Neodymium-iron-boron permanent magnet material, preparation method, and application |
| CN111633212A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-08 | 福建省长汀金龙稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼毛坯的处理方法 |
| CN111633212B (zh) * | 2020-06-24 | 2022-12-13 | 福建省长汀金龙稀土有限公司 | 一种烧结钕铁硼毛坯的处理方法 |
| CN111968852A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-20 | 赣州富尔特电子股份有限公司 | 一种改善钕铁硼磁体晶界扩散磁性能一致性的方法 |
| CN112453417A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-09 | 沈阳翼源盟电器有限公司 | 一种用直流电弧法制备Ho-Al纳米级合金颗粒的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107993828B (zh) | 2020-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2650886B1 (en) | Preparation method for high-corrosion resistant sintered ndfeb magnet | |
| CN101364465B (zh) | 稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN101996721B (zh) | 一种提高烧结钕铁硼矫顽力的方法 | |
| CN102956336B (zh) | 一种制备复合添加钆、钬和钇的烧结钕铁硼永磁材料的方法 | |
| CN107993828A (zh) | 一种永磁体合金材料的制备工艺 | |
| CN106710765B (zh) | 一种高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN103971875B (zh) | 一种镁铜晶界改性高磁性烧结钕铁硼磁体及其制备工艺 | |
| CN103426624B (zh) | 钕铁硼永磁体的制备方法 | |
| JP2016509365A (ja) | ＮｄＦｅＢ系焼結磁石及びその製造方法 | |
| CN103093914A (zh) | 一种高性能钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN104575920B (zh) | 稀土永磁体及其制备方法 | |
| CN110047636A (zh) | 一种高矫顽力富La/Ce烧结磁体的制备方法 | |
| CN104841927A (zh) | 高耐蚀性、高耐候性稀土永磁材料的制备方法 | |
| CN107464644A (zh) | 高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法 | |
| CN108231312A (zh) | 一种基于混合稀土制备的永磁合金及其制备方法 | |
| CN105355412A (zh) | 一种硫化处理获得高磁性烧结钕铁硼的方法 | |
| CN111403163B (zh) | 一种高耐腐蚀性烧结钕铁硼磁体的制备方法 | |
| JP2002038245A (ja) | 希土類永久磁石用合金粉末および希土類永久磁石の製造方法 | |
| CN110853857B (zh) | 含Ho和/或Gd的合金、稀土永磁体、原料、制备方法、用途 | |
| CN106357058A (zh) | 一种高耐腐蚀性电机用烧结钕铁硼磁体的制备方法 | |
| CN111341515A (zh) | 一种含铈的钕铁硼磁钢及其制备方法 | |
| CN104575897B (zh) | 一种高性能稀土永磁材料及其制备方法 | |
| CN104752048B (zh) | 一种烧结钕铁硼永磁体的制作方法 | |
| CN107768063B (zh) | 一种高性能永磁体合金材料 | |
| CN106920620A (zh) | 钕铁硼磁体及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200409 Address after: 322100 No. 302 Renmin Road, Nan Ma Town, Dongyang City, Jinhua, Zhejiang Applicant after: ZHEJIANG NANCI INDUSTRIAL Co.,Ltd. Address before: 063000 No. 202, No. 1 Gate, 301 Floor, North China Building, Lirong, Henan Province, North District, Tangshan City, Hebei Province Applicant before: Zhou Huiyuan |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation process of a permanent magnet alloy material Effective date of registration: 20230117 Granted publication date: 20200508 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG NANCI INDUSTRIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023330000226 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230719 Granted publication date: 20200508 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG NANCI INDUSTRIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023330000226 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation process of a permanent magnet alloy material Effective date of registration: 20230802 Granted publication date: 20200508 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG NANCI INDUSTRIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980050684 |