CN108133796A - 一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,属于磁性材料领域。具体工艺为:利用气雾化法制备钕铁硼粉末颗粒,通过真空热处理使粉末颗粒内部的晶粒长大至1‑3μm,再经过氢破处理,使粉末颗粒发生沿晶断裂,经过脱氢处理后,最终得到颗粒尺寸为1‑3μm的单晶颗粒。此方法的优点在于,气雾化法制备的钕铁硼颗粒富钕相均匀分布在Nd2Fe14B主相晶粒的边界处,随后经过吸氢沿晶断裂使得富钕相均匀薄层包覆在Nd2Fe14B主相晶粒的表面,使得最终制备的烧结钕铁硼磁体中富钕相也均匀薄层包覆在Nd2Fe14B主相晶粒的周围,大大增强了去磁交换耦合作用,同时该法制备的钕铁硼晶粒细小均匀,因此采用本发明制备的钕铁硼磁粉进行取向压型、烧结及回火处理后,得到的钕铁硼磁体磁性能,特别是矫顽力高。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,属于磁性材料领域。
背景技术
作为“第三代”永磁材料的烧结钕铁硼磁体是目前磁能积最高的永磁材料,在汽车、电子、风力发电、医疗器械、国防工业等诸多领域得到广泛的应用。高端领域应用要求烧结钕铁硼磁体既具有较高的剩磁Br,又具有较高的矫顽力Hci。
众所周知,由于Dy2Fe14B和Tb2Fe14B具有较高的磁晶各向异性场HA,因此提高Nd-Fe-B系永磁体的矫顽力和温度稳定性的一种常用方法是在基体合金中添加 Dy或Tb等重稀土元素,但由此会带来剩磁的下降。烧结钕铁硼晶界扩散稀土及稀土合金是近几年兴起的一种矫顽力强化新技术。通过晶界扩散研究,证实了晶界扩散处理后Nd2Fe14B晶粒表面形成了一层富Dy/Tb壳层,强化Nd2Fe14B晶粒表面层,提高磁体矫顽力,且剩磁不明显下降。然而此法只适合磁体薄片。
通过成分优化、速凝铸锭、氢爆、取向压型、冷等静压以及控氧等技术,烧结钕铁硼磁体的剩磁已经接近理论值,然而,三元Nd-Fe-B系永磁体矫顽力不足理论值的30%。主要是由于实际组织结构与理想组织结构存在较大差距。主相晶粒不够均匀细小是造成矫顽力低的原因之一;晶界相分布和边界结构不理想也是造成矫顽力低的极重要因素,边界缺陷或边界弱化主要表现为晶界富稀土相分布不均匀导致主相晶粒间的磁耦合,造成磁体矫顽力低下。因此,要获得高矫顽力的烧结钕铁硼磁体,必须降低2:14:1相的晶粒尺寸,必须保证富Nd相呈薄层状均匀地分布到所有Nd2Fe14B晶粒周围。而要保证磁体的晶粒细小且富钕相分布均匀,就要求制备磁体的粉末尺寸必须细小且每个Nd2Fe14B颗粒表面被富钕相薄层均匀包覆。
传统的制备烧结磁体用钕铁硼磁粉的工艺方法为先制备出速凝铸片,然后经过氢破和气流磨工艺得到磁粉,由于速凝薄片内形成的是片状晶,沿片状晶长度方向分布着较均匀的富钕相,然而垂直方向却没有,因此经过随后的氢破和气流磨处理后,磁粉颗粒表面不能由富钕相完全包覆,因而限制了烧结回火后磁体中富钕相沿主相晶粒的均匀分布。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,以气雾化法制粉工艺结合真空热处理工艺及氢破制粉的方法。先通过气雾化法制粉工艺制备出圆形的多晶钕铁硼粉末颗粒,颗粒内部钕铁硼主相晶粒为等轴晶;采用分样筛筛选粒度合格的粉末,然后通过真空热处理调控颗粒内部晶粒尺寸为1-3μm;随后将粉末置于氢破炉内进行氢破处理,通过吸氢使粉末颗粒发生沿晶断裂;最后经过脱氢处理得到晶粒尺寸为1-3μm的单晶粉末颗粒,并且Nd2Fe14B晶粒四周均有富钕相包覆。
一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征是利用气雾化法制备出圆形多晶钕铁硼粉末颗粒,通过真空热处理调控粉末颗粒内部晶粒尺寸1-3μm,然后采用氢破技术将粉末颗粒破碎成单晶粉末颗粒;
具体工艺步骤为:
1)熔炼钕铁硼合金;
2)将合金放入坩埚中,对气雾化设备抽真空,加热、熔化、精炼,高压喷射,冷凝后收集粉末;
3)用分样筛将气雾化粉末颗粒分级,筛选出合适粒度的粉末颗粒;
4)将筛选出的粉末颗粒置于真空热处理炉内进行热处理,调控颗粒内部的晶粒尺寸;
5)将经过热处理后的粉末颗粒置于氢破炉内进行氢破处理得到表面包覆富钕相的Nd2Fe14B单晶粉末颗粒;
6)对粉末颗粒进行脱氢处理,得到可用于制备高性能烧结磁体的钕铁硼粉。
进一步地,在工艺步骤2)中,所述高压喷射压力1-8MPa,制备的钕铁硼粉末颗粒20-120μm,颗粒内部晶粒尺寸0.5-2.0μm。
进一步地在工艺步骤3)中,所述分样筛筛选粒度为50μm~100μm的粉末颗粒。
进一步地,在工艺步骤4)中,所述热处理温度为600-1000℃,热处理时间 2-10h,调控得到的晶粒尺寸1-3μm。
进一步地,在工艺步骤5)中,所述氢破炉内温度100-150℃,氢破处理时氢气压力0.1-0.3MPa。
进一步地,在工艺步骤6)中,所述脱氢处理温度为500-800℃,脱氢2-10h,得到粒度为1-3μm的颗粒,且每个颗粒表层包覆有一薄层富钕相。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明的一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法制备出的磁粉颗粒,气雾化法制备的钕铁硼颗粒富钕相均匀分布在Nd2Fe14B主相晶粒的边界处,随后经过吸氢沿晶断裂使得富钕相均匀薄层包覆在Nd2Fe14B主相晶粒的表面,使得最终制备的烧结钕铁硼磁体中富钕相也均匀薄层包覆在Nd2Fe14B主相晶粒的周围,大大增强了去磁交换耦合作用,同时该法制备的钕铁硼晶粒细小均匀,采用本发明制备的钕铁硼磁粉进行取向压型、烧结及回火处理后,得到的钕铁硼磁体磁性能特别是矫顽力高。因此,本发明在永磁材料领域有着很大的应用前景。
具体实施方式
尽管参照本发明的下述示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述,但是应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性的劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1:一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,按以下步骤进行:
第一步:熔炼Nd30Fe69B1合金锭;
第二步:将合金放入坩埚中,对气雾化设备抽真空,加热、熔化、精炼,高压喷射,冷凝后收集粉末,气体喷射压力8MPa,制备的钕铁硼粉末颗粒10-50μm,颗粒内部晶粒尺寸0.5-1.0μm;
第三步:用分样筛将气雾化粉末颗粒分级,筛选出粒度为40μm~50μm的粉末颗粒;
第四步:将筛选出的粉末颗粒置于真空热处理炉内进行热处理,调控颗粒内部的晶粒尺寸,热处理温度为1000℃,热处理时间5h,调控得到的晶粒尺寸约为2.1μm;
第五步:将经过热处理后的粉末颗粒置于氢破炉内进行氢破处理得到表面包覆富钕相的Nd2Fe14B单晶粉末颗粒,温度100℃,充氢压力0.3MPa。
第六步:对粉末颗粒进行脱氢处理,脱氢温度为800℃,粒度为2.1μm左右的颗粒,且每个颗粒表层包覆有一薄层富钕相,这些粉经过取向压型、烧结及回火后可得到高性能特别是高矫顽力的烧结钕铁硼磁体。
实施例2:一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,按以下步骤进行:
第一步:熔炼Nd28.5Dy1.5Fe65Co3Al0.5Cu0.5B1合金锭;
第二步:将合金放入坩埚中,对气雾化设备抽真空,加热、熔化、精炼,高压喷射,冷凝后收集粉末,气体喷射压力4MPa,制备的钕铁硼粉末颗粒50-120μm,颗粒内部晶粒尺寸0.8-1.8μm;
第三步:用分样筛将气雾化粉末颗粒分级,筛选出粒度为50μm~100μm的粉末颗粒;
第四步:将筛选出的粉末颗粒置于真空热处理炉内进行热处理,调控颗粒内部的晶粒尺寸,热处理温度为900℃,热处理时间4h,调控得到的晶粒尺寸约为 2.4μm;
第五步:将经过热处理后的粉末颗粒置于氢破炉内进行氢破处理得到表面包覆富钕相的Nd2Fe14B单晶粉末颗粒,温度150℃,充氢压力0.2MPa。
第六步:对粉末颗粒进行脱氢处理,脱氢温度为700℃,粒度为2.4μm左右的颗粒,且每个颗粒表层包覆有一薄层富钕相,这些粉经过取向压型、烧结及回火后可得到高性能特别是高矫顽力的烧结钕铁硼磁体。
实施例3:一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,按以下步骤进行:
第一步:熔炼Nd29.5Dy1.5Fe67.5Nb0.5Al0.5Cu0.5B1合金锭;
第二步:将合金放入坩埚中,对气雾化设备抽真空,加热、熔化、精炼,高压喷射,冷凝后收集粉末,气体喷射压力1MPa,制备的钕铁硼粉末颗粒80-120μm,颗粒内部晶粒尺寸1.2-2.0μm;
第三步:用分样筛将气雾化粉末颗粒分级,筛选出粒度为100μm~120μm的粉末颗粒;
第四步:将筛选出的粉末颗粒置于真空热处理炉内进行热处理,调控颗粒内部的晶粒尺寸,热处理温度为800℃,热处理时间10h,调控得到的晶粒尺寸约为2.8μm;
第五步:将经过热处理后的粉末颗粒置于氢破炉内进行氢破处理得到表面包覆富钕相的Nd2Fe14B单晶粉末颗粒,温度150℃,充氢压力0.1MPa。
第六步:对粉末颗粒进行脱氢处理,脱氢温度为800℃,粒度为2.8μm左右的颗粒,且每个颗粒表层包覆有一薄层富钕相,这些粉经过取向压型、烧结及回火后可得到高性能特别是高矫顽力的烧结钕铁硼磁体。
Claims (6)
1.一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征是利用气雾化法制备出圆形多晶钕铁硼粉末颗粒,通过真空热处理调控粉末颗粒内部晶粒尺寸1-3μm,然后采用氢破技术将粉末颗粒破碎成单晶粉末颗粒;
具体工艺步骤为:
1)熔炼钕铁硼合金;
2)将合金放入坩埚中,对气雾化设备抽真空,加热、熔化、精炼,高压喷射,冷凝后收集粉末;
3)用分样筛将气雾化粉末颗粒分级,筛选出合适粒度的粉末颗粒;
4)将筛选出的粉末颗粒置于真空热处理炉内进行热处理,调控颗粒内部的晶粒尺寸;
5)将经过热处理后的粉末颗粒置于氢破炉内进行氢破处理得到表面包覆富钕相的Nd2Fe14B单晶粉末颗粒;
6)对粉末颗粒进行脱氢处理,得到可用于制备高性能烧结磁体的钕铁硼粉。
2.如权利要求1所述一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征在于工艺步骤2)中,所述高压喷射压力1-8MPa,制备的钕铁硼粉末颗粒20-120μm,颗粒内部晶粒尺寸0.5-2.0μm。
3.如权利要求1所述一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征在于工艺步骤3)中,所述分样筛筛选粒度为50μm~100μm的粉末颗粒。
4.如权利要求1所述一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征在于工艺步骤4)中,所述热处理温度为600-1000℃,热处理时间2-10h,调控得到的晶粒尺寸1-3μm。
5.如权利要求1所述一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征在于工艺步骤5)中,所述氢破炉内温度100-150℃,氢破处理时氢气压力0.1-0.3MPa。
6.如权利要求1所述一种烧结磁体用钕铁硼磁粉的制备方法,其特征在于工艺步骤6)中,所述脱氢处理温度为500-800℃,脱氢2-10h,得到粒度为1-3μm的颗粒,且每个颗粒表层包覆有一薄层富钕相。
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