CN114334419B

CN114334419B - 烧结钕铁硼磁体及其制备方法

Info

Publication number: CN114334419B
Application number: CN202111644197.9A
Authority: CN
Inventors: 刘宇晖; 陈云志; 贾帅广; 俞珺; 王川; 邵春欣; 张亮星; 屈利纯
Original assignee: Hunan Rare Earth New Engergy Material Co ltd
Current assignee: Hunan Rare Earth New Engergy Material Co ltd
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2041-12-29
Also published as: CN114334419A

Abstract

本发明提供了一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，方法包括：将提供钕铁硼粉末，D50为3～3.5μm，D90/D10之比为4.0～4.5；将粉末与抗氧化剂、润滑剂及石墨烯混料，过筛，得松装密度不大于3.2g/cm³混合粉料；对混合粉料压制，得密度为3.65～3.9g/cm³生坯料；将生坯料等静压成型，压力不小于18MPa，时间不短于5s，缓慢释放压力，得等静压坯料；对等静压坯料烧结，升温速率小于1.5℃/min，真空度小于1×10^‑2Pa，保温时间不小于4h；然后冷却再时效处理。该方法操作简单、成材率高，产品变形度低、密度均匀性和性能一致性好，能够获得大尺寸、高性能的烧结钕铁硼磁体。

Description

烧结钕铁硼磁体及其制备方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料制备技术领域，特别是涉及一种大尺寸、高性能的烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼磁体是一种性能优良的稀土永磁材料，是稀土永磁节能电机的核心关键材料，是稀土的重要应用；其主要应用于计算机、消费电子、风力发电、家用电器、医疗设备、交通运输、航空航海等各个领域。目前，轨道交通、新能源汽车、大型船舶等行业对高性能烧结钕铁硼的需求方兴未艾。

烧结钕铁硼通常采用粉末冶金的方法制备，其主要生产流程为熔炼、氢碎、制粉、成型、等静压、烧结，后期通过机加工和表面处理获得各种形状规格和保护层的应用产品。

随着烧结钕铁硼应用范围的不断扩大，应用端设计人员对坯体尺寸也提出了新的要求，希望烧结钕铁硼厂家能够提供大尺寸的坯料，尤其是高性能的大尺寸产品，以满足烧结钕铁硼新的应用。因此，大尺寸烧结钕铁硼磁钢的需求量不断增加。

传统的整体成型制备大尺寸烧结钕铁硼磁体的方法，主要存在的问题为：成型时成材率低、烧结后产品容易出现开裂隐裂、毛坯变形量大、产品性能难以提高且一致性较差、产品生产总合格率较常规尺寸产品低。

目前，本行业中通过多块粘接、多次压制等方法也可以制备大尺寸烧结钕铁硼产品。但采用多块粘接的方法会引入粘接剂或合金，粘接的磁体与整体成型的磁体在粘接的强度、导磁性、磁路、耐腐蚀性等方面存在一定的差距；而采用多次压制的方法各步粉体经历的压制和保压次数不同，生坯的密度分布均匀性较差，从而影响烧结钕铁硼坯料的密度均匀性。

发明内容

基于此，有必要提供一种大尺寸高性能、成材率高、制备操作简单的烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：提供钕铁硼粉末，所述钕铁硼粉末的D50为3μm～3.5μm，所述钕铁硼粉末的D90与D10之比为4.0～4.5；

步骤(2)：将所述钕铁硼粉末与抗氧化剂、润滑剂及石墨烯一起进行混料处理，然后过筛，得到松装密度不大于3.2g/cm³的混合粉料；

步骤(3)：对所述混合粉料进行压制，得到密度为3.65g/cm³～3.9g/cm³的生坯料；

步骤(4)：将所述生坯料进行等静压成型，等静压的压力不小于18MPa，等静压的压制时间不短于5s，等静压完成后缓慢释放压力，得到等静压坯料；

步骤(5)：对所述等静压坯料进行烧结，烧结升温速率小于1.5℃/min，烧结真空度小于1×10^-2Pa，烧结保温时间不小于4h；烧结完成后自然冷却至800℃以下，然后进行风冷；再进行时效处理，得到大尺寸烧结钕铁硼磁体。

在其中一些实施例中，所述步骤(5)中，将所述等静压坯料置于石墨盒内，所述等静压坯料与所述石墨盒之间通过钼丝网或氧化硅粉末隔开，然后对所述等静压坯料进行烧结。

在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，所述压制过程中在压机的下压头上放置不锈钢垫板，在所述不锈钢垫板上对所述混合粉料进行压制形成所述生坯料。

在其中一些实施例中，所述步骤(2)中，所述石墨烯的添加量为所述钕铁硼粉末质量的0.01％～0.18％。

在其中一些实施例中，所述步骤(2)中，所述过筛处理包括如下步骤：将经过混料后的物料置于振动筛上，在氮气保护下过80目～150目筛网；和/或

所述混料处理的时间不低于m×0.3min，其中m为钕铁硼粉末的重量，m的单位为kg。

在其中一些实施例中，在所述过筛得到所述混合粉料之后的8h之内，对所述混合粉料进行所述压制的步骤。

在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，所述压制的过程在氮气保护下进行，控制压制过程氧含量小于200ppm。

在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，在压制之前将所述混合粉料分多次布粉于模具模腔中，每次布粉的投粉量≤500g，多次布粉的布粉方向往复交替设置，每次布粉均使所述混合粉末均匀布满模腔横截面。

在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，压制模具的锥度为1°～4°，将所述混合粉料投入压制模具模腔之前，在模腔壁上喷洒脱模剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种烧结钕铁硼磁体，所述烧结钕铁硼磁体通过本发明上述的烧结钕铁硼磁体的制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过控制钕铁硼粉末的粉末粒度、添加石墨烯进行混料并过筛、控制混合粉料的松装密度、控制压制成型后的生坯密度、控制等静压成型的压力和压制时间并缓慢释放压力、烧结时控制烧结升温和降温速度，通过上述各手段相结合，使得所制备的钕铁硼磁体产品的变形度低、密度均匀性和性能一致性好，不会出现开裂隐裂等情况，能够获得大尺寸高性能的钕铁硼磁体。

并且，本发明的制备方法操作简单、成材率高、成本低。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明中，粉末粒度D50是指：一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度。

粉末粒度D90是指：一个样品的累计粒度分布数达到90％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于(或大于)它的颗粒占90％。

粉末粒度D10是指：一个样品的累计粒度分布数达到10％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于(或大于)它的的颗粒占10％。

一般地，本领域中大尺寸烧结钕铁硼磁体是指磁体某一方向的尺寸大于150mm的磁体；高性能烧结钕铁硼磁体是指磁能积+矫顽力之和大于60的磁体。

本发明的一些实施方式提供了一种烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括如下步骤(1)至步骤(5)：

步骤(1)：将钕铁硼原料磨制成钕铁硼粉末，该钕铁硼粉末的D50为3μm～3.5μm，该钕铁硼粉末的D90与D10之比为4.0～4.5。

具体来说，将单合金工艺或双合金工艺得到的钕铁硼原料依次经配料、熔炼、氢碎、气流磨后制备得到钕铁硼粉末，在气流磨制粉过程中对粉末的粒度进行监控，每隔一段时间取样进行粒度测试，确保钕铁硼粉末的粉末粒度D50在3μm～3.5μm范围内，且粉末粒度D90与粉末粒度D10之比在4.0～4.5之间。

研究发现，将钕铁硼粉末的粉末粒度控制在上述范围内，可以使该钕铁硼粉末与抗氧化剂、润滑剂、石墨烯等混合后，得到具有合适松装密度的混合粉料，进而有利于在后续的成型步骤中得到密度均匀、性能均一的产品。

步骤(2)：将钕铁硼粉末与抗氧化剂、润滑剂及石墨烯进行混料处理，然后过筛，得到松装密度不大于3.2g/cm³的混合粉料。

具体地，在步骤(1)经过气流磨收集的钕铁硼粉末中，先添加抗氧化剂、润滑剂以及石墨烯，将混合物料置于混料罐中，然后将混料罐置于混料机上进行混料，然后将混好的粉料进行振动过筛，在过筛过程中检查粉料的松装密度，当粉料的松装密度不大于3.2g/cm³时，将过筛后的混合粉料用小罐(每罐200kg以内)分装好，然后立即送入压制成型工序。

本发明通过向钕铁硼粉末中加入石墨烯，提高了粉体的润滑程度，改善了粉体的流动性；将钕铁硼粉末与抗氧化剂、润滑剂、石墨烯混料后再进行过筛，控制混合粉料的松装密度不大于3.2g/cm³，有利于在后续的压制成型工序中得到密度均匀性好、性能一致性好的钕铁硼磁体产品。

在其中一些实施方式中，钕铁硼粉末中石墨烯的添加量为钕铁硼粉末质量的0.01％～0.18％。优选为0.05％。在钕铁硼粉末中添加上述含量的石墨烯，既可以有效地提高粉体的流动性，又不至于对钕铁硼磁体产品的性能造成不利影响。当石墨烯的添加量过多时，钕铁硼磁体产品中的碳含量会增加，影响产品的磁性能和力学性能；而当石墨烯添加过少时，则润滑效果增加不明显。

需要说明的是，步骤(2)中所用的抗氧化剂和润滑剂可采用烧结钕铁硼行业中通用的抗氧化剂和润滑剂。一般地，抗氧化剂可以为聚环氧乙烷烯丙基醚或聚环氧乙烷烯丙基缩水甘油醚等抗氧化剂；润滑剂可以为硬脂酸锌或石蜡等润滑剂，石墨烯为现有的石墨烯产品。进一步地，还可以在钕铁硼粉末中加入一定量的溶剂油，以保证混合粉料具有合适的干湿度。

在其中一些实施方式中，步骤(2)中，过筛处理时将混合后的物料置于振动筛上，在氮气保护下进行过筛，筛网的目数选择为80目～150目，进一步优选为100目。通过将混合后的物料进行上述的过筛处理，可以使粉末充分分散，得到具有合适松装密度的混合粉料。在氮气保护下进行过筛，可以避免产品的成分与氧发生反应，保证产品的性能。

可以理解，所选用的振动筛可以为粉体行业通用的振动筛，振动筛上须设置有通入氮气进行保护的接口，振动筛的型号可以根据生产量的大小进行选择，其振幅和频率无特殊限制，可根据实际需要进行选择。混料处理步骤中所用的混料机可以为现有设备，例如三维美式混料机。

在其中一些实施方式中，步骤(2)中混料处理的时间根据混料量有所不同。具体地，混料处理的时间应不低于m×0.3min，其中m为混料前钕铁硼粉末的重量，m的单位为kg。例如，当混料前钕铁硼粉末的重量为600kg时，混料处理的时间应不低于180min。本发明中混料时间较常规的钕铁硼磁体生产工艺的混料时间延长20％左右，可使钕铁硼粉末与石墨烯等添加剂充分混合，形成合适松装密度的混合粉料。

进一步地，本发明在步骤(2)完成混料和过筛处理之后，优选将混合粉料立即送入压制成型工序中进行压制。具体地，应在过筛得到混合粉料之后8h之内，进一步优选为4h之内，对该混合粉料进行压制。

如此，将过筛后得到的混合粉料及时进行压制，可以避免由于存放时间过长而导致粉体颗粒粘接难以分散的情况，保持粉体的松装密度和流动性。若混合粉料的存放时间过长，会导致粉体的松装密度增大，粉体的流动性变差；且存放时间长会使溶剂油挥发较大，粉体干湿度变化大，流动性变差。

步骤(3)：对步骤(2)所得的混合粉料进行压制，得到密度为3.65g/cm³～3.9g/cm³的生坯料。

本发明通过步骤(2)得到松装密度不大于3.2g/cm³的混合粉料之后，立即对混合粉料进行压制成型，得到生坯密度为3.65g/cm³～3.9g/cm³的生坯料。本发明控制所得生坯料的生坯密度为3.65g/cm³～3.9g/cm³，相比于常规钕铁硼磁体产品的生坯密度(一般为3.95g/cm³)要小，更加有利于成型以提高生坯的成材率。本发明中，优选地将生坯密度控制在3.8g/cm³～3.84g/cm³范围之内。生坯密度过大或过小均不利于成型，若生坯密度或过小还会影响产品的性能和产品变形度。

具体地，在对混合粉料进行压制时，采用本领域所熟知的组合模具，其可以是70Mn、Cr12、硬质合金以及304不锈钢材料的组合模具，模具取向方向由导磁材料制作，模具模腔设计时控制生坯密度为上述范围，模具的锥度大小较常规稍微偏大一点，一般控制在1°～4°，例如1.5°。模具的锥度过大或过小均不利于脱模。模具方向与压制方向以2:1为宜，模具最大尺寸不超过压机极头的收敛尺寸。每次向模具中投粉前在模腔四周均匀喷洒脱模剂，以便于脱模，脱模剂首选为异丙醇。压制过程采用垂直压压机，其吨位不小于45吨，并且具有限位功能。优选采用浮动式压机。

在其中一些实施方式中，压制过程中将模具在压机上安装好后，在下压头上放置一块形状与下压头一致的垫板。该垫板为薄板，该垫板的厚度在能够承重生坯不变形的基础上，应尽量薄，以减少占用空间。其厚度一般不超过2mm，优选为0.8mm左右，其尺寸与模具模腔的大小基本一致，公差在10丝(0.1mm)以内。该垫板的材质为不导磁、耐温、耐磨材料，优选采用不锈钢垫板，其表面光洁度高、不易沾粉。

通过在下压头上设置上述的垫板，可以方便在生坯脱模时拿取生坯料，避免拿取生坯料时用力不均或者用力过大，而造成生坯料损坏或者对生坯料造成隐裂的情况，提高生坯的成材率；同时，通过设置该垫板，还可以提高下压头的抗压能力。

在其中一些实施方式中，步骤(3)中，在压制之前将混合粉料分多次布粉于模具模腔中，每次布粉的投粉量≤500g，且每次布粉的投粉量尽量相等。多次布粉的布粉方向往复交替设置，每次布粉均使混合粉末均匀布满模腔横截面。通过上述的分多次分布布粉的布粉方式，可以进一步提高混合粉料在模具中的分布均匀性，进而提高产品密度均匀性和产品性能一致性，提高生坯成材率。

具体来说，布粉时根据设计的生坯密度和模具模腔的大小计算所需投粉量，通常可将投粉量分为N等份(N≥5)，每次投粉量≤500g进行称重。将N等份的混合粉料分多次进行布粉。布粉可采用手动布粉和自动布粉两种方式，手动布粉时多次投粉从前向后和从后向前交替执行，每次称量的粉末均匀布满模腔截面。尽可能均匀布粉，每次布粉后用平板刮板将粉末轻轻扫平再进行下一次布粉，布粉时粉末不要压实，尽量松散，布粉动作往返进行。自动布粉可采用现有的自动压机直接完成布粉，若采用半自动压机，则可增加一个自动布粉的装置。

布粉完成后再调整合适的压制速度和压力，对混合粉料进行压制，压制高度按照所要得到的生坯密度要求进行限位设定，保证生坯压制过程中完整无缺。可以通过调节压机上的限位高度来控制压制高度，通过压制高度的调节来控制生坯密度。完成压制后，将生坯料连带不锈钢垫板一起取出，在手套箱内进行包装和抽真空。

在其中一些实施方式中，压制成型步骤中，称量投粉量所用的称粉机、压机和包装手套箱均进行密封保护处理。称粉、压制和手套箱内包装等操作时均在氮气保护下进行，控制保护气氛中的氧含量小于200pmm，从而避免粉体中的物质与氧气发生反应，保证钕铁硼磁体产品的性能。

在压制成型过程中，可以适当增大取向电流，以增大取向磁场。在本发明中，取向电流尽可能靠近设备允许的，具体地，确保磁场强度大于1.7T。从而保证钕铁硼磁体产品的取向度。在压制成型过程中，成型时的压力、压制速度、保压时间等工艺参数可以参照常规钕铁硼磁体产品的工艺方法进行调节，以确保生坯料无裂纹、无掉角等不良现象为准。压制完成后连带不锈钢垫板取出生坯，轻拿轻放，将生坯完好地从不锈钢垫板上取下后进行封装，垫板清理干净后可以重复使用。

步骤(4)：将生坯料进行等静压成型，等静压的压力不小于18MPa，等静压的压制时间不短于5s，等静压完成后缓慢释放压力，得到等静压坯料。

本发明将步骤(3)压制成型后的生坯料再进行等静压成型，并且将等静压成型的压力控制在不小于18MPa，接近设备的最高允许压力(一般为25MPa)，压制时间控制在不短于5s；在此压力值和压制时间条件下，可以提高坯体密度的一致性。

等静压压制完成后，缓慢释放压力，有利于坯体内部应力的释放，减少隐裂。具体地，可采取手动方式缓慢地释放等静压压力。等静压压制完成后，在手套箱内除去产品包装袋(俗称剥油)然后再进入烧结工序。在除去产品包装袋时，手套箱内需要控制氧气含量，一般需要控制氧含量不大于500ppm。

步骤(5)：对等静压坯料进行烧结，烧结升温速率小于1.5℃/min，烧结真空度小于1×10^-2Pa，烧结保温时间不小于4h；烧结完成后自然冷却至800℃以下，然后进行风冷；再进行时效处理，得到大尺寸烧结钕铁硼磁体。

本发明在步骤(4)进行等静成型之后，将等静压坯料进行烧结，并控制烧结升温速率小于1.5℃/min，烧结真空度小于1×10^-2Pa，烧结保温时间不小于4h，烧结完成后自然冷却至800℃以下；通过控制烧结的升温速度和降温速度，使坯体缓慢升温和降温，有利于减少坯体开裂和隐裂的情况，保证钕铁硼磁体产品的性能。

若烧结时的升温速度和降温速度过快，会引起坯体内外层的温度不均匀，坯体内部的氢气、添加剂等有害气体排放不充分，容易引起产品出现开裂、隐裂或性能不均。具体的烧结、时效的温度，可以根据所制备的钕铁硼磁体产品的大小、牌号具体确定。

在其中一些实施方式中，在对等静压坯料进行烧结之前，将等静压坯料置于石墨盒内，并在等静压坯料与石墨盒之间设置钼丝网或氧化硅粉末进行隔开，从而防止坯料烧结过程中产品收缩而引起坯料拉裂的情况。等静压坯料放置好后，将烧结炉进行抽真空处理，真空度小于2Pa，然后再进行升温烧结。

总体而言，本发明的制备方法操作简单、成材率高、成本低，通过该制备方法能够得到大尺寸高性能的钕铁硼磁体产品，所得大尺寸高性能钕铁硼磁体产品的变形度低、密度均匀性和性能一致性好，不出现开裂隐裂等情况。

下面将结合具体实施例和对比例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

将40EH氢碎料(双合金工艺)通过气流磨制粉，得到粉末粒度D50为3.0μm，粉末粒度D90/D10为4.0的钕铁硼粉末603kg。

按照钕铁硼粉末：120#溶剂油：抗氧化剂：润滑剂：石墨烯＝1000:3.3:1:0.65：0.5的质量比加入溶剂油、抗氧化剂、润滑剂和石墨烯，置于混料机上混合180.9min～181min，将混料罐连接于振动筛机上，振动筛功率为1.5kW，筛网目数为100目，充氮气保护，氧气的体积含量控制在0.05％以下，过筛时间为82min，粉末的松装密度为3.15g/cm³，筛粉机出口连接200kg不锈钢粉罐，粉料盛装后及时流转至成型工序。

选择45吨半自动压机，压机内氧含量控制在200ppm以内；模具导磁板为70Mn，小侧板和压头均为304不锈钢，模具锥度为3°，不锈钢垫板的大小比模腔稍小0.1mm；按照所需坯料尺寸计算投粉量为4778g，按照3.84g/cm³的生坯密度和模腔大小计算压制高度，分5次进行称量，分5次往复布粉，取向电流(安倍数)为200A，磁场强度为1.7T，压制形成生坯密度为3.84g/cm³的生坯料。

将生坯料进行等静压成型，等静压压力为18.5MPa，等静压保压时间为5s，等静压完成后缓慢释放压力，压力释放时间为1min，得到等静压坯料。

将等静压坯料进行剥油，剥油时氧含量控制在小于500ppm，将等静压坯料置于石墨盒内，并在等静压坯料与石墨盒之间设置钼丝网进行隔开。烧结炉采用行业内通用的真空烧结炉，烧结之前预抽真空至1.5Pa，烧结加热升温速度为1.4K/min，1345K下保温4h～6h，自然冷却至1073K后，启动风冷，再经1173K和770K的二级时效后从烧结炉内取出，毛坯尺寸为182.2mm×72.3mm×46.5mm。

所得产品的尺寸公差和形位公差能够达到GB/T13560所规定的公差范围内。通过测试性能，该产品能够达到与同牌号常规产品的性能水平，从粉料到产品毛坯的成材率达到95.23％。其性能测试结果如表1所示。

对比例1：

按照钕铁硼粉末：120#溶剂油：抗氧化剂：润滑剂＝1000:3.3:1:0.65的质量比加入溶剂油、抗氧化剂和润滑剂，置于混料机上混合180.9min～181min，粉末的松装密度为3.5g/cm³，用200kg不锈钢粉罐分装，及时流转至成型工序。

选择与实施例1相同的压机和模具；按照所需坯料尺寸计算投粉量为4778g，按照3.98g/cm³的生坯密度和模腔大小计算压制高度，分4次进行称量，分4次往复布粉，取向电流(安倍数)为200A，磁场强度为1.7T，压制形成生坯密度为3.98g/cm³的生坯料，生坯的一次成型率极低。

将成型好的生坯料进行等静压成型，等静压压力为15.5MPa，等静压保压时间为3s，等静压完成后自动缓慢释放压力，得到等静压坯料。然后将等静压坯料进行烧结、时效。烧结、时效的工艺和设备与实施例1相同。

该对比例1中，从粉料到毛坯的成材率为40.48％。对该对比例1所得产品的毛坯尺寸和性能进行测试，测试结果如表1所示。

表1实施例1和对比例1的产品的性能测试结果

由表1可见，与实施例1相比，该对比例1所得产品的同块产品上剩磁平均偏差明显大于实施例1，其毛坯尺寸公差也明显大于实施例1，而其成材率明显低于实施例1。其主要原因是：对比例1中粉末流动性较差，压制成型时生坯各处的密度偏差大，内应力释放不一致，脱模后产品开裂或隐裂，成型生坯在烧结过程中富钕相分布以及流动性也不一致，因而引起同一块产品中各处的性能偏差大，产品变形大，总成材率低。

实施例2：

将48SH氢碎料(单合金工艺)通过气流磨制粉，得到粉末粒度D50为3.5μm，粉末粒度D90/D10为4.5的钕铁硼粉末601kg。

按照钕铁硼粉末：120#溶剂油：抗氧化剂：润滑剂：石墨烯＝1000:3.5:1:0.65：0.75的质量比加入溶剂油、抗氧化剂、润滑剂和石墨烯，置于混料机上混合180.9min～181min，将混料罐连接于振动筛机上，振动筛功率为1.5kW，筛网目数为120目，充氮气保护，氧气的体积含量控制在0.05％以下，过筛时间为95min，粉末的松装密度为3.05g/cm³，筛粉机出口连接200kg不锈钢粉罐，粉料盛装后及时流转至成型工序。

选择60吨半自动压机，压机内氧含量控制在200ppm以内；模具为硬质合金材料，模具锥度为2°，不锈钢垫板的大小比模腔稍小0.1mm；按照所需坯料尺寸184mm×92mm×51.5mm计算投粉量为6800g，按照3.75g/cm³的生坯密度和模腔大小计算压制高度，分7次进行称量，分7次往复布粉，取向电流(安倍数)为220A，磁场强度为1.7T，压制形成生坯密度为3.75g/cm³的生坯料。

将生坯料进行等静压成型，等静压压力为20MPa，等静压保压时间为5s，等静压完成后缓慢释放压力，压力释放时间为2min，得到等静压坯料。

将等静压坯料进行剥油，剥油时氧含量控制在小于500ppm，将等静压坯料置于石墨盒内，并在等静压坯料与石墨盒之间设置钼丝网进行隔开。烧结炉采用行业内通用的真空烧结炉，烧结之前预抽真空至2Pa，烧结加热升温速度为1.3K/min，1345K下保温4h～6h，自然冷却至1000K后，启动风冷，再经1173K和770K的二级时效后从烧结炉内取出，毛坯尺寸为184mm×92mm×51.5mm的尺寸公差和形位公差能达到GB/T13560所规定的公差范围内。

通过测试性能，该产品能够达到与同牌号常规产品的水平，从粉料到毛坯的成材率达到93.02％。其性能测试结果如表2所示。

对比例2：

将48SH氢碎料(单合金工艺)通过气流磨制粉，得到粉末粒度D50为3.55μm，粉末粒度D90/D10为4.6的钕铁硼粉末598kg。

按照钕铁硼粉末：120#溶剂油：抗氧化剂：润滑剂＝1000:3.5:1:0.65的质量比加入溶剂油、抗氧化剂和润滑剂，置于混料机上混合180.9min～181min，粉末的松装密度为3.55g/cm³，用200kg不锈钢粉罐分装粉料后24h后再流转至成型工序。

选择与实施例2相同的压机和模具；按照所需毛坯尺寸184mm×92mm×51.5mm计算投粉量为6800g，按照3.95g/cm³的生坯密度和模腔大小计算压制高度，在外部电子秤上一次称量好，手动均匀往复布粉，取向电流(安倍数)为220A，磁场强度为1.7T，进行压制，生坯几乎不能成型。将生坯密度降至3.9g/cm³，布粉分为4次，生坯成型率有所提高。最后将生坯密度调整到3.86g/cm³。模具内有一次没有放置不锈钢垫板，拿取生坯时用力过大将生坯捏散，放置垫板后拿取合格率提高。

将成型基本完整的生坯(有点小缺角)进行等静压成型，等静压压力为15.5MPa，保压时间为3s，等静压完成后压力自动释放(与常规产品工艺要求相同)，得到等静压坯料。

将等静压坯料进行剥油，剥油时氧含量控制在小于500ppm，将等静压坯料置于石墨盒内，烧结炉采用行业内通用的真空烧结炉，烧结之前预抽真空至2Pa，烧结加热升温速度为1.5K/min，1341K保温4h～6h，保温后即刻启动风冷，再经1173K和770K的二级时效后从烧结炉内取出。检测产品尺寸、外观并测试产品性能，对比成材率。测试结果如表2所示。

表2实施例2和对比例2所得产品的性能测试结果

由表2可见，与实施例2相比，该对比例2所得产品的同块产品上剩磁平均偏差明显大于实施例2，其毛坯尺寸公差也明显大于实施例2，而其成材率显著低于实施例2。其主要原因是：对比例2中的粉末松装密度大，粉末流动性较差，布粉不均匀，为保证生坯密度需提高压力达到限高，生坯内应力无法有效释放，脱模后就发生开裂，生坯难以成材。压制成型的生坯中也存在密度不均匀现象，烧结时收缩比不一致，烧结毛坯各处密度不一致，剩磁偏差大，尺寸变形大。

对比例3：

按照钕铁硼粉末：120#溶剂油：抗氧化剂：润滑剂：石墨烯＝1000:3.3:1:0.65：2的质量比加入溶剂油、抗氧化剂、润滑剂和石墨烯，置于混料机上混合180.9min～181min，将混料罐连接于振动筛机上，振动筛功率为1.5kW，筛网目数为240目，充氮气保护，氧气的体积含量控制在0.05％以下，过筛时间为82min，筛粉机出口连接200kg不锈钢粉罐，粉料盛装后停留16h后开始压制。

选择60吨半自动压机，压机内氧含量控制在200ppm以内；模具为硬质合金材料，模具锥度为2°，不锈钢垫板的大小比模腔稍小0.1mm；按照所需坯料尺寸计算投粉量为6900g，按照3.8g/cm³的生坯密度和模腔大小计算压制高度，分7次进行称量，分7次往复布粉，取向电流(安倍数)为220A，磁场强度为1.7T，压制形成生坯密度为3.8g/cm³的生坯料。

将等静压坯料进行剥油，剥油时氧含量控制在小于500ppm，将等静压坯料置于石墨盒内，并在等静压坯料与石墨盒之间设置钼丝网进行隔开。烧结炉采用行业内通用的真空烧结炉，烧结之前预抽真空至1.5Pa，烧结加热升温速度为1.4K/min，1345K下保温4h～6h，自然冷却至1073K后，启动风冷，再经1173K和770K的二级时效后从烧结炉内取出。检测产品尺寸、外观并测试产品性能，对比成材率。毛坯中有砂眼出现。测试结果如表3所示。

表3对比例3所得产品的性能测试结果

由表3可知，对比例3所得产品的同块产品上剩磁平均偏差小于对比例1和对比例2，其毛坯尺寸公差也小于对比例1和对比例2，其成材率高于对比例1和对比例2。但是，通过外观检测发现，毛坯中有砂眼出现。其主要原因是：添加石墨烯和控制松装密度，可以有效改善粉末的流动性和布粉均匀性，有利于生坯密度均匀及内应力释放，烧结后产品的性能一致性较好，变形也较小；但石墨烯的添加量较大，会有团聚现象，且烧结后产品中残留碳含量较高，影响钕铁硼性能，引起杂相，造成砂眼。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(2)：将所述钕铁硼粉末与抗氧化剂、润滑剂及石墨烯进行混料处理，然后过筛，得到松装密度不大于3.2g/cm³的混合粉料；

步骤(5)：对所述等静压坯料进行烧结，烧结升温速率小于1.5℃/min，烧结真空度小于1×10^-2Pa，烧结保温时间不小于4h；烧结完成后自然冷却至800℃以下，然后进行风冷；再进行时效处理，得到大尺寸烧结钕铁硼磁体；

所述步骤(2)中，所述石墨烯的添加量为所述钕铁硼粉末质量的0.01％～0.18％；所述过筛处理包括如下步骤：将经过混料后的物料置于振动筛上，在氮气保护下过80目～150目筛网；

在所述过筛得到所述混合粉料之后的8h之内，对所述混合粉料进行所述压制的步骤。

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，将所述等静压坯料置于石墨盒内，所述等静压坯料与所述石墨盒之间通过钼丝网或氧化硅粉末隔开，然后对所述等静压坯料进行烧结。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述压制过程中在压机的下压头上放置不锈钢垫板，在所述不锈钢垫板上对所述混合粉料进行压制形成所述生坯料。

4.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混料处理的时间不低于m×0.3min，其中m为钕铁硼粉末的重量，m的单位为kg。

5.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述压制的过程在氮气保护下进行，控制压制过程氧含量小于200ppm。

6.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在压制之前将所述混合粉料分多次布粉于模具模腔中，每次布粉的投粉量≤500g，多次布粉的布粉方向往复交替设置，每次布粉均使所述混合粉末均匀布满模腔横截面。

7.根据权利要求1至6任一项所述的烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，压制模具的锥度为1°～4°，将所述混合粉料投入压制模具模腔之前，在模腔壁上喷洒脱模剂。

8.一种烧结钕铁硼磁体，其特征在于，所述烧结钕铁硼磁体通过权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到。