CN115036127A - 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 - Google Patents
一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115036127A CN115036127A CN202210786873.4A CN202210786873A CN115036127A CN 115036127 A CN115036127 A CN 115036127A CN 202210786873 A CN202210786873 A CN 202210786873A CN 115036127 A CN115036127 A CN 115036127A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rare earth
- energy product
- earth permanent
- powder
- preparation process
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 42
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 41
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- RZJQYRCNDBMIAG-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Zn].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn] Chemical class [Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Zn].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn] RZJQYRCNDBMIAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 9
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 8
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 comprises La Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 5
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 5
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 21
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- H01F41/0293—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 diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets
-
- 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
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，本发明利用重稀土金属Td构筑晶界相，实现Td在液相烧结过程中向主相晶粒边界层扩散，增强局域磁晶各向异性，使重稀土金属Td在高矫顽力方面的利用效率，同时La在Nd‑Fe‑B相中非均匀取代Nd，利用不同内禀性主相间的磁耦合作用增强磁性能，两者发挥协同作用来提升永磁材料的磁能积。
Description
技术背景
本发明属于稀土永磁材料领域，具体为一种提高磁能积的改善方法，特别涉及一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺
背景技术
磁性是物质的基本属性，是由物质内部电子绕原子核转动时的轨道磁矩与电子本身自旋转动时产生的本征磁矩相互作用产生。我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国时期就发明了司南(指南针)，并作为四大发明之一，为人类文明的发展做出了巨大贡献。在现代社会的发展历程中，对磁的利用无处不在，与之相关的磁性功能材料也被广泛应用，按功能差异可将磁性材料细分为：永磁材料、软磁材料、磁致伸缩材料、磁制冷材料、磁存储材料等。其中，永磁材料是指在技术磁化至饱和后，去掉外磁场后仍保有很强磁性的一种材料，利用其能产生稳定磁场的特性可以实现多种能源间的相互转换，如利用磁场与载流电线间的相互作用制备出了一系列永磁电机，利用磁体间磁极相互作用可实现磁悬浮、磁起重、磁分离等。
随着现代技术的进步，每个阶段永磁材料的发展都伴随着最大磁能积的巨大突破。第一代永磁材料以碳钢、钨钢等合金钢为主，磁能积不高，第二代永磁材料是以Al-Ni-Co为代表的Co基永磁材料，磁能积虽然仍不高，但因其具有优异的温度稳定性目前仍被应用于军用设备、精密仪器等，另外永磁铁氧体的出现进一步降低了永磁材料的生产成本，60年代以来发展了以稀土-过渡族金属为代表的的第三代永磁材料，磁体的磁能积取得了巨大的增长，其中工业生产的Nd-Fe-B系磁体最高磁能积可以达到438kJm-3。未来对磁性材料轻型化小型化的要求也对下一代永磁材料的磁能积提出了新的要求。
综上所述，本发明公开的利用重稀土金属Td构筑晶界相，实现Td在液相烧结过程中向主相晶粒边界层扩散，增强局域磁晶各向异性，使重稀土金属Td在高矫顽力方面的利用效率，同时La在Nd-Fe-B相中非均匀取代Nd，利用不同内禀性主相间的磁耦合作用增强磁性能，两者发挥协同作用来提升永磁材料的磁能积。
发明内容
为于克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方法来实现：
一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于：所述的稀土永磁铁包含多主相和晶界相，其中主相合金主要包含La、Nd、Fe、B、Co、Ni、Cu、Al、C、N、P、O、N元素，晶界相合金主要含有Tb、Nd、Cu、H等元素，具体步骤包括：
S1、将配比好的原料装入真空感应炉的坩埚中，抽真空至10-2Pa,之后小功率预热以排除坩锅内、原材料表面吸附的气体和水份，随后继续抽真空至10-3Pa,注入高纯Ar气，用中频电流熔化原材料，同时开启电磁搅拌功能，使熔化钢液充分均匀化，待合金液达到1200-1600℃,精炼7-10min，将合金液浇注到转动的水冷铜辊表面，设置辊轮表面吸纳速度为0.8-4.0m/s，降温速率为102-104℃/s，在过程严格控制的条件下，获得了主相或晶界合金薄带；
S2、将S1制备的主相或晶界合金薄带放入不锈钢容器中并抽真空到102Pa左右，通入高纯氢气(约99.999％),直至氢压达到95-115Pa，随着吸氢反应的进行，氢压不断减小，氢破炉温度上升，因此我们需要不断地充入氢气来保持氢压恒定，以保证吸氢反应的充分，最后通过抽真空，加热保温脱氢，实现合金的粗破碎，之后，利用高压氮气(N2)流将粉末颗粒加速到超音速，使其在相互碰撞过程中破碎，得到较小粒径的粉末；
S3、将主相合金粉末和晶界相合金粉末按照一定的比例投入到混料机中混合约30-60min，在混合过程中，粉料添加润滑剂和抗氧化剂，混料罐中充过压的氮气，以防止磁粉在混料过程中氧化；
S4、称取一定量S4制备的混合磁粉，在磁场强度1.5-2T下压制成型，压制压力为12-20MPa，为了进一步提高压坯的密度，防止在烧结过程中磁体开裂，对其进行进一步的冷等静压处理，压制压力控制在180-220MPa左右，
S5、将S4压制后的样品进行烧结和热处理，首先缓慢升温到约330℃左右，为了除去水汽和汽油等抗氧化剂，停止加热保温，为了进一步脱氢完全，再升温到800℃保温，然后加热到1000-1080℃保温3-4h达到高温烧结的目的，风冷至室温后进行750-1000℃的一级回火2-3h，然后在420-580℃之间二级回火3-5h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
利用重稀土金属Td构筑晶界相，实现Td在液相烧结过程中向主相晶粒边界层扩散，增强局域磁晶各向异性，使重稀土金属Td在高矫顽力方面的利用效率，同时La在Nd-Fe-B相中非均匀取代Nd，利用不同内禀性主相间的磁耦合作用增强磁性能，两者发挥协同作用来提升永磁材料的磁能积。
附图说明
图1是本发明实施例1和对比例1-3中磁体的矫顽力测试。
图2是本发明实施例2和对比例4-6中磁铁的室温退磁曲线。
图3是本发明实施例2和对比例4-6中磁体的初始磁体磁性能随晶界合金粉末添加量增加而变化的趋势图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于：所述的稀土永磁铁包含多主相和晶界相，其中主相合金主要包含La、Nd、Fe、B、Co、Ni、Cu、Al、C、N、P、O、N元素，晶界相合金主要含有Tb、Nd、Cu、H等元素，具体步骤包括：
S1、将配比好的原料装入真空感应炉的坩埚中，抽真空至10-2Pa,之后小功率预热以排除坩锅内、原材料表面吸附的气体和水份，随后继续抽真空至10-3Pa,注入高纯Ar气，用中频电流熔化原材料，同时开启电磁搅拌功能，使熔化钢液充分均匀化，待合金液达到1200-1600℃,精炼7-10min，将合金液浇注到转动的水冷铜辊表面，设置辊轮表面吸纳速度为0.8-4.0m/s，降温速率为102-104℃/s，在过程严格控制的条件下，获得了主相或晶界合金薄带；
S2、将S1制备的合金薄带放入不锈钢容器中并抽真空到102Pa左右，通入高纯氢气(约99.999％),直至氢压达到95-115Pa，随着吸氢反应的进行，氢压不断减小，氢破炉温度上升，因此我们需要不断地充入氢气来保持氢压恒定，以保证吸氢反应的充分，最后通过抽真空，加热保温脱氢，实现合金的粗破碎，之后，利用高压氮气(N2)流将粉末颗粒加速到超音速，使其在相互碰撞过程中破碎，得到较小粒径的粉末；
S3、将主相合金粉末和晶界相合金粉末按照一定的比例投入到混料机中混合约30-60min，在混合过程中，粉料添加润滑剂和抗氧化剂，混料罐中充过压的氮气，以防止磁粉在混料过程中氧化；
S4、称取一定量S4制备的混合磁粉，在磁场强度1.5-2T下压制成型，压制压力为12-20MPa，为了进一步提高压坯的密度，防止在烧结过程中磁体开裂，对其进行进一步的冷等静压处理，压制压力控制在180-220MPa左右，
S5、将S4压制后的样品进行烧结和热处理，首先缓慢升温到约330℃左右，为了除去水汽和汽油等抗氧化剂，停止加热保温，为了进一步脱氢完全，再升温到800℃保温，然后加热到1000-1080℃保温3-4h达到高温烧结的目的，风冷至室温后进行750-1000℃的一级回火2-3h，然后在420-580℃之间二级回火3-5h。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
S1、将主合金按照表1分别配料，将配比好的原料装入真空感应炉的坩埚中，抽真空至10-2Pa,之后小功率预热以排除坩锅内、原材料表面吸附的气体和水份，随后继续抽真空至3Pa,注入高纯Ar气，用中频电流熔化原材料，同时开启电磁搅拌功能，使熔化钢液充分均匀化，待合金液达到1400℃,精炼8min，将合金液浇注到转动的水冷铜辊表面，设置辊轮表面吸纳速度为1.5m/s，降温速率为102.5℃/s，在过程严格控制的条件下，获得了主相或晶界合金薄带；
S2、将S1制备的合金薄带放入不锈钢容器中并抽真空到102Pa左右，通入高纯氢气(约99.999％),直至氢压达到105Pa，随着吸氢反应的进行，氢压不断减小，氢破炉温度上升，因此我们需要不断地充入氢气来保持氢压恒定，以保证吸氢反应的充分，最后通过抽真空，加热保温脱氢，实现合金的粗破碎，之后，利用高压氮气(N2)流将粉末颗粒加速到超音速，使其在相互碰撞过程中破碎，得到较小粒径的粉末；
S3、将主相合金粉末投入到混料机中混合约45min，在混合过程中，粉料添加润滑剂和抗氧化剂，混料罐中充过压的氮气，以防止磁粉在混料过程中氧化；
S4、称取一定量S4制备的磁粉，在磁场强度1.8T下压制成型，压制压力为15MPa，为了进一步提高压坯的密度，防止在烧结过程中磁体开裂，对其进行进一步的冷等静压处理，压制压力控制在200MPa左右，
S5、将S4压制后的样品进行烧结和热处理，首先缓慢升温到约330℃左右，为了除去水汽和汽油等抗氧化剂，停止加热保温，为了进一步脱氢完全，再升温到800℃保温，然后加热到1050℃保温3.5h达到高温烧结的目的，风冷至室温后进行850℃的一级回火2.5h，然后在500℃之间二级回火4h。
对比例1：将表1中的配料La的含量设置为0.000wt％，其余的均与实施例1相同。
对比例2：将表1中的配料La的含量设置为0.600wt％，其余的均与实施例1相同。
对比例3：将表1中的配料La的含量设置为1.800wt％，其余的均与实施例1相同。
表1
实施例2
S1、将主合金和晶界合金按照表2分别配料，将配比好的原料装入真空感应炉的坩埚中，抽真空至10-2Pa,之后小功率预热以排除坩锅内、原材料表面吸附的气体和水份，随后继续抽真空至3Pa,注入高纯Ar气，用中频电流熔化原材料，同时开启电磁搅拌功能，使熔化钢液充分均匀化，待合金液达到1400℃,精炼8min，将合金液浇注到转动的水冷铜辊表面，设置辊轮表面吸纳速度为1.5m/s，降温速率为102.5℃/s，在过程严格控制的条件下，获得了主相或晶界合金薄带；
S2、将S1制备的合金薄带放入不锈钢容器中并抽真空到102Pa左右，通入高纯氢气(约99.999％),直至氢压达到105Pa，随着吸氢反应的进行，氢压不断减小，氢破炉温度上升，因此我们需要不断地充入氢气来保持氢压恒定，以保证吸氢反应的充分，最后通过抽真空，加热保温脱氢，实现合金的粗破碎，之后，利用高压氮气(N2)流将粉末颗粒加速到超音速，使其在相互碰撞过程中破碎，得到较小粒径的粉末；
S3、将主相合金粉末和晶界相合金粉末投入到混料机中混合约45min，其中晶界合金占总体合金粉末质量的0.15％，在混合过程中，粉料添加润滑剂和抗氧化剂，混料罐中充过压的氮气，以防止磁粉在混料过程中氧化；
S4、称取一定量S4制备的混合磁粉，在磁场强度1.8T下压制成型，压制压力为15MPa，为了进一步提高压坯的密度，防止在烧结过程中磁体开裂，对其进行进一步的冷等静压处理，压制压力控制在200MPa左右，
S5、将S4压制后的样品进行烧结和热处理，首先缓慢升温到约330℃左右，为了除去水汽和汽油等抗氧化剂，停止加热保温，为了进一步脱氢完全，再升温到800℃保温，然后加热到1050℃保温3.5h达到高温烧结的目的，风冷至室温后进行850℃的一级回火2.5h，然后在500℃之间二级回火4h。
对比例4：步骤S3中晶界合金占总体合金粉末的0.00％，其余的均与实施例1相同。
对比例5：步骤S3中晶界合金占总体合金粉末的0.30％，其余的均与实施例1相同。
对比例6：步骤S3中晶界合金占总体合金粉末的0.45％，其余的均与实施例1相同。
表2
为了评估实施例和对比例中制备c磁体性能，我们进行了如下方法进行评估：
本发明使用由中国计量研究院研制的永磁材料高温测量系统，型号为NIM-500C，用以测试常温、高温下磁性样品的磁性能。测试前先将样品线切割成φ10mm×10mm左右的小圆柱，再经无心磨床磨光侧面，上下端面用砂纸磨平，保证样品表面平整洁净后，将测试样品先置于脉冲充磁机下充磁饱和，而后置于测量系统内，合拢上下极头开始测试，若高温测试磁性能，还需打开高温加热组件，通循环冷却水。BH仪的测试利用的是法拉第电磁感应原理，当样品内部磁感应强度发生变化时，测试线圈内部的磁通量发生改变，并产生感生电动势ε，当固定线圈匝数N、线圈横截面积S时，感生电动势ε可下式表述：
另外结合H线圈得到H电势，二者经由积分处理器和信号放大器即可得到完整的B-H数据，从而获得包括剩磁(Br)、矫顽力(Hcj)、最大磁能积(BH)max等一系列数值。
BH仪测量量程最大磁场为2.5T，测试温度最高到达300℃，测量不确定度范围±1％Br，±1％Hcj，±2％(BH)max。
图1是本发明实施例1和对比例1-3中磁体的矫顽力测试。我们可以非常直观的观察到，La的取代会带来磁体磁性能的恶化，尤其是矫顽力的下降。在没有La取代的磁体中，磁体的矫顽力明显高于有La取代的磁体，且伴随着着La取代含量的增加，其矫顽力呈现下降趋势，说明La的取代会导致内禀磁性的降低，磁性能减弱。
图2是本发明实施例2和对比例4-6中磁铁的室温退磁曲线；图3是本发明实施例2和对比例4-6中磁体的初始磁体磁性能随晶界合金粉末添加量增加而变化的趋势图，具体数据如表3所示。初始未添加晶界粉末的磁体磁性能为矫顽力为13.0kOe,剩磁12.8kGs,和最大磁能积为35.7MGOe。当添加0.15％的晶界相合金粉末时,矫顽力提高到了15.5kOe,同时剩磁从12.8kGs略微降低到12.7kGs,下降幅度极低。进一步提高晶界相合金粉末的添加量到0.15wt.％，磁体的矫顽力快速提升到了17.8kOe，比初始磁体高出了约36.9％，但是磁体的剩磁下降极快，同时最大磁能积仅为31.3MGOe。综上，当引入0.15％的晶界合金时，可以有效提高重构磁体的室温矫顽力，保证了磁体的剩磁，同时具有最大的磁能积，有效提高了重稀土元素Td的利用效率。
表3
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。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，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法，其特征在于：所述的稀土永磁铁包含多主相和晶界相，其中主相合金主要包含La、Nd、Fe、B、Co、Ni、Cu、Al、C、N、P、O、N元素，晶界相合金主要含有Tb、Nd、Cu、H等元素，具体步骤包括：
S1、将配比好的原料装入真空感应炉的坩埚中，抽真空至10-2Pa,之后小功率预热以排除坩锅内、原材料表面吸附的气体和水份，随后继续抽真空至10-3Pa,注入高纯Ar气，用中频电流熔化原材料，同时开启电磁搅拌功能，使熔化钢液充分均匀化，待合金液达到1200-1600℃,精炼7-10min，将合金液浇注到转动的水冷铜辊表面，设置辊轮表面吸纳速度为0.8-4.0m/s，降温速率为102-104℃/s，在过程严格控制的条件下，获得了主相或晶界合金薄带；
S2、将S1制备的合金薄带放入不锈钢容器中并抽真空到102Pa左右，通入高纯氢气(约99.999％),直至氢压达到95-115Pa，随着吸氢反应的进行，氢压不断减小，氢破炉温度上升，因此我们需要不断地充入氢气来保持氢压恒定，以保证吸氢反应的充分，最后通过抽真空，加热保温脱氢，实现合金的粗破碎，之后，利用高压氮气(N2)流将粉末颗粒加速到超音速，使其在相互碰撞过程中破碎，得到较小粒径的粉末；
S3、将主相合金粉末和晶界相合金粉末按照一定的比例投入到混料机中混合约30-60min，在混合过程中，粉料添加润滑剂和抗氧化剂，混料罐中充过压的氮气，以防止磁粉在混料过程中氧化；
S4、称取一定量S4制备的混合磁粉，在磁场强度1.5-2T下压制成型，压制压力为12-20MPa，为了进一步提高压坯的密度，防止在烧结过程中磁体开裂，对其进行进一步的冷等静压处理，压制压力控制在180-220MPa左右，
S5、将S4压制后的样品进行烧结和热处理，首先缓慢升温到约330℃左右，为了除去水汽和汽油等抗氧化剂，停止加热保温，为了进一步脱氢完全，再升温到800℃保温，然后加热到1000-1080℃保温3-4h达到高温烧结的目的，风冷至室温后进行750-1000℃的一级回火2-3h，然后在420-580℃之间二级回火3-5h。
2.根据权利要求1所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于所述主相合金的元素含量：La＝1-10％、Nd＝15-30％、Fe＝60-75％、B＝0.95-1.01％、Co＝0.1-0.5％、Ni＝1-5％、Cu＝0.1-1.0％、Al＝0.01-0.08％、C＝0.052-0.093％、N＝0.002-0.006％、P＝0.005-0.008％、O＝0.001-0.003％，晶界相合金的元素含量：Tb＝25-35％、Nd＝32-42％、Cu＝28-38％、H＝0.001-0.002％。
3.根据权利要求1所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S1中真空度为3Pa，合金溶液温度为1400℃，精炼温度为8min。
4.根据权利要求1所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S1中辊轮表面吸纳速度为1.5/s，降温速率为102.5/s。
5.根据权利要求4所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S2中氢压需要达到105Pa。
6.根据权利要求4所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S2中氢压需要达到115Pa。
7.根据权利要求5或6所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S3中晶界粉末占总体混合粉末的0.2％，混合时间为45min。
8.根据权利要求7所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S4中磁场强度为1.8T，压制压力为15MPa，冷等静压压力为200MPa。
9.根据权利要求8所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S5中加热温度为1050℃，保温时间为3.5h。
10.根据权利要求9所述的一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺，其特征在于:所述S5中一级回火温度为850℃，时间为2.5h，二级回火温度为500℃，时间为4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210786873.4A CN115036127A (zh) | 2022-07-04 | 2022-07-04 | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210786873.4A CN115036127A (zh) | 2022-07-04 | 2022-07-04 | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115036127A true CN115036127A (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83129379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210786873.4A Pending CN115036127A (zh) | 2022-07-04 | 2022-07-04 | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115036127A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105997A (zh) * | 2007-06-07 | 2008-01-16 | 浙江大学 | 富稀土相的纳米钛粉改性制备高矫顽力稀土永磁方法 |
| CN102436892A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-05-02 | 钢铁研究总院 | 一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法 |
| CN103106991A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 浙江大学 | 基于晶界重构的高矫顽力高稳定性钕铁硼磁体及制备方法 |
| CN103971875A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 聊城大学 | 一种镁铜晶界改性高磁性烧结钕铁硼磁体及其制备工艺 |
| WO2016058132A1 (zh) * | 2014-10-14 | 2016-04-21 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | 一种稀土永磁体的制备方法 |
| WO2016086398A1 (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | 浙江大学 | 一种高矫顽力烧结钕铁硼的制备方法及产品 |
| CN107134360A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 |
| CN108922714A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-30 | 南京理工大学 | 一种高矫顽力钕铈铁硼烧结磁体的制备方法 |
| CN110060833A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 宁波永久磁业有限公司 | 一种高剩磁、高矫顽力r-t-b永磁材料及其制备方法 |
| CN110890190A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-17 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 一种异方性粘结磁粉及其制备方法 |
| CN114664507A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-06-24 | 浙江大学 | 一种具有复合硬磁壳层结构的高性能稀土永磁材料及其制备方法 |
| CN114678182A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-06-28 | 浙江大学 | 一种低成本高性能多主相稀土永磁材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-07-04 CN CN202210786873.4A patent/CN115036127A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105997A (zh) * | 2007-06-07 | 2008-01-16 | 浙江大学 | 富稀土相的纳米钛粉改性制备高矫顽力稀土永磁方法 |
| CN102436892A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-05-02 | 钢铁研究总院 | 一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法 |
| CN103106991A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 浙江大学 | 基于晶界重构的高矫顽力高稳定性钕铁硼磁体及制备方法 |
| CN103971875A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 聊城大学 | 一种镁铜晶界改性高磁性烧结钕铁硼磁体及其制备工艺 |
| WO2016058132A1 (zh) * | 2014-10-14 | 2016-04-21 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | 一种稀土永磁体的制备方法 |
| WO2016086398A1 (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | 浙江大学 | 一种高矫顽力烧结钕铁硼的制备方法及产品 |
| CN107134360A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种晶界改性制备高性能y基稀土永磁体的方法 |
| CN108922714A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-30 | 南京理工大学 | 一种高矫顽力钕铈铁硼烧结磁体的制备方法 |
| CN110060833A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 宁波永久磁业有限公司 | 一种高剩磁、高矫顽力r-t-b永磁材料及其制备方法 |
| CN110890190A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-17 | 有研稀土新材料股份有限公司 | 一种异方性粘结磁粉及其制备方法 |
| CN114664507A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-06-24 | 浙江大学 | 一种具有复合硬磁壳层结构的高性能稀土永磁材料及其制备方法 |
| CN114678182A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-06-28 | 浙江大学 | 一种低成本高性能多主相稀土永磁材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101266855B (zh) | 稀土永磁材料及其制造方法 | |
| CN110047636B (zh) | 一种高矫顽力富La/Ce烧结磁体的制备方法 | |
| CN102368439B (zh) | 钕铁硼中添加重稀土氢化物制备高矫顽力永磁体的优化处理方法 | |
| CN104078175B (zh) | 一种钐钴基纳米晶永磁体材料的制备方法 | |
| WO2016201944A1 (zh) | 晶界为低熔点轻稀土-铜合金的钕铁硼磁体的制备方法 | |
| WO2016086398A1 (zh) | 一种高矫顽力烧结钕铁硼的制备方法及产品 | |
| CN108281246B (zh) | 一种高性能烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| JP2015023285A (ja) | Ｒ−ｔ−ｍ−ｂ系焼結磁石とその製造方法 | |
| CN107958760B (zh) | 一种稀土永磁材料及其制备方法 | |
| JP2022094920A (ja) | 焼結磁性体の製造方法 | |
| CN102360909B (zh) | 一种钕铁硼磁体的制备方法 | |
| CN111383808B (zh) | 高剩磁高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法 | |
| JP2012079796A (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石用合金材料、ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石の製造方法およびモーター | |
| CN112017835B (zh) | 一种低重稀土高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN109550945B (zh) | 一种利用白云鄂博共伴生原矿混合稀土制备的永磁材料及其制备方法 | |
| CN109326404B (zh) | 一种钕铁硼磁性材料及制备方法 | |
| CN115732155A (zh) | 一种高矫顽力钕铁硼磁性材料及其制备方法 | |
| CN115036127A (zh) | 一种稀土永磁材料高磁能积的改善方法及其制备工艺 | |
| EP4307325A1 (en) | Main and auxiliary alloy-based neodymium-iron-boron magnet material and preparation method therefor | |
| KR20240017949A (ko) | 내식성, 고성능 NdFeB 소결 자석 및 이의 제조 방법과 용도 | |
| CN114156031A (zh) | 钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN116741484A (zh) | 一种钐铁合金、钐铁氮永磁材料及其制备方法和应用 | |
| CN107221399B (zh) | 一种高性能富Ce烧结永磁体的制备方法 | |
| CN103413668B (zh) | 一种制备镝铁钕铁硼磁体的方法 | |
| Gu et al. | Enhancing the magnetic properties and corrosion resistance of sintered NdFeB magnets by diffusion process |
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 |