CN1248051A - 用磁性能低的稀土－铁－硼废磁体制造永磁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稀土－过渡金属－硼永磁合金废磁体制造永磁体的方法。熔炼一种富稀土的液相合金,配方R_100－xTM_xB_yE_z(R－稀土,TM－过渡金属,B－硼,E－为氧,氮、氩、氯气体,x=0.1—96,y=2—30),在N₂气保护下制粉,按一定比例加到废磁体粉末中,在磁场中成型、烧结。时效、加工、磁化。

Description

用磁性能低的稀土—铁—硼废磁体制造永磁体

本发明涉及一种稀土—过渡金属—硼永磁合金废磁体制造永磁体的方法。

稀土—过渡金属—硼永磁材料是目前磁性能最强、发展速度快、应用前景好的永磁材料。目前该材料牌号不断更新、产量不断扩大，应用不断发展。由于永磁材料不断进步、推动了永磁器件的改进和发展，反过来高技术对永磁器件新的需求又促进了新型永磁材料的出现。显然，新的永磁材料的发展和应用是高新技术产业中的重要组成部分。稀土—过渡金属—硼永磁材料的出现对现代高新技术产业的发展有巨大的影响。但是这种材料在制作中易氧化，加之加工时切割边角料损失率达30-40％，这种材料金属实收率只有60-70％，严重地影响其成材率。

本发明的目的是提供一种将性能低的废磁体转变为性能合格的永磁体的方法，从而大幅度提高金属实收率。

本发明的目的是通过下述技术来实现的：

一、制作方法：首先将生产中由于某个环节出现故障或因氧化等原因造成的磁性很弱的废品进行分类，清洗干净。在N₂气保护下制成2.5-6.5微米的细粉，再配以富稀土金属的R-TM-B-E液相合金，混合均匀，在磁场中成型，成型的毛坯装入真空烧结炉烧结，时效后出炉、加工、磁化即得到产品。

二、富钕液相合金配方：

R_100-xTM_xB_yE_z

上式中R为Nd、Pr、Dy、Tb、H_o、Er和其他稀土元素或者作为不可避免的杂质所含有的元素或为混合稀土。TM为Fe、Co、Ni、W、Mn、Al、Si、Mo、V、Ta、Nb、Zr、Ge、Ga、Ti、Cr、Hf、Sn、Zn、Bi、Cu。B为硼，E为氧、氢、氮、氯。

上式中x＝0.1-96，y＝2-30。

TM中元素组成为：不超过55％的Co，不超过10％的W，不超过10％的Al，不超过5％的Ti，不超过9％的Mn，不超过5.5％的Si，不超过10％的V，不超过13％的Nb，不超过11％的Ta，不超过11％Mo，不超过6％的Er，不超过8％Ge，不超过4％Sn，不超过6％的Bi，不超过3％的Sb，不超过9％的Ni，不超过6％的Hf，不超过9％的Cr，不超过5％的Cu。

只要包含两种以上的TM时，其总量不要大于添加元素M中给定的最大为百分含量(如上文所列)，余量为Fe，E为合金中吸氧(O)、吸氮(N)和氢(H)和残存的氯(Cl)。

本发明通过添加Co提高居里点，降低可逆温度系数，通过添加Dy、Tb、Nb、Ta、Ga、Ho、Er，提高矫顽力，通过添加V、Er、Hf、Mo、W、Cr。改善合金的热稳定性。

在制造合金中，氧的进入，形成RTM₂Oy(y＝0.1-0.8)。

烧结R-TM-B-E永磁体主要由下述相组成：

占体积总数80-98％的基体相，即磁性相，分子式R₂TM₁₄B(TM用为Fe、Co、Ni、Nb、Al、Mn、W、Nb、Cu、Er、Ga，Fe占80％以上)，具有四方晶结构。其次为少量的富Nd相，或叫富稀土相(Nd、Pr、Dy、Tb……)，富硼相：Nd_1+εFe₄B₄(ε＝0.05-0.4)RTM₂Oy相，RTM₂相和α-TM相。

三、详细的工艺过程：

1.物料分类与热退磁：磁性能低的废磁体在制作永磁体时严格分类，进行表面清洗干净，将有磁性的废料进行热退磁处理。

2.制粉：在N₂气保护下粉碎到2.5-6.5微米。

3.熔炼富稀土金属液相合金。

按R_100-xTM_xB_yE_z分子式配方，将料装入中频感应炉中，真空度在10^-3毫米汞柱时，充氩气，在1150-1400℃高温下精炼5-8分钟，在充分的电磁搅拌之下，浇注到水冷的结晶器中。

4.富稀土金属液相合金制粉

粗碎、中碎均用N₂气保护，细碎干法用气流粉碎机，湿法用球磨机，在有机介质保护下，粉碎到2.5-6.5微米。

5.配比及磁场中成型：将2.5-6.5微米合金粉以不同配比加入废磁体2.5-6.5微米合金粉末中，混匀，将混匀的粉末装入成型模具在大于9000高斯的磁场中取向后，经0.5-8T/cm²压力的压机中压成毛坯。

6.高温烧结及时效：

成型后的毛坯在真空热处理炉中烧结，烧结温度1080-1200℃，保温1-3小时。时效在450℃-960℃下进行1-3小时后急冷到室温。

7.磁性测量：在磁参数测量仪中测量出剩余磁感应强度和矫颈力，找出最佳的液相合金比例。

8.生产：按上述方法找出的液相合金比例，可投入生产。

生产中将富稀土金属液相合金粉按最佳比例加入废磁体粉中在混料和混匀，接着进行磁场中成型，成型毛坯在高真空烧结炉中烧结，时效后加工、磁化、测量，即得到产品。

此产品含氧量在150-12000ppm，用本发明的工艺可以制出用户所需要的不同牌号永磁体，如N30、N35、N38、N40、35SH、25UH……。高居里温度牌号：Tc≥320-600℃。剩磁的温度系数α(Br)≤0.12％/℃，使用温度≥80-240℃。

以下用非限定实例更具体、详细地描述本发明将有助于对本发明及其优点的理解，本发明的保护范围不受这些实施例的限定，本发明保护范围由权利要求书来决定。

实例1：

选取大于95.5％的金属钕(Nd)、镨(Pr)、镝(Dy)、铁(Fe)、铝(Al)、铌(Nb)、和含硼(B)为20％的硼铁合金，按下面分子式配比富稀土金属液相合金：

Nd₂₂Pr₃Dy₃Fe_57.5Al_1.5Nb₂B₁₁

上述合金锭在N2气保护下用鄂式破碎机，带筛球磨机碎至1mm-1.5mm，将此合金进入气流粉碎机，磨到4.5-5.5微米，以16％比例混入稀土铁基废磁体的粉末中，在大于12000高斯磁场中成型，成型后的毛坯装入真空烧结炉，在1120℃，真空烧结2小时，在950℃时效2小时，在580℃时效2小时，降到室温，出炉进行磨加工，在大于20000高斯磁场下磁化，测量磁参数，其磁性能剩余磁感应强度Br＝1.28T，内禀矫顽力；H_c＝1145ka/m，最大磁能积(BH)_max＝305kJ/m³。

实例2

选取大于95.5％的金属钕、镝、钴、铁、铝、钼、铜和含硼(B)为18％的硼铁合金，按：Nd₄₂Dy_3.5Fe₄₄Co₅Al₂Mo₂Cu_1.5配方配好合金装入中频感应炉中，当真空度为10^-4毫米汞柱时充入氩气保护给电熔炼，精炼6分钟，浇注入结晶器中。将此富稀土的金属液相合金在N₂气保护下制粉到3-5微米。将欲处理的废稀土铁基永磁体清洗干净，在N₂气保护下制成3-5微米的细粉，取出5kg，每公斤一份，再分别取8％、13％、18％、23％、28％的富稀土的金属液相合金，在大于12000高斯磁场中成型，成型毛坯装入真空烧结炉在1125℃下保温3小时，降到室温，之后再分别在600℃和950℃下时效各2小时，降到室温，出炉进行磨加工，在大于20000高斯磁场下磁化，测量磁参数，发现18％的比例样品，磁性能高，大批生产的废磁体粉末配以18％比例的富稀土的金属液相，混匀，在磁场中成型，在1125℃真空烧结炉中烧结，保温3小时，降到室温，分别在600℃和950℃下时效各2小时，降至室温出炉，得到产品。

Claims (8)

1、一种制造永磁体的方法，特别是涉及一种稀土—过渡金属—硼永磁合金废磁体制造永磁体的方法，它包括下列步骤：把磁性低的稀土—过渡金属—硼永磁合金废磁体清洗、制粉、配入富稀土液相合金，混匀，在磁场中成型、烧结、时效、加工、磁化。

其特征在于：根据R_100-xTM_xB_yE_z(R至少是包括y在内的稀土元素之一，TM是Fe和添加元素，B是硼，E为氧、氮、氩、氯气体，x＝0.1-96，y＝2-30)在中频感应炉中熔炼制粉，以一定比例配入废磁体粉末中，混合混匀，在磁场中成型，烧结，磁化制成永磁体，该永磁体基本组成按原子百分比为12-17％R(R至少是包括y在内的稀土元素之一)，5.8-12％B，不超过5-15％添加元素M(0％除外)M至少是从下列元素群中选出的一种，这些元素是：Al、Nb、Mo、V、W、Cr、Ti、Zr、Hf、Ga，余量为Fe和不可避免的杂质。其R里至少有78％Nd和(或)Pr，磁体主要由下述相组成：占体积总数80-98％的基体相，即磁性相、分子式为R₂TM₁₄B具有四方晶结构。其次为少量的富Nd相或富稀土相(Nd，Pr，Dy，Tb……)富硼相：Nd_1+εTM₄B₄(ε＝0.05-0.4)RTM₂O_y相，RTM₂相和α-TM相。

2、按照权利要求1所述永磁体其特征是：所说的R至少选择Nd或Nd、Pr富集混合稀土，其含量不可少于及总量的55％(重量百分数)。

3、按照权利要1所述的永磁体，其特征是合金的B可由C、N、Si中的至少一种元素代替，但代替量不得超过及总量的31wt％。

4、按照权利要求1所述的永磁体，其特征是合金中的TM和富钕液相合金配方中的TM元素组成为：不超过10％的Mo，不超过5.5％的Si，不超过10％的V，不超过13％的Nb，不超过11％的Ta，不超过11％的Mo，不超过6％的Zr，不超过8％的Ge，不超过4％Sn，不超过6％的Bi，不超过3％的Sb，不超过9％的Ni，不超过6％的Hf，不超过9％的Cr，不超过5％的Cu，只包含两种以上的TM时，其总量不要大于添加元素M中给定的最大为分含量(如上文所列)，余量为Fe。

5、按照权利要求1所述的永磁体，其特征是：磁性能低的废磁体和富Nd液相合金混合时，由于废磁体组成复杂，需寻找合适的添加液相合金比例时从5％到90％取不同比例，取出一种性能最优的配比再扩大生产大批的废料。

6、按照权利要求1所述的永磁体，其特征是：烧结工艺中在真空条件下，可以快升温到1080-1200℃，但升温过程中必须放掉毛坯中排出的废气，时效温度450℃-960℃。

7、按照权利要求1所述的永磁体，其特征是：粗碎中碎均用N₂气保护，细碎干法用气流粉碎机，湿法用球磨机，在有机介质保护下，粉碎到2.5-6.5微米。

8、按照权利要求1所述的永磁体，其特征是：合金熔炼在中频感在炉中进行，真空度在10^-3毫米汞柱时，充氩气，在1150-1400℃高温下精炼5-8分钟，在充分的电磁搅拌下，浇注到水冷的结晶中。