CN1227392A - 金属实收率高的稀土一铁一硼永磁材料及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属收率高、性能优的稀土铁硼永磁材料配方及工艺。配方：Nd14.5－xXxFe78－a－b－cCoaALbMcByOz；X为Dy、Tb、Ho、Er、Pr；M为Nb、Ta、V、Ti、Zr、Mo、Ga、W、Gr；O为O、N、H；X=0—6、Y=5.5—8.5、Z=0.01—2、a=0—50、b=0.01—6、c=0.01—0.10工艺：熔炼，制粉，磁场中成型，烧结，时效，加工，磁化。废磁体磁性再生的配方：Nd100-xFexB(X=20-50)工艺：熔炼、制粉、磁场中成型、烧结、时效、加工。
Description
本发明涉及一种具有优异磁性能的稀土-铁-硼永磁材料及其制造方法，特别是涉及一种金属实收率高，使用温度高，性能高的稀土-铁-硼永磁材料及其制作方法。
当今信息社会中，磁性材料在农业、工业、交通、国防、民用及其相应的高技术产品、办公自动化的地位和作用日益突出，即应用范围已渗透到国民经济与人民生活中的每一个领域。在永磁材料中钕铁硼永磁材料的磁性能引起了永磁界极大的关注。其应用范围也逐步扩大，它是世界上最有前途的永磁材料之一，但是该材料的居里温度偏低(312℃)抗腐蚀性能欠佳，实际生产中所获得磁性能仅为其理论值的三分之二，在制作中易氧化，故金属实收率低，因而限制了其应用。
本发明的目的是提供具有良好抗氧化性、磁性能优异、居里温度高、使用温度高、金属实收率高的稀土-铁-硼永磁材料及其制备工艺。
本发明的目的是通过下述技术来实现的：
一、合金配好后，装入中频感应炉熔炼，熔炼的合金制粉，经粗碎、中碎、细碎达到3-5.5μm，粉料在磁场中成型，成型毛坯堆入真空烧结炉中烧结，后再时效，时效后的毛坯进入后加工，磁化、检测，成为产品。
二、合金配方：
Nd 14.5-X XxFe78-a-b-c CoaALbM cByO
X为Dy、Tb、Ho、Er、Pr
M为Nb、Ta、V、Ti、Zr、Mo、Ga、W、Cr
O为O、N、H,X=0-6,Y=5.5-8.5,Z=0.01-2,a-0-50,b=0.01-6,c=0.01-10
本发明通过添加金属镝(DY)铽(Tb)，提高合金矫顽力，提高合金抗腐蚀性，抗氧化性；通过添加Nb、Ta、Ga、Co、Ho、Er提高合金的居里温度，改进了磁体的剩磁温度系数，通过添加V、Nb、Zr、Ti、Mo、W、Cr改善合金的热稳定性，抗腐蚀性，提高合金的使用温度。
在制备磁体的工艺过程中氧的进入，形成NdFe2Oy相(Y=0.2-0.4)，存在于R2Fe14B,(Nd,Dy)2Fe14-aMaB和Nd1+EFe4B4之晶间。烧结R-Fe-B-O-M磁体主要有下述相组成：R2Fe14B,(Nd,Dy)2Fe14-aMaB为基体相，Nd1+EFe4B4(E=0.1-0.3)为富硼相、富Nd相、NdFe2Oy相、NdFe2和α-Fe，最主要的是具有四方晶结构的基体相，占80-95％以上。一维无公度结构的富B相R1+EFe4B4(ε=0.1-0.3)占3-7at％，富Nd面心之立方相占6-10at％、NdFe2Oy占0.1-0.5ar％,α-Fe微量。
废磁体磁性再生的配方：Nd100-xFexB(X=20-50)。
废磁体磁性再生工艺在添加相和废磁体混合时，由于废磁材料比较复杂，需寻找合适的添加相Nd100-xFexB(X=20-50)，的具体成分故将添加相从10％到80％以优选法方法(重量百分数)经上述工艺选出一种性能合格的配比再加工大批的料。
废磁体再回收时必须将外表氧化层用有机溶剂清洗干净，将有磁性的废料进行热退磁处理再按上述工艺加工。
烧结工艺中，在真空条件下，可以快升温到烧结温度，但必须放掉毛坯中排出的废气；时效可以使矫顽力提高一倍，不同配方，时效温度制度不同，一般为600-920℃。
合金熔炼：通过中频感应电炉或非自然电炉在抽真空，氨气保护条件下进行合金熔炼得到微晶合金，在水冷模中浇铸得到柱状晶的合金锭(熔炼温度1320-1500℃)
合金制粉：粗碎、中碎均用N2气保护，在鄂式破碎机带筛球磨机中碎到1.5-0.5μm，再进入气流粉碎机、粒度为3-5.5μm细粉(或用汽油、酒精、苯保护下球磨到3-5.5μm细粉)
磁场中成型：上述粉末在装有大于9000高斯的磁场中取向后，径1-8T/cm2压力压机中压成毛坯。
烧结：成型后的毛坯在真空热处理炉中烧结、烧结温度1080-1320℃，保温1-3小时。
时效：在450℃-920℃时效1-3小时后急冷到室温。
后加工：按用户要求磨加工成用户所需形状。
磁化：在磁化场大于20000高斯的磁场中对加工件磁化。
检测：测量剩磁(Br)矫顽力(iHc、bHe)，最大磁能积(BH)max等各种磁参数。
本发明的另一目的就在于将用上述工艺过程中制备的永磁体经检测达不到所要求的磁性的废磁体再制成符合要求的磁体。此目的是通过下述技术现实的：先熔炼出添加相，添加相配方为Nd100-xFexB(X=20-50)，将此添加相和废磁体混合返回熔炼炉中单独熔炼或和新料混合熔炼，然后再制粉，在磁场中成型→高温烧结→时效→后加工→磁化。
此产品将氧限制在100-6000PPM范围。废磁体磁性再生产品氧限制在150-7000PPM，用本发明的工艺可以制备出用户所需要的各种牌号的永磁体产品，如高磁能积牌号，最大磁能积(BH)max=270-440KJ/m3，高矫顽力牌号：内禀矫顽力为876-1995KA/m，高居里温度牌号：Tc=400-550℃，剩磁的温度系数α(Br)≤0.05％/℃使用温度高于150℃或200℃-250℃的永磁体。
以下用非限定实施例更具体，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，本发明的保护范围由权利要求书来决定。
实例1
从稀土金属中选择钕(Nd)与镝(Dy)铽(Tb)与铁(Fe)铝(AL)铌(Nb)钴(Co)和硼(B)在中频感应炉中熔炼(Ar气保护)在水冷模中浇铸成锭，其成份以原子组成表示为：
Nd10·2Dy1.5Tb1.3Fe75.2AL0.2Nb2Co3.5B6.1，上述合金锭在N2气保护下粗粹，中碎到0.5-1.5mm，进入气流磨，磨到4.5-5.3μm，在12000GS磁场中成型，成型后的毛坯装入热处理炉，在真空条件下升温到1113℃烧结2小时，在600-900℃时效2时小，降到室温，出炉，磨加工，在21000Gs磁场下磁化，样品测量。其磁性能：剩余磁感Br=1.32T，内禀矫顽力Hc=956KA/m，最大磁能积(BH)max=326KJ/m3。
实例2
从稀土金属中选取钕(Nd)镝(Dy)与铁(Fe)铌(Nb)镓(Ga)钒(V)铝(AL)硼(B)，在中频感应炉中熔炼(Ar气保护)，在水冷模中浇铸成锭，其成份以原子组成表示为：Nd11.2Dy2.3Fe75.7AL0.3Nb1.5Ga2V0.5B6.5此合金锭经鄂式破碎机，带筛球磨机，在N2气保护下破碎到1-0.5mm，将此合金粉送入气流磨，磨到4.5-5.4μm，在12000高斯磁场中成型，成型后的毛坯装入热处理炉，在1110℃真空烧结2小时，在620-900℃时效1.5时，降到室温出炉进行磨加工，在21000Gs磁场下磁化，样品测量，其磁性能为：剩余磁感：Br=1.29T，内禀矫顽力iHc=984KA/m，最大磁能积(BH)max=318kJ/m3。
实例3
选取金属钕(Nd)，镨(Pr)，镝(Dy)与铁(Fe)铝(AL)硼(B)新配制的合金锭(Nd80Fe19B)，废磁体一齐加入熔炼坩锅中，在中频感应炉中熔炼(Ar气保护)，在水冷模中浇铸成锭，其成份以原子组成表示为：
Nd10.2Dy3.1Pr1.2Fe78.5AL0.8B6.2上述合金锭经鄂式破碎机、带筛球磨机、在N2气保护下破碎到0.5-1mm，将此合金粉送入气流磨，磨剂4.5-5.5μm，在大于12000高斯磁场中成型，成型后的毛坯装入热处理炉，在1115℃真空烧结2小时，在620-900℃时效2小时，降到室温出炉，进行磨加工，在21000高斯磁场下磁化，样品测量。
其磁性能为：剩余磁感Br=1.26T。内禀矫顽力iHc=945KA/m，最大磁能积(BH)max=294KJ/m3。
Claims (8)
1．一种金属实收率高、性能优异的稀土-铁-硼永磁材料，该材料组成为11at％-17at％的R(该R代表至少一种稀土元素)，5at％-8at％的B,7000ppm或更少的氧(O2),Fe(一部分Fe可被Al,Co,Nb,Ta,Ga,w,Mo,V,Cr一种或两种以上元素取代)和不可避免的杂质，构成R-Fe-B-O-M，该材料含90％或更多的四方结构的R2Fe14B主相，(即磁性相)，含少量的一维无公度的Nd1+εFe4B4(ε=0.1-0.3)富硼相和面心立方的富Nd相和极少量的NdFe2Oy(y=0.2-0.4)，该配方的原材料经中频感应炉熔炼成合金锭，制粉，磁场中成型、烧洁、时效，磁化。为了得到实收率高的材料是将制备工艺中出现的废磁体配以Nd100-xFexB(X=20～50)添加相，配比新料返回熔炼工艺中和生产料熔炼或单独熔炼，制粉、磁场中成型、烧结，时效冷却到室温，加工，磁化。
2．按照权利要求1所述的实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是，所说的R至少一种选择Nd或Pr或Nd、Pr富集混合稀土，其含量不可少于R总量的60％(重量百分数)
3．按照权利要求1所述的实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是，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B总量的30wt％。
4．按照权利要求1所述的实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是：合金中的Fe可由至少一种M元素替代，其替代量不得大于如下规定值：
6at％AL,50at％Co,6at％Nb,8.5at％Ta,8.2at％V,10at％Zr,
5.6at％Ti,6.5at％Cr,6.5at％Ga,9.5at％Mo,8at％W
5．按照权利要求1所述的实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是采用如下新工艺：配方→熔炼→制粉(N2气保护下粗碎后气流磨细碎的干法制粉，和N2气保护下粗碎，中碎后进入有机溶剂(汽油、醚、酒精、苯)保护下球磨的湿法制粉→磁场中成型→烧结→时效→加工→磁化→产品。废磁体，磁性再生的的新工艺是先熔炼出添加相，添加相配方为Nd100-xFexB(X=20-50)将此添加相和废磁体混合返回熔炼炉中单独熔炼或和新料混合熔炼，然后再制粉，在磁场中成型，高温烧结、时效、加工、磁化。
6．按照权利要求1所述的金属实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是：废磁体磁性再生工艺在添加相和废磁体混合时，由于废磁材料比较复杂，需寻找合适的添加相Nd100-xFexB(X=20-50)，的具体成分故将添加相从10％到80％以优选法方法(重量百分数)经上述工艺选出一种性能合格的配比再加工大批的料。
7．按照权利要求1所述的金属实收率高，性能优的稀土-铁-硼永磁材料其特征是：废磁体再回收时必须将外表氧化层用有机溶剂清洗干净，将有磁性的废料进行热退磁处理再按上述工艺加工。
8．按照权利要求1所述的金属实收率高，性能优的稀土-铁-硼永碰材料其特征是：烧结工艺中，在真空条件下，可以快升温到烧结温度，但必须放掉毛坯中排出的废气；时效可以使矫顽力提高一倍，不同配方，时效温度制度不同，一般为600-920℃。
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| CN108097901A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-01 | 廊坊京磁精密材料有限公司 | 提高甩带过程合金收得率的方法 |
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1998
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