專利名稱：稀土類各向異性磁粉的制備方法以及磁粉和磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域，尤其涉及一種稀土類各向異性磁粉的制備方法以及磁粉和磁體。
背景技術(shù)：
近年來，各種磁性材料在電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電子產(chǎn)品小型化、輕薄化和高性能化的發(fā)展需求，磁性材料的形狀和性能成為電子產(chǎn)品選用磁性材料(該磁性材料可以包括磁粉、磁體、磁片等現(xiàn)有技術(shù)中的常見磁性 材料)的首要考慮因素。在諸多磁性材料中，稀土類各向異性磁性材料具備較好的形狀優(yōu)勢(shì)和突出的性能優(yōu)勢(shì)，因此稀土類各向異性磁性材料成為制造電子產(chǎn)品的首選磁性材料。目前，現(xiàn)有稀土類各向異性磁性材料大多是采用HDDR工藝(其中的HDDR是Hydrogenation-Decomposition-Desorption-Recombination 的縮寫，譯為吸氫-歧化-脫氫-再復(fù)合；也就是說，HDDR過程依次包括吸氫、歧化、脫氫、再復(fù)合這四個(gè)過程)制備而成。按照現(xiàn)有HDDR工藝，在制備出稀土類母合金后，將該稀土類母合金置入500°C 1000°C的氫環(huán)境(所述的氫環(huán)境是指充滿氫氣的加工環(huán)境或者充滿氫氣與惰性氣體混合氣體的加工環(huán)境)中進(jìn)行“吸氫-歧化”反應(yīng)，再進(jìn)行“脫氫-再復(fù)合”反應(yīng)，冷卻后即可制得稀土類各向異性磁粉；在該HDDR工藝過程中，稀土類母合金在特定的溫度和氫分壓(所述的氫分壓是指稀土類母合金在氫環(huán)境中所受到的氫氣的壓力)的作用下，使原始大晶粒細(xì)化為眾多小晶粒，并使這些新生成的小晶粒沿易磁化軸方向一致排列，從而使最終獲得的磁粉具備各向異性。在本領(lǐng)域中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常根據(jù)氫分壓調(diào)控方法的不同來對(duì)現(xiàn)有HDDR工藝進(jìn)行劃分，并對(duì)每個(gè)HDDR工藝冠以一個(gè)不同的前綴，例如現(xiàn)有的HDDR工藝可以包括三菱金屬株式會(huì)社的c-HDDR工藝、住友特殊金屬株式會(huì)社的v-HDDR工藝以及愛知制鋼株式會(huì)社的d-HDDR工藝?，F(xiàn)有這幾種HDDR工藝在進(jìn)行實(shí)際操作過程中，“吸氫-歧化”反應(yīng)、“脫氫-再復(fù)合”反應(yīng)等各個(gè)反應(yīng)階段的氫分壓基本上都處于一個(gè)恒定值，盡管每種HDDR工藝所采用的這個(gè)恒定值可能有所不同；但是發(fā)明人在完成本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)這種在HDDR工藝的各個(gè)反應(yīng)階段中將氫分壓維持在恒定值的做法不僅會(huì)使反應(yīng)速率隨時(shí)間的延長而逐漸減緩，而且會(huì)造成合金原料內(nèi)外反應(yīng)速率不一致、導(dǎo)致磁粉的性能不均一，除此之外還會(huì)使退磁曲線的方形度不佳，進(jìn)而降低磁粉的磁性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種稀土類各向異性磁粉的制備方法以及磁粉和磁體，不僅能夠縮短現(xiàn)有HDDR工藝的制備時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，而且能夠使磁粉的退磁曲線具有一個(gè)很好的方形度，進(jìn)而提升了磁粉的磁性能，使其滿足電子產(chǎn)品“小型化、輕薄化、高性能化”的發(fā)展需求。本發(fā)明實(shí)施例是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
—種稀土類各向異性磁粉的制備方法，包括制備稀土母合金的工序以及對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序；所述對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序包括以下步驟低溫氫化的步驟將稀土母合金置于氫分壓為O. 05 O. 3MPa的氫環(huán)境中，并在25°C 600°C保持O. 5 3小時(shí)，從而完成低溫氫化的步驟；高溫吸氫-歧化的步驟在低溫氫化的步驟完成后，對(duì)氫環(huán)境中的稀土母合金加熱升溫，升溫期間將氫分壓調(diào)整并維持在10 30kPa ;當(dāng)稀土母合金的溫度達(dá)到760°C 860°C時(shí)，以每分鐘O. I I. OkPa的速率使氫分壓持續(xù)增壓I 2小時(shí)；當(dāng)稀土母合金吸氫飽和后，將氫分壓調(diào)整為IOOkPa,然后維持I 2小時(shí), 從而完成高溫吸氫-歧化的步驟；緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟高溫吸氫-歧化的步驟完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并將該氫環(huán)境中的氫分壓調(diào)整為5 IOkPa,然后以每分鐘O. I O. 5kPa的速率對(duì)氫分壓持續(xù)降壓O. 5小時(shí)，從而完成緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟；快速徹底脫氫的步驟緩慢脫氫-再復(fù)合工序完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并迅速將氫環(huán)境中的稀土母合金所受到的氫分壓調(diào)整到不超過I. OPa，然后迅速冷卻至50°C以下，從而完成快速徹底脫氫的步驟，即完成HDDR處理的工序。優(yōu)選地，在對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序之前，該制備方法還包括以下步驟均勻化熱處理的步驟將制備好的稀土母合金置于真空或者惰性氣體中，并在1050°C 1160°C的溫度范圍內(nèi)保溫10 40小時(shí)，從而完成均勻化熱處理的步驟；粗碎的步驟在均勻化熱處理的步驟完成后，將經(jīng)過均勻化熱處理的稀土母合金置于真空或者惰性氣體的保護(hù)下，破碎成I 10毫米的稀土母合金粗碎顆粒；在對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序中，對(duì)稀土母合金粗碎顆粒進(jìn)行HDDR處理。優(yōu)選地，在完成對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序之后，該制備方法還包括以下步驟細(xì)碎的步驟將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金在真空或者惰性氣體中進(jìn)行細(xì)碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品質(zhì)的稀土類各向異性磁粉。優(yōu)選地，在細(xì)碎的步驟中，將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金粉碎成粒度為45 150微米的稀土類各向異性磁粉。優(yōu)選地，在低溫氫化的步驟中，將稀土母合金置于氫分壓為O. I O. 2MPa的氫環(huán)境中，并在200°C 300°C下保持I 2小時(shí)，從而完成低溫氫化的步驟。優(yōu)選地，在稀土母合金進(jìn)行低溫氫化的過程中，連續(xù)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者按照一定的時(shí)間間隔翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者隨機(jī)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金。優(yōu)選地，在低溫氫化的步驟完成后，將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行高溫吸氫-歧化的步驟；和/ 或，在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟完成后，將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行快速徹底脫氫的步驟。優(yōu)選地，所述制備稀土母合金的工序包括以下步驟
配備原料的步驟按照分子式NdxFehnvCoyBzMv配備原料；其中，Nd為釹元素，F(xiàn)e為鐵元素，Co為鈷元素，B為硼元素，M為鎵元素、鈮元素、鋯元素、銅元素、鋁元素、釩元素、鈦元素、鑰元素、硅元素、錳元素中的至少一種；所述的X、y、z、V分別表示Nd、Co、B、M占總體的重量百分?jǐn)?shù),它們分別滿足如下條件27. Owt%^ X ^ 30. Owt %, Owt % ^ y ^ 6. Owt %, O. 95wt % ^ z ^ I. 05wt %, O. Iwt % ^ v ^ I. Owt % ；除了 Nd、Co、B、M外，余量均為Fe ；熔煉合金的步驟將配備好的各原料熔煉成稀土 母合金。一種稀土類各向異性磁粉，該磁粉由上述技術(shù)方案中所述的稀土類各向異性磁粉的制備方法制備而成。一種稀土類各向異性磁體，該磁體以上述技術(shù)方案中所述的稀土類各向異性磁粉為原料加工而成。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中通過在高溫吸氫-歧化的步驟中以每分鐘O. I I. OkPa的速率連續(xù)提升稀土母合金所受到的氫分壓，并且在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟中以每分鐘O. I O. 5kPa的速率連續(xù)降低稀土母合金所受到的氫分壓，從而縮短了現(xiàn)有HDDR工藝的加工時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率，并且使合金原料內(nèi)外各部位的反應(yīng)速率基本一致，進(jìn)而使磁粉的退磁曲線具有一個(gè)很好的方形度，提升了磁粉的磁性能，并且使所制備出的磁粉能夠滿足電子產(chǎn)品小型化、輕薄化、高性能化的需求；此外，本發(fā)明實(shí)施例中通過在高溫吸氫-歧化的步驟之前設(shè)置低溫氫化的步驟，使稀土母合金在對(duì)反應(yīng)溫度不敏感的低溫氫化工序中提前吸氫并釋放一部分熱量，從而降低了高溫吸氫-歧化工序中的吸氫量，并且減少了此過程中所釋放的熱量，進(jìn)而有效避免了 “吸氫-歧化”反應(yīng)中集中放熱所帶來的劇烈溫度波動(dòng)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法的流程示意圖一；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法的流程示意圖二 ；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法的技術(shù)參數(shù)變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。首先需要說明的是，本申請(qǐng)文件中所述的“wt%”表示重量百分?jǐn)?shù)；本發(fā)明實(shí)施例提供了一種稀土類各向異性磁粉的制備方法、一種應(yīng)用該制備方法所制得的稀土類各向異性磁粉以及應(yīng)用該磁粉的稀土類各向異性磁體；下面將分別對(duì)三者進(jìn)行詳細(xì)描述。(一)稀土類各向異性磁粉的制備方法如圖I和圖2所示，一種稀土類各向異性磁粉的制備方法，該制備方法可以適用于各種采用現(xiàn)有HDDR工藝所制得的磁粉，但優(yōu)選適用于稀土 -鐵-硼系各向異性磁粉；該制備方法包括制備稀土母合金的工序以及對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序；所述對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序具體可以包括以下步驟
(I)低溫氫化的步驟將稀土母合金置于氫分壓為O. 05 O. 3MPa的氫環(huán)境中，并在25°C 600°C保持O. 5 3小時(shí)，從而完成低溫氫化的步驟。其中，相應(yīng)的稀土母合金可以為合金鑄錠(例如該合金鑄錠可以為厚度在5 15mm之間的合金鑄錠)或合金速凝鑄片(例如該合金速凝鑄片可以為厚度是O. 3±0. 05mm的合金速凝鑄片)，也可以是經(jīng)過粗碎處理后的合金粗碎顆粒(例如該合金粗碎顆粒的粒度可以在I 10毫米之間)，但在實(shí)際應(yīng)用中最好為合金粗碎顆粒，因?yàn)楹辖鸫炙轭w粒能夠更加迅速地完成HDDR處理工序中的吸氫過程和脫氫過程。具體地，該步驟可以在25°C 600°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，但這一溫度范圍的下限值(即25°C)并不是固定的，它可以隨著氫分壓的高低而發(fā)生變化，氫分壓越高則這一溫度范圍的下限值可以越低；在該步驟中，氫環(huán)境中的氫分壓其實(shí)并無特別限制，但從實(shí)際操作的難易程度和對(duì)產(chǎn)品性能的影響來看，氫分壓優(yōu)選在O. 05 O. 3MPa范圍內(nèi)，最好在O. I O. 2MPa范圍內(nèi)，因?yàn)槿魵浞謮旱陀贠. 05MPa,則合金吸氫很慢、生產(chǎn)效率低；若氫分壓高于
O.3MPa，則不僅不易保證生產(chǎn)安全性，而且從經(jīng)濟(jì)成本上考慮也不劃算。在實(shí)際應(yīng)用中，該低溫氫化步驟的最佳實(shí)施方案是將稀土母合金置于氫分壓為O. I O. 2MPa的氫環(huán)境中，并在200°C 300°C下保持I 2小時(shí)，從而使稀土母合金充分吸氫，并完成低溫氫化的過程。進(jìn)一步地，以稀土-鐵-硼系各向異性磁粉為例，在該低溫氫化的步驟中，主要發(fā)生了如下化學(xué)反應(yīng)=R2Fe14B1 — R2Fe14B1Hx0該低溫氫化的步驟可以使稀土母合金在對(duì)反應(yīng)溫度不敏感的低溫氫化工序中提前吸氫并釋放一部分熱量，從而降低了高溫吸氫-歧化工序中的吸氫量，并且減少了此過程中所釋放的熱量，進(jìn)而有效避免了高溫吸氫-歧化步驟中因集中放熱而造成的劇烈溫度波動(dòng)。為了使稀土母合金在后續(xù)的高溫吸氫-歧化步驟中能夠平穩(wěn)進(jìn)行反應(yīng)，并且為最終的細(xì)碎步驟創(chuàng)造更好的細(xì)碎條件，因此在本步驟的低溫氫化過程中，可以連續(xù)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者按照一定的時(shí)間間隔翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者隨機(jī)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，從而使稀土母合金能夠充分吸氫，并且使稀土母合金的粒度進(jìn)一步細(xì)化。(2)高溫吸氫-歧化的步驟在低溫氫化的步驟完成后，對(duì)氫環(huán)境中的稀土母合金加熱升溫，升溫期間將氫分壓調(diào)整并維持在10 30kPa ;當(dāng)稀土母合金的溫度達(dá)到760V 860°C時(shí)，以每分鐘O. I I. OkPa的速率使氫分壓持續(xù)增壓I 2小時(shí)；當(dāng)稀土母合金吸氫飽和后，將氫分壓調(diào)整為IOOkPa,然后維持I 2小時(shí),從而完成高溫吸氫-歧化的步驟。其中，在實(shí)際操作中，該步驟通常在真空熱處理爐中進(jìn)行，因此可以通過以下的方法確認(rèn)稀土母合金是否吸氫飽和關(guān)閉進(jìn)氫閥門，如果真空熱處理爐內(nèi)的氫分壓不再下降，則表明真空熱處理爐內(nèi)的稀土母合金停止吸氫，即稀土母合金已經(jīng)吸氫飽和。在進(jìn)行一定次數(shù)的實(shí)驗(yàn)后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以大致確定出不同稀土母合金吸氫飽和所需的時(shí)間，此時(shí)可通過上述方法進(jìn)行確認(rèn)，如果稀土母合金尚未吸氫飽和，則可以打開進(jìn)氫閥門，使稀土母合金繼續(xù)吸氫，直至達(dá)到吸氫飽和。具體地，在低溫氫化的步驟完成后，可以將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行高溫吸氫-歧化的步驟；在實(shí)際生產(chǎn)中，低溫氫化的步驟與高溫吸氫-歧化的步驟可以連續(xù)進(jìn)行，也可以不連續(xù)進(jìn)行，例如可以對(duì)幾批經(jīng)過低溫氫化步驟處理的產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行高溫吸氫-歧化處理，從而可以大幅提高整個(gè)生產(chǎn)線的批處理能力。進(jìn)一步地，以稀土 -鐵-硼系各向異性磁 粉為例，在該高溫吸氫-歧化的步驟中，主要發(fā)生了如下化學(xué)反應(yīng)=R2Fe14B1Hj^RHJFe⑶一RH2+Fe+Fe2B。高溫吸氫-歧化反應(yīng)實(shí)質(zhì)為一種“氣相-固相”化學(xué)反應(yīng)，氣相為氫氣，固相主要為低溫吸氫工序生成的Nd2Fe14BHx ；在該固相Nd2Fe14BHx上含有一些因吸氫膨脹而形成的由外到內(nèi)的微裂紋，在這些微裂紋的附近區(qū)域以及在該固相Nd2Fe14BHx的顆粒表面氫的濃度較高，而在距離這些微裂紋以及所述顆粒表面較遠(yuǎn)的區(qū)域氫的濃度較低，這樣使該固相Nd2Fe14BHx上的氫濃度呈梯度分布。在該高溫吸氫-歧化步驟中，化學(xué)反應(yīng)速率與合金成分、氫的物理吸附、氫的濃度分布、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間均有關(guān)系；在合金成分、固相顆粒大小和反應(yīng)溫度確定的情況下，高溫吸氫-歧化步驟的化學(xué)反應(yīng)速率主要取決于固相顆粒中氫的濃度分布。固相顆粒的不同部位發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，氫的濃度差別越小，則形成的顯微組織越均勻，最終獲得的磁粉顆粒的矯頑力越一致，磁粉退磁曲線的方形度越好、最大磁能積也更加卓越。本發(fā)明的高溫吸氫-歧化步驟中，根據(jù)歧化反應(yīng)時(shí)間的延續(xù)而自動(dòng)調(diào)高固相顆粒外部的氫分壓，以使固相顆粒中的各個(gè)部位在發(fā)生歧化反應(yīng)時(shí)的氫濃度適宜并且基本一致，從而最終獲得磁性能高度一致的聞品質(zhì)磁粉。(3)緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟高溫吸氫-歧化的步驟完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并將該氫環(huán)境中的氫分壓調(diào)整為5 IOkPa,然后以每分鐘O. I O. 5kPa的速率對(duì)氫分壓持續(xù)降壓O. 5小時(shí)，從而完成緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟。具體地，以稀土 -鐵-硼系各向異性磁粉為例，在該緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟中，主要發(fā)生了如下化學(xué)反應(yīng)=RHdFdFe2B-R2Fe14B1HJH2 ;該緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟是獲得高磁晶各向異性的必要條件。該緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟中，固相Nd2Fe14BHx所面臨的情況剛好與高溫吸氫-歧化的步驟中的情況相反；固相Nd2Fe14BHx上的微裂紋的附近區(qū)域以及在該固相Nd2Fe14BHx的顆粒表面氫的濃度低，緩慢脫氫-再復(fù)合反應(yīng)得以快速、徹底地進(jìn)行，最終這些部位形成的磁晶具備高矯頑力和低各向異性的特點(diǎn)；與之相反，遠(yuǎn)離這些微裂紋以及顆粒表面的區(qū)域氫的濃度高，緩慢脫氫-再復(fù)合反應(yīng)緩慢甚或不徹底，最終這些部位形成的磁晶表現(xiàn)出低矯頑力和高各向異性(或者矯頑力和各向異性均低)的特點(diǎn)。本發(fā)明的緩慢脫氫-再復(fù)合步驟中，根據(jù)緩慢脫氫反應(yīng)時(shí)間的延續(xù)而自動(dòng)降低固相顆粒外部的氫分壓，以使固相顆粒中的各個(gè)部位在發(fā)生緩慢脫氫反應(yīng)時(shí)的氫濃度適宜并且基本一致，從而最終獲得磁性能聞度一致的聞品質(zhì)磁粉。(4)快速徹底脫氫的步驟緩慢脫氫-再復(fù)合工序完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并迅速將氫環(huán)境中的稀土母合金所受到的氫分壓調(diào)整到不超過I. OPa，然后迅速冷卻至50°C以下，從而完成快速徹底脫氫的步驟，即完成HDDR處理的工序。其中，在該快速徹底脫氫的步驟中，需要迅速將氫環(huán)境中的稀土母合金所受到的氫分壓調(diào)整到不超過I. OPa，其原因在于，如果在該快速徹底脫氫的步驟完成時(shí)，氫分壓高于I. OPa或該步驟耗時(shí)過長，則最終獲得的磁粉磁性能很低。具體地，以稀土-鐵-硼系各向異性磁粉為例，在該快速徹底脫氫的步驟中，主要發(fā)生了如下化學(xué)反應(yīng)=R2Fe14B1HxWR2Fe14BJHy在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟完成后，可以將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行快速徹底脫氫的步驟；在實(shí)際生產(chǎn)中，緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟與快速徹底脫氫的步驟可以連續(xù)進(jìn)行，也可以不連續(xù)進(jìn)行，例如可以對(duì)幾批經(jīng)過緩慢脫氫-再復(fù)合步驟處理的產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行快速徹底脫氫處理，從而可以大幅提高整個(gè)生產(chǎn)線的批處理能力。除了上述技術(shù)方案外，為了使本發(fā)明所提 供的稀土類各向異性磁粉的制備方法能夠制備出性能更加突出的磁粉，并且提升本發(fā)明中HDDR處理的加工速率，本發(fā)明在具體實(shí)施過程中還可以包括以下項(xiàng)目中的至少一項(xiàng)(I)在對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序之前，該制備方法還可以包括以下步驟①均勻化熱處理的步驟將制備好的稀土母合金置于真空或者惰性氣體中，并在1050°C 1160°C的溫度范圍內(nèi)保溫10 40小時(shí)，從而完成均勻化熱處理的步驟。其中，均勻化熱處理可以在1000°C 1200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，但在實(shí)際應(yīng)用中最好在1050°C 1160°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行均勻化熱處理；若加工溫度低于1000°C，則均勻化熱處理的加工時(shí)間勢(shì)必延長，生產(chǎn)率勢(shì)必大大降低；若加工溫度高于1200°C，則稀土母合金內(nèi)的晶粒會(huì)異常長大、甚至發(fā)生熔化現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)降低最終所制備磁粉的磁性能；因此為兼顧磁粉性能和生產(chǎn)效率，在實(shí)際應(yīng)用中最好在1050°C 1160°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行均勻化熱處理。具體地，均勻化熱處理可以消除稀土母合金中的軟磁性相α-Fe (軟磁性相a-Fe的存在有兩個(gè)不良影響①降低主相R2Fel4B相的百分含量，進(jìn)而降低最終磁粉的性能
軟磁性相a-Fe的飽和磁化強(qiáng)度高，但矯頑力很低，因此軟磁性相a-Fe的含量越高最終磁粉的矯頑力越低)，并且使平均晶粒尺寸增大至預(yù)期值(稀土母合金中的平均晶粒尺寸越大，則最終磁粉顆粒中的眾多小晶粒沿易磁化軸方向一致排列的幾率越大，磁粉的各向異性化程度越高，磁性能也就越好；在本發(fā)明實(shí)施例的具體操作過程中，該“預(yù)期值”可以設(shè)置為100 μ m左右)，進(jìn)而可以提高后續(xù)HDDR工藝所制備出磁粉的磁性能。在此過程中，為了防止稀土母合金被氧化，制備好的稀土母合金應(yīng)當(dāng)置于真空或者惰性氣體中，并在真空或者惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行均勻化熱處理。當(dāng)稀土母合金在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行均勻化熱處理時(shí)，惰性氣體的壓力可以是正壓，也可以是負(fù)壓；若為負(fù)壓，則負(fù)壓程度應(yīng)以構(gòu)成合金成分的化學(xué)元素不從合金錠表面蒸發(fā)出來為限，以免導(dǎo)致合金錠局部成分發(fā)生改變；若為正壓，則出于成本和設(shè)備壽命方面的考慮，惰性氣體的正壓應(yīng)以O(shè). I O. 3MPa為宜。②粗碎的步驟在均勻化熱處理的步驟完成后，將經(jīng)過均勻化熱處理的稀土母合金置于真空或者惰性氣體的保護(hù)下，破碎成I 10毫米的稀土母合金粗碎顆粒。其中，將經(jīng)過均勻化熱處理的稀土母合金破碎成I 10毫米的粗碎顆?？梢圆捎矛F(xiàn)有技術(shù)中已有的破碎方法和破碎設(shè)備來完成，例如采用現(xiàn)有技術(shù)中的鄂式破碎機(jī)、盤磨機(jī)、球磨機(jī)等設(shè)備進(jìn)行破碎；但為了防止稀土母合金被氧化，本步驟的粗碎過程最好在真空或惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行。具體地，后續(xù)的HDDR處理工序可以直接以未破碎的稀土母合金為原料，也可以以經(jīng)過本步驟粗碎后的稀土母合金為原料；如果以未破碎的稀土母合金為原料，則不會(huì)存在粗碎過程中稀土母合金被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，但后續(xù)HDDR處理工序中的吸氫處理過程和脫氫處理過程卻需要更長時(shí)間；如果以粗碎后的稀土母合金為原料，則后續(xù)HDDR處理工序中吸氫處理過程和脫氫處理過程能夠較快完成，但存在稀土母合金被氧化的風(fēng)險(xiǎn)。由于在真空或惰性氣體的保護(hù)下，稀土母合金的氧化過程會(huì)得到有效抑制，因此在實(shí)際應(yīng)用中最好在真空或惰性氣體的保護(hù)下將經(jīng)過均勻化熱處理的稀土母合金破碎成I 10毫米的粗碎顆粒，再以該稀土母合金粗碎顆粒為原料進(jìn)行HDDR處理，從而不僅能夠提升HDDR處理工序的生產(chǎn)效率，而且能夠有效避免稀土母合金在粗碎過程中被氧化的風(fēng)險(xiǎn)。(2)在完成對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序之后，該制備方法可包括以下步驟 細(xì)碎的步驟將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金在真空或者惰性氣體中進(jìn)行細(xì)碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品質(zhì)的稀土類各向異性磁粉。其中，本步驟的細(xì)碎過程可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的細(xì)碎、球磨方法，并采用現(xiàn)有的細(xì)碎、球磨設(shè)備來完成，例如采用現(xiàn)有技術(shù)中的帶篩球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)等設(shè)備進(jìn)行破碎；但為了防止稀土母合金被氧化，本步驟的細(xì)碎過程最好在真空或惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行。具體地，稀土母合金經(jīng)過HDDR處理后即為稀土磁性材料，但是由于這種稀土磁性材料不僅顆粒大、粒度分布范圍寬，而且存在易磁化方向不同的若干顆粒粘連在一起的問題，因此該稀土磁性材料潛在的磁性能無法充分發(fā)揮，需要對(duì)其進(jìn)行粉碎和粒度調(diào)整后才能得到磁性能充分發(fā)揮的稀土各向異性磁粉。在本步驟的細(xì)碎過程中，可以將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金粉碎成粒度不大于180微米的磁粉，但最好細(xì)碎成粒度在45 150微米之間的磁粉，因?yàn)楫?dāng)磁粉粒度小于45微米時(shí)，比表面積增大、磁粉易于氧化，并且晶粒缺陷增多，可能會(huì)導(dǎo)致磁粉矯頑力的明顯下降；而磁粉粒度大于150微米時(shí)，易磁化方向不同的若干顆粒粘連在一起的問題加重，可能會(huì)導(dǎo)致磁粉剩磁明顯下降。(3)制備稀土母合金的工序最好采用如下的步驟①配備原料的步驟，按照分子式NdxFehnvCoyBzMv配備原料；其中，Nd為釹元素，F(xiàn)e為鐵元素，Co為鈷元素，B為硼元素，M為鎵元素(Ga)、鈮元素(Nb)、鋯元素(Zr)、銅元素(Cu)、鋁元素(Al)、釩元素(V)、鈦元素(Ti)、鑰元素(Mo)、硅元素(Si)、錳元素(Mn)中的至少一種；所述的X、y、z、V分別表示Nd、Co、B、M占總體的重量百分?jǐn)?shù)，它們分別滿足如下條件27. Owt % ^ X ^ 30. Owt %, Owt % ^ y ^ 6. Owt %,O. 95wt%^ z^l. 05wt%, O. Iwt % ^ v ^ I. Owt % ;除了 Nd、Co、B、M 外，余量均為 Fe ；具體地，本發(fā)明實(shí)施例所提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法最適合應(yīng)用于按照以上原料配比方案所制備出的稀土-鐵-硼系磁粉的稀土母合金。當(dāng)將本發(fā)明所提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法應(yīng)用在制備以上原料配比方案的稀土-鐵-硼系磁粉時(shí)，其具體步驟可以如圖2所示。②熔煉合金的步驟，將配備好的各原料熔煉成稀土母合金。具體地，相應(yīng)的稀土母合金可以是采用現(xiàn)有技術(shù)中的熔煉方法制備而成的合金鑄錠(合金鑄錠的厚度5 15mm)或合金速凝鑄片(合金速凝鑄片的厚度0. 3±0. 05mm)，但從微觀組織的成分均勻性和后續(xù)的均勻化熱處理來考慮，稀土母合金最好是合金速凝鑄片。需要說明的是，由于本領(lǐng)域中通常根據(jù)氫分壓調(diào)控方法的不同而對(duì)不同的HDDR工藝冠以一個(gè)不同的前綴，因此在本申請(qǐng)文件中將本發(fā)明上述技術(shù)方案中所述的HDDR工藝稱之為 s-HDDR工藝，其中的“s”是Stepless pressure regulating technology 的簡(jiǎn)寫，譯為無級(jí)調(diào)壓技術(shù)，那么該s-HDDR工藝就表示基于無級(jí)調(diào)壓技術(shù)的HDDR工藝。(二)應(yīng)用該制備方法所制得的稀土類各向異性磁粉
—種稀土類各向異性磁粉，該磁粉由上述技術(shù)方案中所述的稀土類各向異性磁粉的制備方法制備而成。(三)應(yīng)用該磁粉的稀土類各向異性磁體一種稀土類各向異性磁體，該磁體以上述技術(shù)方案所述的稀土類各向異性磁粉為原料加工而成。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例所提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法通過在高溫吸氫-歧化的步驟中以每分鐘O. I I. OkPa的速率連續(xù)提升稀土母合金所受到的氫分壓，并且在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟中以每分鐘O. I O. 5kPa的速率連續(xù)降低稀土母合金所受到的氫分壓，從而縮短了現(xiàn)有HDDR工藝的制備時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率，并且使合金原料內(nèi)外各部位的反應(yīng)速率基本一致，進(jìn)而使磁粉的退磁曲線具有一個(gè)很好的方形度，提升了磁粉的磁性能；同時(shí)，該制備方法本發(fā)明實(shí)施例中通過在高溫吸氫-歧化的步驟之前設(shè)置低溫氫化的步驟，使稀土母合金在對(duì)反應(yīng)溫度不敏感的低溫氫化工序中提前吸氫并釋放一部分熱量，從而降低了高溫吸氫-歧化工序中的吸氫量，并且減少了此過程中所釋放的熱量，進(jìn)而有效避免了 “吸氫-歧化”反應(yīng)中集中放熱所帶來的劇烈溫度波動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的稀土類各向異性磁粉采用了上述技術(shù)方案中所述的制備方法制備而成，而本發(fā)明實(shí)施例所提供的各向異性磁體采用了上述技術(shù)方案中所述的稀土類各向異性磁粉為原料加工而成，因此本發(fā)明實(shí)施例所提供的稀土類各向異性磁粉和稀土類各向異性磁體具有突出的形狀優(yōu)勢(shì)和性能優(yōu)勢(shì)，其磁性能明顯高于現(xiàn)有技術(shù)中的磁性材料，完全能夠滿足電子產(chǎn)品“小型化、輕薄化、高性能化”的發(fā)展需求。為了更加清晰地表現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例所提供的稀土類各向異性磁粉的制備方法，下面列舉幾組對(duì)比實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)描述。眾所周知，在現(xiàn)有HDDR工藝中，工藝效果最好的是愛知制鋼株式會(huì)社的d_HDDR工藝，因此本申請(qǐng)文件中以d-HDDR工藝的幾組優(yōu)選實(shí)施例作為本申請(qǐng)的對(duì)比實(shí)施例進(jìn)行說明，具體可以如表I所示(表I中的實(shí)施例I 實(shí)施例7是采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉并澆鑄而成的成分為Nd28.^e7aciB1.)的磁粉；表I中的實(shí)施例I ’ 實(shí)施例7 ’是采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉并澆鑄而成的成分為Nd28.0Fe68.8CoLΛ.0Ga0.3Nb0.2Cu0.3A10.2(wt% )的磁粉)表I :
權(quán)利要求
1.一種稀土類各向異性磁粉的制備方法，包括制備稀土母合金的エ序以及對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的エ序；其特征在于，所述對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的エ序包括以下步驟 低溫氫化的步驟將稀土母合金置于氫分壓為0. 05 0. 3MPa的氫環(huán)境中，并在25°C 600°C保持0. 5 3小時(shí)，從而完成低溫氫化的步驟； 高溫吸氫-歧化的步驟在低溫氫化的步驟完成后，對(duì)氫環(huán)境中的稀土母合金加熱升溫，升溫期間將氫分壓調(diào)整并維持在10 30kPa ;當(dāng)稀土母合金的溫度達(dá)到760°C 860°C吋，以每分鐘0. I I. OkPa的速率使氫分壓持續(xù)增壓I 2小時(shí)；當(dāng)稀土母合金吸氫飽和后，將氫分壓調(diào)整為IOOkPa,然后維持I 2小時(shí),從而完成高溫吸氫-歧化的步驟； 緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟高溫吸氫-歧化的步驟完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并將該氫環(huán)境中的氫分壓調(diào)整為5 IOkPa,然后以每分鐘0. I 0.5kPa的速率對(duì)氫分壓持續(xù)降壓0. 5小吋，從而完成緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟； 快速徹底脫氫的步驟緩慢脫氫-再復(fù)合エ序完成后，將稀土母合金的溫度控制在760°C 860°C的范圍內(nèi)，并迅速將氫環(huán)境中的稀土母合金所受到的氫分壓調(diào)整到不超過1.OPa,然后迅速冷卻至50°C以下，從而完成快速徹底脫氫的步驟，即完成HDDR處理的エ序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的エ序之前，該制備方法還包括以下步驟 均勻化熱處理的步驟將制備好的稀土母合金置于真空或者惰性氣體中，并在1050°C 1160°C的溫度范圍內(nèi)保溫10 40小時(shí)，從而完成均勻化熱處理的步驟； 粗碎的步驟在均勻化熱處理的步驟完成后，將經(jīng)過均勻化熱處理的稀土母合金置于真空或者惰性氣體的保護(hù)下，破碎成I 10毫米的稀土母合金粗碎顆粒； 在對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的エ序中，對(duì)稀土母合金粗碎顆粒進(jìn)行HDDR處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在完成對(duì)該稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的エ序之后，該制備方法還包括以下步驟 細(xì)碎的步驟將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金在真空或者惰性氣體中進(jìn)行細(xì)碎，直至其粒度不大于180微米，即可制得高品質(zhì)的稀土類各向異性磁粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在細(xì)碎的步驟中，將經(jīng)過HDDR處理后的稀土母合金粉碎成粒度為45 150微米的稀土類各向異性磁粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，在低溫氫化的步驟中，將稀土母合金置于氫分壓為0. I 0. 2MPa的氫環(huán)境中，并在200°C 300°C下保持I 2小時(shí)，從而完成低溫氫化的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，在稀土母合金進(jìn)行低溫氫化的過程中，連續(xù)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者按照一定的時(shí)間間隔翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金，或者隨機(jī)翻轉(zhuǎn)攪拌稀土母合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，在低溫氫化的步驟完成后，將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行高溫吸氫-歧化的步驟； 和/或， 在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟完成后，將稀土母合金的溫度冷卻至50°C以下，再進(jìn)行快速徹底脫氫的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述制備稀土母合金的エ序包括以下步驟 配備原料的步驟按照分子式NdxFehnvCoyBzMv配備原料； 其中，Nd為釹元素，F(xiàn)e為鐵元素，Co為鈷元素，B為硼元素，M為鎵元素、銀元素、錯(cuò)元素、銅元素、鋁元素、釩元素、鈦元素、鑰元素、硅元素、錳元素中的至少ー種；所述的X、I、z、V分別表示Nd、Co、B、M占總體的重量百分?jǐn)?shù)，它們分別滿足如下條件27. Owt %^ X ^ 30. Owt %, Owt % ^ y ^ 6. Owt %, 0. 95wt % ^ z ^ I. 05wt %, 0. Iwt % ^ v ^ I. Owt % ；除了 Nd、Co、B、M外，余量均為Fe ； 熔煉合金的步驟將配備好的各原料熔煉成稀土母合金。
9.一種稀土類各向異性磁粉，其特征在于，該磁粉由權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的稀土類各向異性磁粉的制備方法制備而成。
10.一種稀土類各向異性磁體，其特征在于，該磁體以權(quán)利要求9中所述的稀土類各向異性磁粉為原料加工而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土類各向異性磁粉的制備方法以及磁粉和磁體，該制備方法的對(duì)稀土母合金進(jìn)行HDDR處理的工序包括低溫氫化的步驟、高溫吸氫-歧化的步驟、緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟以及快速徹底脫氫的步驟；本發(fā)明通過在高溫吸氫-歧化的步驟中以每分鐘0.1～1.0kPa的速率連續(xù)提升稀土母合金所受到的氫分壓，并且在緩慢脫氫-再復(fù)合的步驟中以每分鐘0.1～0.5kPa的速率連續(xù)降低稀土母合金所受到的氫分壓，從而縮短了現(xiàn)有HDDR工藝的加工時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率，并且使合金原料內(nèi)外各部位的反應(yīng)速率基本一致，進(jìn)而使磁粉的退磁曲線具有一個(gè)很好的方形度，提升了磁粉的磁性能，使制備出的磁粉能夠滿足電子產(chǎn)品小型化、輕薄化、高性能化的需求。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102768890SQ201210285690
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者劉冬, 廖有良, 王倩, 王明軍, 遲百強(qiáng), 鄒科 申請(qǐng)人:北礦磁材科技股份有限公司