一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，包含R2T14Q主相和晶界相，其中R代表稀土元素的一種以上,Pr、Nd、Dy是必含元素；T代表Fe、Co、Al、Mn，Q代表B、C和N；永磁鐵中Mn含量大于0.006wt%，小于0.049wt%；永磁鐵的制造方法包含合金熔煉、氫破碎、氣流磨制粉、磁場(chǎng)成型、真空燒結(jié)和時(shí)效工序；熔煉工序包含真空脫錳過(guò)程，脫錳過(guò)程控制溫度300-1500℃范圍。
【專利說(shuō)明】一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵及制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于永磁器件領(lǐng)域，特別是涉及一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵及制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 耐腐蝕、高性能永磁鐵是當(dāng)今世界廣泛使用的一種基礎(chǔ)電子元件和電器元件，主 要應(yīng)用于電腦、手機(jī)、電視、汽車、通訊、玩具、音響、自動(dòng)化設(shè)備、核磁共振成像等。隨著節(jié)能 和低碳經(jīng)濟(jì)的要求，高性能永磁鐵又開(kāi)始在節(jié)能家用電器、混合動(dòng)力汽車，風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域 應(yīng)用。
[0003] 2010年6月22日授權(quán)的美國(guó)專利7, 740, 715公開(kāi)了一種R-T-B系燒結(jié)磁體，其組 成除了常規(guī)的稀土、鐵、硼材料，其特征在于聯(lián)合添加 A1和Mn，其中A1在0. 1-1. 0at%，Mn在 0. 02-0. 2at%范圍，
【發(fā)明者】提出通過(guò)聯(lián)合添加 A1和Mn，能夠?qū)⒋盘匦缘慕档鸵种频阶钚。?且能提高矯頑力；2010年10月7日授權(quán)的美國(guó)專利US7, 789,933公開(kāi)了聯(lián)合添加 Pr、Mn的 R-T-B系燒結(jié)磁體，特征在于Μη含量在0. 02at%以上，0. 2at%以下，Pr含量在0. 2at%以上， 8at%以下；
【發(fā)明者】認(rèn)為聯(lián)合添加 Pr、Mn能夠提高室溫附近的矯頑力，即使使用在80°C以上 的高溫也能夠得到高于現(xiàn)有磁體的矯頑力；2012年1月10日授權(quán)的美國(guó)專利US8, 092, 619 公開(kāi)的是聯(lián)合添加 Cu、Μη對(duì)R-T-B系燒結(jié)磁體矯頑力的影響；2007年8月21日授權(quán)的美 國(guó)專利US7, 258, 751和2011年1月11日授權(quán)的美國(guó)專利US7,867, 343公開(kāi)的都是通過(guò)對(duì) 速凝合金片進(jìn)行400-800°C，5分鐘至12小時(shí)的熱處理使RH元素從晶界相向主相移動(dòng)，從 而提高稀土類磁鐵的矯頑力；2009年10月8日授權(quán)的美國(guó)專利US7, 585, 378公開(kāi)了一種 R-T-Q系稀土類磁鐵用合金的制造方法，特征在于將合金熔液急冷到700-1000°C范圍形成 速凝合金，之后將速凝合金在700-900°C范圍保溫15-600秒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 現(xiàn)有技術(shù)在提高磁性能和降低成本存在不足，為此，本發(fā)明找到一種低錳含量釹 鐵硼永磁鐵及制造方法。
[0005] 研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的低錳含量釹鐵硼永磁鐵具有R2T14Q主相和晶界相，其中R代表 Pr、Nd、Dy、La、Ce、Gd、Tb、Ho中的一種以上；T代表Fe、Co、Al，Q代表B或者B和C ;主相 之間由晶界相隔離，晶界相含有1^、制、07、？6、&)、(：11、63、(：、0、隊(duì)!1 ;在晶界相中還分布有 Pr、Nd氧化物微粒；測(cè)試發(fā)現(xiàn)，主相的外圍的R元素中Dy的含量高于主相心部的R元素中 Dy的含量，在晶界中，Pr、Nd、Dy越靠近邊界含量越高，Co、Cu、Ga、C、0、N、H向晶界相的中 部集中，C、0、N、Η優(yōu)先與Pr、Nd結(jié)合形成化合物。
[0006] -種低猛含量釹鐵硼永磁鐵，所述的永磁鐵包含R2T14Q主相和晶界相，其中R代表 稀土元素的一種以上，Pr、Nd、Dy是必含元素；T代表Fe、Co、Al、Mn，Q代表B、C和N ;主相 之間由晶界相隔離，晶界相含有元素1^、制、？6、(：〇、(：1131、6&、21'^11、(：、0^ ;在晶界相 中還分布有Pr、Nd的氧化物；所述的永磁鐵含有Pr、Nd、Dy、B、Fe、Co、Cu、Ga、Al、Si、Μη、 0、C、N 元素，所述的元素含量：Pr=l-9wt% ;Nd=18-29wt% ; Dy=0. l-5wt% ;B=0. 91-0. 99wt% ; Fe=62-68wt°/〇 ；C〇=0. 3-3wt°/〇 ； Cu=0. l-〇. 3wt°/〇 ；Ga=0. 08-0. 3wt°/〇 ；A1=0. l-〇. 6wt°/〇 ； Si=0. 005-0. 069wt°/〇 ； Mn=0. 006-0. 049wt°/〇 ；0=0. 051-0. 139wt°/〇 ；C=0. 031-0. 089wt°/〇 ； N=0. 006-0· 059wt%。
[0007] 所述的永磁鐵還含有Nb、Zr、La、Ce、Gd、Tb、Ho元素一種以上，所述的元素含 量為：Nb=〇-〇. 6wt% ;Zr=0. 06-0. 14wt% ; La=0_3wt% ;Ce=0_3wt% ;Gd=0_8wt% ;Tb=0_3wt% ; Ho=0-3wt% ;所述的永磁鐵還含有雜質(zhì)，控制雜質(zhì)總含量小于0. 5%。
[0008] 所述的永磁鐵還含有Nb、Zr元素一種以上，所述的元素含量為：Nb=0. 1-0. 6wt% ; Zr=0. 06-0. 14wt%。
[0009] 所述的永磁鐵還含有H，所述的元素含量H=0. 0002-0. 0012wt%。
[0010] 所述的永磁鐵中猛元素含量為：Μη=0· 002-0. 016wt%。
[0011] 所述的主相具有高Dy含量的R2T14Q主相包圍低Dy含量的R 2T14Q主相的復(fù)合主相， 復(fù)合主相之間無(wú)連續(xù)的晶界相；外圍的Dy含量高于主相心部的Dy含量。
[0012] 所述的Zr在晶界中的含量高于平均含量。
[0013] 本發(fā)明發(fā)現(xiàn)：聯(lián)合添加 Fe、Co、Cu、B、Al、Ga、Zr、Pr、Nd、Dy、Mn、C、0、N、Η 和控制 各元素的含量對(duì)提高永磁鐵的耐腐蝕性和磁性能非常重要，在具有r2t14q主相和晶界相的 永磁鐵中，由？1'、制、0 746、(：〇、六1、8、(：組成的（?1'，恥，07)2$6，(：〇，1) 14(8,〇具有綜合的 磁性能，隨著Dy含量的增加，矯頑力逐漸提高，但（BH)max (MGOe) +Hcj (KOe)基本保持恒定， 在本發(fā)明權(quán)力要求的范圍內(nèi)不隨Pr、Nd、Dy含量的變化而改變；這為產(chǎn)品磁性能的設(shè)計(jì)計(jì) 算找到簡(jiǎn)便的方法，減少了試驗(yàn)費(fèi)用；Fe，Co, A1的聯(lián)合加入提高永磁鐵的耐腐蝕性和溫度 穩(wěn)定性。在晶界相中，Cu、A1、Ga、Zr、Pr、Nd、Dy、C、0、N、Η的聯(lián)合加入明顯改進(jìn)了晶界的均 勻分布，Cu、Al、Ga、Zr的存在，對(duì)細(xì)化晶粒起到了關(guān)鍵作用，基本消除了晶粒的異常長(zhǎng)大。
[0014] 元素 Μη、0、C、N等雜質(zhì)，是原料和制造過(guò)程帶入，控制雜質(zhì)含量 Μη=0· 002-0. 049wt% ;0=0· 051-0. 139wt% ;C=0. 031-0. 089wt% ;Ν=0· 006-0. 04wt% 非常重要； 一般情況下，原料中帶入的Μη高于本發(fā)明含量，需要在熔煉中減少，0、C、N多數(shù)來(lái)自制造過(guò) 程，設(shè)計(jì)新的制造流程和工藝參數(shù)才能降所述的雜質(zhì)含量，為了控制成本，對(duì)于不影響永磁 鐵性能的雜質(zhì)，設(shè)置了下限，低于下限會(huì)顯著增加成本；在原料和制造過(guò)程中還會(huì)帶入Si、 S、P、Mg、Ca、F等多種雜質(zhì)，控制總含量小于0. 9% ;所述的Zr在晶界中的含量高于平均含 量。
[0015] 由于Pr、Nd、Dy極易氧化，在自然界都是以氧化物形式存在，氧化是放熱反應(yīng)，在 氧化過(guò)程中，溫度快速升高，目前氣流磨后的粉末在空氣中非常容易燃燒，溫度高達(dá)500°C 以上，為達(dá)到本發(fā)明材料的目的，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了新的制造方法。
[0016] 稀土極易氧化，形成Pr203、Nd20 3、Dy203，氧化了的Pr、Nd、Dy在永磁鐵中失去了本 來(lái)的作用，成為雜質(zhì)，明顯降低磁性能，為此在永磁鐵制造過(guò)程中，氣流磨制粉過(guò)程中至磁 體成型前最容易氧化，而且合金的氧含量越低，氧化越嚴(yán)重，最終磁體的氧含量越高，失去 了控制氧化的目的，本發(fā)明經(jīng)過(guò)充分研究發(fā)現(xiàn)在制造的關(guān)鍵工序加入C、0、N、H，并在燒結(jié)工 序去除可以降低最終產(chǎn)品的氧含量，提高磁性能。
[0017] 一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，所述的制造方法包含合金熔煉、氫破碎、 氣流磨制粉、磁場(chǎng)成型、真空燒結(jié)和時(shí)效工序；所述的熔煉工序包含真空脫錳過(guò)程，脫錳過(guò) 程控制溫度300-1500°C范圍，控制真空度5X10 3 Pa至5X10_2Pa范圍；所述的氣流磨制粉 工序前還有在氫碎后的合金粉中混入空氣或氧氣的過(guò)程； 所述的真空熔煉工序包含在真空條件下將釹鐵硼原料中的純鐵、硼鐵、金屬鈷、金屬銅 加熱到溫度400-1400°C范圍，控制真空度5X103 Pa至5X10_2Pa范圍，時(shí)間10-240分鐘 后，充入氬氣和加入剩余的釹鐵硼原料，之后加熱到原料融化成熔融合金，在熔融狀態(tài)下通 過(guò)中間包燒鑄成速凝合金片。
[0018] 所述的真空熔煉工序包含將熔融狀態(tài)下的合金液通過(guò)中間包的縫隙澆鑄到水冷 卻的第一旋轉(zhuǎn)輥的外緣上形成合金片，合金片隨著第一旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，之后離開(kāi)旋轉(zhuǎn)輥下落 到帶水冷卻的第二旋轉(zhuǎn)輥的外緣上再隨著第二旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，之后離開(kāi)旋轉(zhuǎn)輥下落，形成雙 面冷卻的合金片；雙面冷卻的合金片隨即落入破碎裝置，破碎成邊長(zhǎng)小于15mm的合金片， 之后落入帶水冷卻的導(dǎo)料筒；所述的合金片的厚度〇. 1-0. 6mm ;所述的第一旋轉(zhuǎn)輥的轉(zhuǎn)速 0. 5-5m/s ;所述的合金片離開(kāi)第二旋轉(zhuǎn)輥的溫度低于690°C;所述的合金片離開(kāi)導(dǎo)料筒的溫 度低于350°C ;所述的合金片冷卻到350°C的時(shí)間小于12秒。
[0019] 所述的在氣流磨制粉工序前加入氧氣或者空氣，氧氣的加入量在0. 01-0. 29wt% ; 空氣的加入量在〇· 01-0. 7wt%。
[0020] 所述的在氣流磨制粉工序前還加入含碳溶劑，加入量0. 05-0. 6wt%。
[0021] 所述的氣流磨制粉工序前還加入氫氣,氫氣的加入量0. 01-0. 49wt%。
[0022] 在氣流磨制粉工序前加入氧化鋯微粉、氧化鋁微粉、氧化硅微粉；所述的氧化鋯的 含量0· 03-0. 19wt%，氧化鋁的含量0· 01-0. lwt%、氧化硅的含量0· 01-0. 06wt% ;所述的氧化 鋯的粒度〇. 01-0. 06 μ m，氧化鋁的粒度0. 02-0. 08 μ m、氧化硅的粒度0. 02-0. 09 μ m ;氣流 磨制粉過(guò)程中，表面吸附有氧化物微粉的超細(xì)粉與合金粉末一起收集到收料罐中。
[0023] 在氣流磨制粉工序前加入氧化鏑微粉，加入量0. 1-0. 3wt%，粒度0. 01-0. 12 μ m ; 氣流磨制粉過(guò)程中，表面吸附有氧化物微粉的超細(xì)粉與合金粉末一起收集到收料罐中。
[0024] 所述的氣流磨制粉工序，使用的氣體為氮?dú)?、氬氣與氦氣的混合氣體；所述的氦氣 在混合氣體中的含量低于45%。
[0025] 所述的氣流磨制粉工序后還進(jìn)行混粉，混粉時(shí)抽真空，真空度500Pa -5 X l(T2Pa， 抽真空后充入氬氣，混粉后再進(jìn)行磁場(chǎng)成型。
[0026] 所述的磁場(chǎng)成型首先在保護(hù)氣氛下磁場(chǎng)取向壓力成型，成型磁塊包裝后取出，在 等靜壓機(jī)進(jìn)行等靜壓，等靜壓后成型的磁塊在不接觸空氣的條件下送入真空燒結(jié)爐的氮?dú)?保護(hù)手套箱，磁塊在手套箱內(nèi)去掉包裝后送入真空燒結(jié)爐燒結(jié)和時(shí)效；燒結(jié)前所述的氧化 物微粉吸附在合金顆粒的周圍，真空燒結(jié)和時(shí)效后氧化物中的氧與Pr、Nd結(jié)合，置換出的 金屬元素進(jìn)入主相和晶界相，形成Dy含量高的主相包圍Dy含量低的主相的復(fù)合主相，復(fù)合 主相內(nèi)部無(wú)連續(xù)的晶界相；所述的復(fù)合主相外圍的Dy含量高于復(fù)合主相心部的Dy含量。
[0027] 所述的真空燒結(jié)和時(shí)效工序有真空脫C、0、N過(guò)程；脫C溫度300-650°C，脫C時(shí)間 120-480分鐘；脫0、N溫度700-950°C，脫0、N時(shí)間90-540分鐘；之后進(jìn)行預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)和 時(shí)效；預(yù)燒結(jié)溫度低于燒結(jié)溫度50-90°C，燒結(jié)溫度1020-1085°C，燒結(jié)后進(jìn)行時(shí)效，時(shí)效溫 度450-950°C，時(shí)效分兩次進(jìn)行。
[0028] 所述的燒結(jié)和時(shí)效工序后還有機(jī)械加工工序，機(jī)械加工工序后進(jìn)行真空熱處理， 熱處理時(shí)還加入含RH元素的材料，RH元素沿永磁鐵的晶界滲入到永磁鐵的主相，形成主 相外圍RH元素的含量高于主相中心RH元素的含量，所述的RH代表0 7、呢、!1〇、6(1、￥元素 一種以上；真空熱處理溫度400-940°C。
[0029] 所述的燒結(jié)和時(shí)效工序后還有機(jī)械加工工序、真空鈍化工序；真空鈍化工序包含 抽真空過(guò)程和抽真空后加熱保溫過(guò)程，保溫溫度100-20(TC，保溫5-120分鐘后充入空氣， 控制真空度在l〇-l〇〇〇Pa，保持5-180分鐘后停止充入空氣；之后繼續(xù)加熱和保溫，進(jìn)行時(shí) 效工序，時(shí)效溫度400-600°C ;所述的永磁鐵具有耐腐蝕的氧化膜。
[0030] 本發(fā)明的有益效果： 1.現(xiàn)有技術(shù)揭示的都是釹鐵硼永磁鐵的主要元素 Pr、Nd、Dy、B、Fe、Co、Cu、Ga、Al、Zr 對(duì)永磁鐵性能的影響，本發(fā)明重點(diǎn)揭示了原材料和制造過(guò)程帶入的元素 Si、Mn、0、C、N對(duì) 永磁鐵性能的影響和控制這些元素的方法；并發(fā)現(xiàn)了主相和晶界相的特點(diǎn)。
[0031] 2.在真空熔煉工序增加了真空脫Μη過(guò)程，Μη主要含在純鐵、硼鐵中，Μη含量大 于0. 5wt%將降低永磁鐵的剩磁和矯頑力；在真空脫Μη過(guò)程中加入金屬鈷、金屬銅、金屬鎵、 金屬鋯有助于加快脫Μη過(guò)程，脫Μη后再加入釹鐵硼剩余原料有利于減少稀土元素?fù)]發(fā)； 充入氬氣也是減少稀土元素?fù)]發(fā)。采用本發(fā)明工藝制造的永磁鐵，Mn=0. 002-0. 049wt%; 0=0· 051-0. 139wt% ;C=0. 031-0. 089wt% ;Ν=0· 006-0. 04wt%，雜質(zhì)總含量小于 0· 5% ;優(yōu)選 Mn=0. 006-0. 035wt%〇
[0032] 3.真空熔煉工序制造的合金片采用雙輥雙面持續(xù)冷卻，明顯改善了合金片的品 質(zhì)，無(wú)論現(xiàn)有技術(shù)的單輥還是雙輥都不能延長(zhǎng)合金片與旋轉(zhuǎn)輥的接觸角，合金片離開(kāi)冷卻 輥溫度高，一般離輥溫度在700-1000°C，本發(fā)明可以將離輥溫度降低到690°C以下，優(yōu)選 590°C以下；降低合金片的溫度有利于提高磁性能；雙面冷卻的合金片有利于晶粒均勻，有 利于制造高性能永磁鐵。
[0033] 4.在氫碎時(shí)，為了破碎均勻，充分吸氫，主相R2T14Q和晶界相中的富R相都吸入 氫氣，吸氫后體積膨脹，沿晶界產(chǎn)生裂紋，如果不把氫脫掉，燒結(jié)時(shí)磁體會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂，目前的 做法吸氫后就把氫脫出，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)脫氫干凈時(shí)后續(xù)的粉末容易氧化，脫氫不干凈燒結(jié)時(shí) 容易開(kāi)裂，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)時(shí)開(kāi)裂的原因是主相吸附的氫產(chǎn)生，氧化主要發(fā)生在富R 相，由于富R相先于主相吸氫，本發(fā)明通過(guò)充分脫氫后再吸入定量的氫解決了上述的問(wèn)題， 吸入的氫在燒結(jié)時(shí)通過(guò)控制工藝再脫掉。
[0034] 5.為提高合金片的性能一致性，氫碎后的合金片進(jìn)行混料，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)混料時(shí)充 入定量的空氣或氧氣可以明顯減少永磁鐵的后續(xù)氧化和提高永磁鐵的磁性能和耐腐蝕性 能；空氣或氧氣或者在混料時(shí)加入，或者在氫破碎后出料時(shí)加入，或者出料至混料過(guò)程加 入；混料時(shí)加入含C的溶劑可以明顯減少永磁鐵的后續(xù)氧化和提高永磁鐵的磁性能和耐腐 蝕性能。
[0035] 6.在氣流磨制粉前加入氧化鏑微粉、氧化鋯微粉、氧化鋁微粉、氧化硅微粉一種以 上，可以明顯減少氣流磨超細(xì)粉的氧化，現(xiàn)有技術(shù)為提高磁性能把氣流磨中的超細(xì)粉除掉， 本發(fā)明通過(guò)添加氧化鋯微粉、氧化鋁微粉、氧化硅微粉，微粉吸附在超細(xì)粉的周圍，減少了 超細(xì)粉氧化，提高了材料利用率，并且提高永磁鐵的磁性能和耐腐蝕性能；在氣流磨制粉前 加入氧化鏑微粉，燒結(jié)時(shí)氧化鏑微粒與富Nd相中的Nd發(fā)生置換反應(yīng)形成Nd 203和Dy，Dy 進(jìn)一步與Nd發(fā)生置換反應(yīng)進(jìn)入主相的外層，形成高Dy含量的R2T14Q主相包圍低Dy含量的 R2T14Q主相的復(fù)合主相，復(fù)合主相之間無(wú)連續(xù)的晶界相；除提高永磁鐵的磁性能和耐腐蝕性 能，明顯提1?永磁鐵的矯頑力。
[0036] 7.現(xiàn)有技術(shù)的氣流磨制粉都采用氮?dú)?，制造的永磁鐵含氮量較高，在永磁鐵中氮 與稀土反應(yīng)，生成稀土氮化物失去了稀土的作用，成為雜質(zhì)；減少永磁鐵中的氮含量成為 永磁鐵制造的難題，本發(fā)明經(jīng)過(guò)探索發(fā)現(xiàn)，在氣流磨制粉后進(jìn)行混粉，并且混粉時(shí)進(jìn)行抽真 空，真空度5Pa -5X10_2Pa，優(yōu)選真空度SXK^Pa -5X10_2Pa，抽真空后充入氬氣，在氬氣 條件下繼續(xù)混粉，可以減少永磁鐵中的氮含量，提高永磁鐵的性能?，F(xiàn)有技術(shù)的除氮都是在 真空燒結(jié)過(guò)程完成的，本發(fā)明在磁場(chǎng)成型前抽除粉末表面吸附的氮，明顯減少永磁鐵的氮 含量。
[0037] 8.為了減少粉末氧化，在保護(hù)氣氛下將氣流磨后的粉末送入磁場(chǎng)成型壓機(jī)，在保 護(hù)氣氛下磁場(chǎng)取向成型，在保護(hù)氣氛下將成型后的磁塊包裝后送入等靜壓機(jī)進(jìn)行冷等靜 壓，等靜壓力150_300MPa ;等靜壓后帶著包裝將磁塊送入保護(hù)進(jìn)料箱中，在保護(hù)氣氛下去 掉包裝將磁塊裝入真空燒結(jié)料盒，在保護(hù)氣氛下將料盒送入真空燒結(jié)爐，首先開(kāi)始抽真空， 真空度高于5Pa后開(kāi)始加熱，為了脫掉含C的溶劑，加熱到300-650°C進(jìn)行脫除含C溶劑， 從室溫至保溫結(jié)束的時(shí)間大于120分鐘；接著將溫度升高到700-950°C進(jìn)行脫氫、脫碳和脫 氧，時(shí)間大于90分鐘；接著再將溫度升高到1000-1050°C進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，時(shí)間大于60分鐘；之 后將溫度升高至1060-108(TC進(jìn)行燒結(jié)，時(shí)間大于30分鐘；燒結(jié)后再進(jìn)行高溫時(shí)效和低溫 時(shí)效，高溫時(shí)效溫度800-950°C，低溫時(shí)效溫度范圍在450-550°C，保溫結(jié)束后采用惰性氣 體冷卻至80°C以下，與現(xiàn)有技術(shù)相比明顯減少永磁鐵的C、0、N、Η含量，提高高性能永磁鐵 的磁性能。
[0038] 9.為了保證形狀、尺寸和表面要求，一般需要進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，機(jī)械加工 包含切片、倒角、線切割、多線切割、磨削加工，表面處理包含電鍍銅、電鍍鎳、電鍍鋅、化學(xué) 鍍鎳、電泳、磷化、鍍鋁、表面氧化、鈍化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1是現(xiàn)有的真空熔煉速凝設(shè)備示意圖； 圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備示意圖； 圖3是本發(fā)明的真空熔煉速凝設(shè)備示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明中涉及的幾種真空熔煉速凝設(shè)備及熔煉速凝方法。
[0041] 圖1是現(xiàn)有的真空熔煉速凝設(shè)備示意圖，如圖1所示，釹鐵硼原料在坩堝1熔化后 澆鑄到中間包2,從中間包2溢出的合金液由冷卻輥3冷卻速凝形成合金片4,合金片4被 甩到帶加熱器的旋轉(zhuǎn)筒5。
[0042] 圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備示意圖，如圖2所示，熔融的合金液通過(guò)漏斗6底部 的小孔澆鑄到冷卻輥7和冷卻輥8的縫隙中形成合金片9,合金片9收集到真空快淬爐底部 的收料箱中。
[0043] 圖3是本發(fā)明的真空熔煉速凝設(shè)備示意圖，如圖3所示，釹鐵硼原料在真空感應(yīng) 加熱坩堝10內(nèi)熔化成熔融合金，恒流控制澆鑄到中間包11中，通過(guò)中間包11上的縫隙噴 嘴再恒流澆鑄到旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)輥12的外緣上，形成緊貼第一旋轉(zhuǎn)輥12外緣表面的合金 片13,合金片13隨著第一旋轉(zhuǎn)輥12旋轉(zhuǎn)，在重力和離心力的作用下脫離第一旋轉(zhuǎn)輥12,落 到第二旋轉(zhuǎn)輥14的外緣上隨著第二旋轉(zhuǎn)輥14旋轉(zhuǎn)，合金片的自由面與第二旋轉(zhuǎn)輥14的外 緣表面接觸，形成雙面冷卻的合金片，在重力和離心力的作用下脫離第二旋轉(zhuǎn)輥14,落到第 二旋轉(zhuǎn)棍14下方的破碎機(jī)構(gòu)15,合金片破碎成最大邊長(zhǎng)小于15mm的合金片16,之后合金 片16被收集。
[0044] 下面通過(guò)實(shí)施例的對(duì)比進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的顯著效果。
[0045] 實(shí)施例1 首先將含有表1成分的原料按序號(hào)分別配料，原料在市場(chǎng)銷售的鐠釹合金、金屬鑭、 金屬鈰、金屬釹、金屬鋱、釓鐵、欽鐵、鏑鐵、純鐵、硼鐵、鈮鐵、金屬鎵、金屬鋯、金屬鈷、金屬 鋁、金屬銅中選擇，在真空條件下將釹鐵硼原料中的純鐵、硼鐵、金屬鈷、金屬銅加熱到溫度 300-1500°C范圍，控制真空度5X10 3 Pa至5X10_2Pa范圍，時(shí)間10-240分鐘后，充入氬氣 和加入剩余的釹鐵硼原料，之后加熱到原料融化成熔融合金，在熔融狀態(tài)下通過(guò)中間包澆 鑄成雙面冷卻的速凝合金片；將合金片裝入氫碎爐，通入氫氣讓合金片吸氫，之后加熱并抽 真空脫氫，脫氫后對(duì)合金片冷卻，之后將合金片裝入混料機(jī)，在混料前還加入含碳溶劑和空 氣，含碳溶劑的加入量為〇. 05-0. 3wt%，空氣的加入量為0. 01-0. 7wt%，之后進(jìn)行混料，混料 時(shí)間大于15分鐘，混料后進(jìn)行氣流磨制粉，之后進(jìn)行成型和燒結(jié)制成表1成分的9種耐腐 蝕高性能永磁鐵，經(jīng)檢測(cè)，9種耐腐蝕高性能永磁鐵的0、C、N、H、Mn、Si的含量、磁性能和耐 腐蝕性能列入表2。由表1和表2可以看出本發(fā)明的成分控制和制造方法可以生產(chǎn)耐腐蝕 高性能永磁鐵。
[0046] 表1.耐腐蝕高性能永磁鐵的元素含量

【權(quán)利要求】
1. 一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的永磁鐵包含r2t14q主相和晶界相， 其中R代表稀土元素的一種以上，Pr、Nd、Dy是必含元素；T代表？6、(：〇、41^11，0代表8、 (^〇 ;主相之間由晶界相隔離，晶界相含有元素？1*、制、？6、(：〇、(：11、41、6&、21^11、(：、 0、N ;在晶界相中還分布有Pr、Nd的氧化物；所述的永磁鐵含有Pr、Nd、Dy、B、Fe、Co、Cu、 Ga、Al、Si、Mn、0、C、N 元素，所述的元素含量：Pr=l-9wt% ;Nd=18-29wt% ;Dy=0. l-5wt% ; B=0. 91-0. 99wt°/〇 ；Fe=62-68wt°/〇 ；C〇=0. 3-3wt°/〇 ； Cu=0. l-〇. 3wt°/〇 ；Ga=0. 08-0. 3wt°/〇 ； A1=0. 1-0. 6wt°/〇 ；Si=0. 005-0. 069wt°/〇 ； Mn=0. 006-0. 049wt°/〇 ；0=0. 051-0. 139wt°/〇 ； C=0. 031-0. 089wt% ;N=0. 006-0. 059wt%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的永磁鐵還 含有Nb、Zr元素一種以上，所述的元素含量為：Nb=0. 1-0. 6wt% ;Zr=0. 06-0. 14wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的永磁鐵還 含有H，所述的元素含量H=0. 0002-0. 0012wt%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的永磁鐵中 錳元素含量為：Μη=0· 006-0. 016wt%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的主相具有 高Dy含量的R2T14Q主相包圍低Dy含量的R 2T14Q主相的復(fù)合主相，復(fù)合主相之間無(wú)連續(xù)的晶 界相；外圍的Dy含量高于主相心部的Dy含量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵，其特征在于：所述的Zr在晶界 中的含量高于平均含量。
7. -種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述的制造方法包含合金熔 煉、氫破碎、氣流磨制粉、磁場(chǎng)成型、真空燒結(jié)和時(shí)效工序；所述的熔煉工序包含真空脫錳過(guò) 程，脫錳過(guò)程控制溫度300-1500°C范圍，控制真空度5X10 3 Pa至5X10_2Pa范圍；所述的 氣流磨制粉工序前還有在氫碎后的合金粉中混入空氣或氧氣的過(guò)程。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的真空熔煉工序包含在真空條件下將釹鐵硼原料中的純鐵、硼鐵、金屬鈷、金屬銅加熱到溫 度400-1400°C范圍，控制真空度5X10 3 Pa至5X10_2Pa范圍，時(shí)間10-240分鐘后，充入氬 氣和加入剩余的釹鐵硼原料，之后加熱到原料融化成熔融合金，在熔融狀態(tài)下通過(guò)中間包 澆鑄成速凝合金片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的真空熔煉工序包含將熔融狀態(tài)下的合金液通過(guò)中間包的縫隙澆鑄到水冷卻的第一旋轉(zhuǎn) 輥的外緣上形成合金片，合金片隨著第一旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，之后離開(kāi)旋轉(zhuǎn)輥下落到帶水冷卻的 第二旋轉(zhuǎn)輥的外緣上再隨著第二旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，之后離開(kāi)旋轉(zhuǎn)輥下落，形成雙面冷卻的合金 片；雙面冷卻的合金片隨即落入破碎裝置，破碎成邊長(zhǎng)小于15mm的合金片，之后落入帶水 冷卻的導(dǎo)料筒；所述的合金片的厚度〇. 1-0. 6mm ;所述的第一旋轉(zhuǎn)棍的轉(zhuǎn)速0. 5-5m/s ;所述 的合金片離開(kāi)第二旋轉(zhuǎn)輥的溫度低于690°C ;所述的合金片離開(kāi)導(dǎo)料筒的溫度低于350°C ; 所述的合金片冷卻到350°C的時(shí)間小于12秒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的在氣流磨制粉工序前加入氧氣或者空氣，氧氣的加入量在0. 01-0. 29wt% ;空氣的加入量 在 0·01-0. 7wt%。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的在氣流磨制粉工序前還加入含碳溶劑，加入量0. 05-0. 6wt%。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的氣流磨制粉工序前還加入氫氣，氫氣的加入量〇. 01-0. 49wt%。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于： 在氣流磨制粉工序前加入氧化鋯微粉、氧化鋁微粉、氧化硅微粉；所述的氧化鋯的含量 0· 03-0. 19wt%，氧化鋁的含量0· 01-0. lwt%、氧化硅的含量0· 01-0. 06wt% ;所述的氧化鋯的 粒度0. 01-0. 06 μ m，氧化錯(cuò)的粒度0. 02-0. 08 μ m、氧化娃的粒度0. 02-0. 09 μ m ;氣流磨制 粉過(guò)程中，表面吸附有氧化物微粉的超細(xì)粉與合金粉末一起收集到收料罐中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：在氣 流磨制粉工序前加入氧化鏑微粉，加入量〇. 1-0. 3wt%，粒度0. 01-0. 12 μ m ;氣流磨制粉過(guò) 程中，表面吸附有氧化物微粉的超細(xì)粉與合金粉末一起收集到收料罐中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的氣流磨制粉工序，使用的氣體為氮?dú)?、氬氣與氦氣的混合氣體；所述的氦氣在混合氣體中 的含量低于45%。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的氣流磨制粉工序后還進(jìn)行混粉，混粉時(shí)抽真空，真空度500Pa -5 X l(T2Pa，抽真空后充入 氬氣，混粉后再進(jìn)行磁場(chǎng)成型。
17. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的磁場(chǎng)成型首先在保護(hù)氣氛下磁場(chǎng)取向壓力成型，成型磁塊包裝后取出，在等靜壓機(jī)進(jìn)行 等靜壓，等靜壓后成型的磁塊在不接觸空氣的條件下送入真空燒結(jié)爐的氮?dú)獗Ｗo(hù)手套箱， 磁塊在手套箱內(nèi)去掉包裝后送入真空燒結(jié)爐燒結(jié)和時(shí)效；燒結(jié)前所述的氧化物微粉吸附在 合金顆粒的周圍，真空燒結(jié)和時(shí)效后氧化物中的氧與Pr、Nd結(jié)合，置換出的金屬元素進(jìn)入 主相和晶界相，形成Dy含量高的主相包圍Dy含量低的主相的復(fù)合主相，復(fù)合主相內(nèi)部無(wú)連 續(xù)的晶界相；所述的復(fù)合主相外圍的Dy含量高于復(fù)合主相心部的Dy含量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的真空燒結(jié)和時(shí)效工序有真空脫C、0、N過(guò)程；脫C溫度300-650°C，脫C時(shí)間120-480分鐘； 脫0、N溫度700-950°C，脫0、N時(shí)間90-540分鐘；之后進(jìn)行預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)和時(shí)效；預(yù)燒結(jié)溫 度低于燒結(jié)溫度50-90°C，燒結(jié)溫度1020-1085°C，燒結(jié)后進(jìn)行時(shí)效，時(shí)效溫度450-950°C， 時(shí)效分兩次進(jìn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的燒結(jié)和時(shí)效工序后還有機(jī)械加工工序，機(jī)械加工工序后進(jìn)行真空熱處理，熱處理時(shí)還加 入含RH元素的材料，RH元素沿永磁鐵的晶界滲入到永磁鐵的主相，形成主相外圍RH元素 的含量高于主相中心RH元素的含量，所述的RH代表〇7、113、!1〇、6(1、￥元素一種以上 ；真空 熱處理溫度400-940°C。
20. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低錳含量釹鐵硼永磁鐵的制造方法，其特征在于：所述 的燒結(jié)和時(shí)效工序后還有機(jī)械加工工序、真空鈍化工序；真空鈍化工序包含抽真空過(guò)程和 抽真空后加熱保溫過(guò)程，保溫溫度100-20(TC，保溫5-120分鐘后充入空氣，控制真空度在 10-1000Pa，保持5-180分鐘后停止充入空氣；之后繼續(xù)加熱和保溫，進(jìn)行時(shí)效工序，時(shí)效溫 度400-600°C ;所述的永磁鐵具有耐腐蝕的氧化膜。
【文檔編號(hào)】H01F41/02GK104240887SQ201410461627
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】孫寶玉, 洪光偉, 王健, 楊永澤, 段永利 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)中北通磁科技股份有限公司