一種混合稀土燒結(jié)永磁體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合稀土燒結(jié)永磁體及其制備方法，特別是涉及一種采用多合金 工藝制備混合稀土燒結(jié)永磁體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，燒結(jié)釹鐵硼磁體由于優(yōu)異的綜合磁性能，有利于實(shí)現(xiàn)電機(jī)等產(chǎn)品的小型 化、輕量化和薄型化，特別是在節(jié)能方面有很大優(yōu)勢(shì)，因而在各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng) 用，燒結(jié)釹鐵硼的需求量也顯著上升。然而，隨著稀土的價(jià)格不斷上漲，釹鐵硼磁體的價(jià)格 也隨之飛漲，大大限制了燒結(jié)釹鐵硼磁體的應(yīng)用范圍和需求的進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，迫切需要 找到一種新的方法來(lái)降低燒結(jié)釹鐵硼磁體的成本，實(shí)現(xiàn)成本控制，解決燃眉之急。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201310008783. 3給出了一種利用混合稀土制備的低成本磁體及其 制備方法，但La在磁體中生成穩(wěn)定的La2Fe14B主相是一件非常困難的事情，需要經(jīng)過(guò)特殊 的熱處理工序才能在工業(yè)生產(chǎn)中批量穩(wěn)定地做到；混合稀土磁體的燒結(jié)溫度在IKKTC以 上時(shí)會(huì)形成a-Fe和La2Fe14B相，其對(duì)磁性能有著顯著的不利影響；回火溫度在900°C以上 時(shí)，La2Fe14B相會(huì)分解成a-Fe和LaB相，同樣對(duì)磁性能有著顯著的不利影響。同樣道理， Ce形成穩(wěn)定的Ce2Fe14B主相需要后續(xù)工藝參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化才能得到，并且需要在一定的 含量范圍內(nèi)進(jìn)行二級(jí)回火才能有助于矯頑力的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種采用混合稀土制備的燒結(jié)永磁體及其制備方 法。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，采用的雙合金技術(shù)能夠最大范圍地使用混合稀土。并且通過(guò)配方 控制和后續(xù)的工藝調(diào)整優(yōu)化，能夠穩(wěn)定地形成R2Fe14B主相和富R液相，保證燒結(jié)永磁體達(dá) 到在一定成份下最優(yōu)的磁性能。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種混合稀土燒結(jié)永磁體制備方法，使用兩種以 上合金來(lái)制備燒結(jié)永磁體。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為優(yōu)選方法，我們使用兩種稀土合金來(lái)制備燒結(jié)永磁體。
[0007] 第一合金A的質(zhì)量百分比成份為MMxlMlzlC〇ulBvlFe(1QQ_xl_zl_ul_vl)，其中，MM為混合 稀土金屬，Ml為Al、Nb和Cu中的至少一種，28彡xl彡35,0彡zl彡5,0彡ul彡4. 2， 0. 9彡vl彡1. 2。所述混合稀土麗的質(zhì)量組成成份為：總稀土含量TREM> 99%，其中La/ TREM:1 ~38% ;Ce/TREM:0 ~52% ;Pr/TREM:0 ~8% ;Nd/TREM:1 ~32% ;Sm/TREM:0 ~ 6% ;Eu/TREM:0 ~1% ;Gd/TREM:0 ~8% ;Tb/TREM:0 ~2% ;Dy/TREM:0 ~10% ;Ho/TREM: 0~3% ;Er/TREM:0~7% ;Y/TREM:0~70%，其余為其它微量稀土元素和不可避免的雜 質(zhì)。
[0008] 所述混合稀土合金麗可以來(lái)源于全球所有稀土礦，包括但不限于下述國(guó)家或地 區(qū)的稀土礦：包頭白云鄂博、江西、福建、廣東、廣西、湖南、云南、四川、山東；美國(guó)；澳大利 亞；印度；俄羅斯；獨(dú)聯(lián)體；加拿大；南非；巴西；馬來(lái)西亞；緬甸；泰國(guó)。中國(guó)包頭白云鄂博 礦是全球最大的稀土礦，可以作為混合稀土的優(yōu)選，其質(zhì)量組成成份的界定是：總稀土含量TREM> 99%，其中La/TREM:20 ~30% ;Ce/TREM:47 ~52% ;Pr/TREM:4 ~8% ;Nd/TREM: 14 ~20% ;Sm/TREM:0 ~1% ;Gd/TREM:0 ~1% ;Y/TREM:0 ~1%，其余為其它微量稀土元 素和不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 所述混合稀土合金MM可以是來(lái)源于單一稀土礦或者不同稀土礦的混合物；或者 是來(lái)源于單一稀土礦的碳酸稀土、氟化稀土、氯化稀土或者不同稀土礦的碳酸稀土、氟化稀 土、氯化稀土的混合物；或者是由單一稀土礦獲得的混合稀土合金或者由不同稀土礦獲得 的混合稀土合金的混合物。
[0010] 第二合金B(yǎng)的質(zhì)量百分比成份為Rly2aR2y2bM2z2C〇u2Bv2Fe__y2a_y2b_z2_u2_v2)，其中，Rl是 除Tb、Dy和Ho以外的包括Sc和Y在內(nèi)的稀土元素，并且Rl-定含Nd,R2是Tb、Dy和Ho 中的至少一種，M2是八1、恥、(：11、￥、11、21'、63、]\1〇、0、511中的一種或多種，28彡723彡35， 0 ^y2b^ 10,0 ^z2 ^ 5,0 <u2 ^I. 7,0. 9 ^v2 ^I. 2〇
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法，可以根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)節(jié)各合金的比例生產(chǎn)磁能積在例如 2~45MG0e之間的任意性能的燒結(jié)磁體。采用多合金工藝，可以形成穩(wěn)定的R2Fe14B相。 在此基礎(chǔ)上，還可以利用晶界擴(kuò)散的工藝，配合特定的擴(kuò)散物，得到矯頑力進(jìn)一步提高的磁 體。因直接利用混合稀土及晶界擴(kuò)散的方法制備得到可以常規(guī)應(yīng)用的燒結(jié)永磁體，一方面 能夠部分省去制備單一稀土的萃取、分離和提純等環(huán)節(jié)，大幅度節(jié)約成本，保護(hù)環(huán)境；另一 方面也能夠最大限度地綜合利用稀土資源。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1示出實(shí)施例1~4方法制備的混合稀土磁體燒結(jié)回火后進(jìn)行的X射線衍射譜 (Cu-Ka)。可以看到實(shí)施例1方法得到的磁體在衍射角2 0在34. 6°~35. 0°和40. 5°~ 41. 3°范圍沒(méi)有衍射峰，而實(shí)施例2~4得到的磁體在衍射角2 0在34. 6°~35. 0°和 40. 5°~41. 3°范圍出現(xiàn)兩個(gè)較為明顯的衍射峰，經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)峰比對(duì)后判斷為CeFe2S射峰。
[0013] 圖2所示為實(shí)施例1和實(shí)施例3方法得到的混合稀土毛坯磁體的斷口形貌，其中， (a)示出實(shí)施例1(混合稀土含量較少，占總稀土的20%)，（b)示出實(shí)施例3 (混合稀土含 量較多，占總稀土的60% )。其中（a)所示的實(shí)施例1方法制備的磁體基本上（80%以上 部分）都是沿晶界斷裂，可以觀察到有清晰的網(wǎng)格狀晶界，并且90%以上晶粒大小在3~ 15pm;而（b)所示的實(shí)施例3方法得到的磁體大部分?jǐn)嗔褳榇┚嗔?，大多?shù)晶粒間沒(méi)有 清晰的網(wǎng)格狀晶界，等同于燒結(jié)過(guò)程中晶粒反常長(zhǎng)大。
[0014] 圖3a和3b示出各實(shí)施例的條件和性能參數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明的混合稀土燒結(jié)永磁體制備方法，按照如下步驟進(jìn)行。需要說(shuō)明的是，以下 以?xún)煞N合金或三種合金為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但是，本發(fā)明的混合稀土燒結(jié)永磁體制備方法可 以使用三種以上的合金來(lái)進(jìn)行。
[0016] (1)使用原材料按比例配制合金A和合金B(yǎng)，通過(guò)真空熔煉法使原材料形成熔融的 合金液，然后將熔融的合金液按常規(guī)工藝或速凝薄片工藝澆鑄，得到合金A和合金B(yǎng)，其厚 度為0? 15~40mm〇
[0017] (2)將合金A在燒結(jié)爐中真空狀態(tài)下熱處理1~10小時(shí)，真空度< 0. 2Pa，溫度優(yōu) 選700~900°C，更優(yōu)選780~880°C。經(jīng)過(guò)熱處理后的合金A能夠在磁體中形成穩(wěn)定的 La2Fe14B和Ce2Fe14B主相。
[0018] (3)分別對(duì)合金A和合金B(yǎng)進(jìn)行氫破碎（HD)處理制備中碎粉，中碎粉的氫含量為 800~2500ppm。然后，在以氮?dú)饣蚨栊詺怏w為工作氣體的氣流磨中，分別制成平均粒度2~ 4ym的微粉A和微粉B。如果中碎粉的氫含量小于800ppm，則在后面的壓制過(guò)程中，微粉易 于氧化；如果氫含量大于2500ppm，則在壓制過(guò)程中微粉取向度差。
[0019] (4)將微粉A和微粉B按照一定比例混合1~10小時(shí)。因?yàn)椴捎秒p合金法或多合 金法，能夠在確保形成穩(wěn)定的R2Fe14B主相和富R液相的基礎(chǔ)上，提高混合稀土的使用量。
[0020] (5)通過(guò)模壓法、模壓加冷等靜壓法或橡皮模壓法等，將混合后的微粉在氮?dú)饣蚨?性氣體保護(hù)下，并且保持在取向磁場(chǎng)中進(jìn)行壓制，將微粉壓制成一定形狀和尺寸且具有良 好取向度的毛坯。
[0021] (6)將壓坯在真空狀態(tài)下燒結(jié)0. 5~20小時(shí)，溫度優(yōu)選980~1080°C。燒結(jié)的主 要作用是提高磁體密度，改善微粉顆粒之間的接觸性質(zhì)，提高磁體強(qiáng)度，使磁體具有高永