一種燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高矯頑力和高耐蝕性的釹鐵 硼永磁材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Nd-Fe-B永磁材料自從在1982年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就一直備受人們的關(guān)注，并廣泛的 應(yīng)用于通訊、電子、醫(yī)療和汽車(chē)行業(yè)等的各個(gè)方領(lǐng)域。Nd-Fe-B永磁材料具有非常高的（BH) max和Hej，同時(shí)高能量密度的優(yōu)點(diǎn)也使得Nd-Fe-B永磁材料在現(xiàn)代的工業(yè)和電子技術(shù)方面 獲得了廣泛應(yīng)用與關(guān)注，Nd-Fe-B也使儀器儀表、電子器件、磁選等設(shè)備更加的輕巧與方便。 而且Nd-Fe-B的性?xún)r(jià)比非常高，這也是Nd-Fe-B永磁材料被廣泛應(yīng)用與關(guān)注的另一個(gè)原因。
[0003] 日本專(zhuān)利CN101076870A揭露了一種Nd-Fe-B系磁鐵的晶間改質(zhì)方法，其特征在 于，通過(guò)還原處理M金屬元素（但M是Pr、Dy、Tb或Ho)的氟化物、氧化物或氯化物， 由具有包圍Nd2Fe14B主結(jié)晶的周?chē)母籒d結(jié)晶晶間相的Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵體表面使 該M金屬元素成分?jǐn)U散滲入該晶間相而成。有效的提高矯頑力，而且節(jié)省了稀土元素。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利CN102347126A發(fā)明了一種高性能燒結(jié)釹鐵棚稀土永磁材料及制造方 法，其主合金由添加少量金屬元素A1的R-Fe-B-Al(這里R代表包含Nd的稀土元素中的一 種和/或多種）合金構(gòu)成。其特征在于，首先采用或Ra-AI-X(這里Ra代表Dy和/或Tb; X代表(：〇、(：11、63、21'元素中的一種或多種）的金屬滲入劑滲入到速凝合金片的晶界中；滲 入到速凝合金片的晶界中的滲入劑中的Ra與合金片主相中的Nd和/或Pr發(fā)生置換反應(yīng) 形成高Dy和/或Tb含量的Rh2 (Fe，Al) 14B相（這里Rh表示Dy和/或Tb的含量高于 R中的Dy和/或Tb的含量；部分Fe原子的位置被A1原子取代）包圍R2Fe14B相的雙主相 結(jié)構(gòu)。顯著減少重稀土的用量，同時(shí)也提高了磁體的耐腐蝕性。
[0005]NdFeB基永磁材料主相Nd2Fe14B具有非常高的各向異性場(chǎng)，其矯頑力的理論極 限高達(dá)70k0e，但是實(shí)際磁體的矯頑力僅為理論值的十分之一到三分之一。富釹的存在一方 面保證了主相晶粒間的磁性孤立性，有效地阻止了晶粒之間偶合作用的產(chǎn)生；同時(shí)也使主 相晶粒晶界變得光滑而無(wú)缺陷，阻止了反磁化疇的形核和長(zhǎng)大，磁體因此而具有高的矯頑 力燒結(jié)NdFeB的iHc是一個(gè)結(jié)構(gòu)敏感參量，我們可以通過(guò)細(xì)化主相來(lái)提高矯頑力。當(dāng)富釹 相中含有M粉當(dāng)中的一種或多種時(shí)，會(huì)形成較低熔點(diǎn)的M-Nd合金，從而降低富釹液相燒結(jié) 溫度，濕潤(rùn)性增強(qiáng)，對(duì)細(xì)化主相、阻止反磁化疇的增長(zhǎng)起到了重要作用，有效的提高了NdFeB 的矯頑力。
[0006] 釹鐵硼的耐腐蝕性與其結(jié)構(gòu)和相的分布密切相關(guān)，釹的化學(xué)性質(zhì)極為活潑，潮濕 高熱環(huán)境中會(huì)發(fā)生明顯的氧化，同時(shí)，由于三相之間存在這較為顯著地電位差，在電化學(xué)環(huán) 境中富釹相也會(huì)成為優(yōu)先腐蝕的對(duì)象，這些導(dǎo)致磁體容易在富釹相處發(fā)生腐蝕，甚至開(kāi)裂。 另外，燒結(jié)釹鐵硼采用粉末冶金方法，由于燒結(jié)技術(shù)和壓型工藝的制約，成品會(huì)存在微小的 空隙，當(dāng)氧氣進(jìn)入空隙后會(huì)與化學(xué)性質(zhì)活潑的釹發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而腐蝕主相。可見(jiàn)，富Nd 相的化學(xué)特性及其分布狀態(tài)是決定NdFeB磁體耐腐蝕性的關(guān)鍵因素。在燒結(jié)過(guò)程中本實(shí) 驗(yàn)將納米M粉摻雜在基粉中，可以使M粉均勻的分布在主相周?chē)母烩S相中，可以改善富釹 相的抗氧化能力和化學(xué)電位，有效地提高釹鐵硼的耐腐蝕性。
[0007]目前和今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)和研宄仍然面臨的兩個(gè)問(wèn)題需要解決：一是 燒結(jié)釹鐵硼磁體的矯頑力仍有很大提升空間；二是燒結(jié)釹鐵硼磁體的耐腐蝕性仍有待提 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其目的在于提高燒結(jié)釹鐵硼永 磁材料在高矯頑力和高耐蝕性方面存在的問(wèn)題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟： (1) 采用速凝薄片工藝制備釹鐵硼速凝薄片，之后用氫爆法將合金薄片破碎，并通過(guò)氣 流磨粉碎制備2-4微米釹鐵硼原料粉末； (2) 將平均粒徑50-90納米的M納米粉加入步驟（1)中制備好的釹鐵硼粉末中，摻雜 比例為釹鐵硼粉末重量的〇. 1-2. 0%，將兩種粉末混合均勻；這里的M納米粉代表Mg、A1、 Cu中的任意一種或多種混合； (3) 將步驟（2)經(jīng)過(guò)均勻混合后的粉末在2. 5T的磁場(chǎng)中取向并壓制成型； (4) 將步驟（3)得到的壓坯置入20-35MPa冷靜壓池中，經(jīng)10-30分鐘壓制收縮； (5) 將步驟（4)得到的壓坯置入真空燒結(jié)爐內(nèi)，然后升溫，在200-300°C，800-900°C分 別停留1-2小時(shí)和2-3小時(shí)，在1020-1120°C燒結(jié)2-6小時(shí)，最后進(jìn)行二級(jí)熱處理，一級(jí)熱 處理溫度900-950°C，時(shí)間2-3. 5小時(shí)；二級(jí)熱處理溫度480-630°C，時(shí)間1-3小時(shí)，最終 獲得燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。
[0010] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，提出采用M納米粉(這里的M代表Mg、Al、Cu 及其混合粉）摻雜的方法制備高矯頑力和高耐腐蝕性的燒結(jié)釹鐵硼磁體。將一定M納米粉 與釹鐵硼微米顆粒混合，使得M納米顆粒均勻分布分散于主相Nd2Fe14B晶粒表面。摻雜M納 米粉經(jīng)過(guò)燒結(jié)及熱處理過(guò)程富集在主相和主相晶粒邊界處，形成非磁性的合金的晶界相， 使主相有更好的磁去偶。低熔點(diǎn)元素在燒結(jié)溫度下形成液體，改善富Nd相與主相的潤(rùn)濕 性，使富Nd相更均勻的沿晶界分布，晶界更加清晰、光滑，增強(qiáng)晶粒間的去磁交換稠合作用 和晶界上反磁化疇的形核場(chǎng)，從而提高了磁體的矯頑力。它的存在可以起到改善富Nd晶界 相耐蝕性差的弱點(diǎn)。
[0011]
【具體實(shí)施方式】： 根據(jù)我們的大量研宄發(fā)現(xiàn)，納米粉平均粒徑越小，提升性能越高；但是越容易團(tuán)聚，所 以摻雜納米粉必須經(jīng)過(guò)表面改性處理。否者，納米顆粒與釹鐵硼微米顆粒無(wú)法混合均勻，對(duì) 于磁體最終的矯頑力和耐腐蝕性有著重要影響。專(zhuān)利采用加入分散劑的方法使納米粉末分 散更均勻。
[0012] 實(shí)施例： 利用速凝技術(shù)將釹鐵硼的合金制備為薄片，隨后采用氫破碎一氣流粉碎工藝將粉末制 成平均粒徑2. 8微米的粉末，之后將重量百分比0. 2%的M納米粉與之混合，M納米粉的平 均粒徑分別為53納米、61納米和87納米的、經(jīng)過(guò)表面處理的Mg:A1 :Cu=l: 1:2 (重量比） 混合納米粉摻雜到上述初始粉末中，利用混料機(jī)將兩種粉末進(jìn)行均勻的混合。將經(jīng)過(guò)均勻 混合后的粉末在2. 5T的磁場(chǎng)中取向并壓制成型。將得到的壓坯置入30MPa冷靜壓池中，經(jīng) 10分鐘壓制收縮。然后將收縮后的壓坯置入高真空燒結(jié)爐內(nèi)，然后升溫，在200〇C，850〇C 分別停留1小時(shí)和2小時(shí)，在1050 〇C燒結(jié)4小時(shí)，最后進(jìn)行二級(jí)熱處理，一級(jí)熱處理溫度 900〇C，時(shí)間2小時(shí)；二級(jí)熱處理溫度510〇C，時(shí)間3小時(shí)，最終獲得燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。
[0013] 上述實(shí)例中，M納米粉為Mg、Al、Cu中的任意一種或多種以任意比例混合。
[0014] 對(duì)比例1 : 采用相同的工藝制備了（1)未摻雜、（2)摻雜0.2%的平均粒徑53納米、61納米和87 納米的、經(jīng)過(guò)表面處理的Mg:A1:Cu= 1:1:2混合納米粉樣品燒結(jié)磁體作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟： (1) 采用速凝薄片工藝制備釹鐵硼速凝薄片，之后用氫爆法將合金薄片破碎，并通過(guò)氣 流磨粉碎制備2-4微米釹鐵硼原料粉末； (2) 將平均粒徑50-90納米的M納米粉加入步驟（1)中制備好的釹鐵硼粉末中，摻雜 比例為釹鐵硼粉末重量的0. 1-2. 0%，將兩種粉末混合均勻；這里的M納米粉代表Mg、A1、 Cu中的任意一種或多種混合； (3) 將步驟（2)經(jīng)過(guò)均勻混合后的粉末在2. 5T的磁場(chǎng)中取向并壓制成型； (4) 將步驟（3)得到的壓坯置入20-35MPa冷靜壓池中，經(jīng)10-30分鐘壓制收縮； (5) 將步驟（4)得到的壓坯置入真空燒結(jié)爐內(nèi)，然后升溫，在200-300°C，800-900°C分 別停留1-2小時(shí)和2-3小時(shí)，在1020-1120°C燒結(jié)2-6小時(shí)，最后進(jìn)行二級(jí)熱處理，一級(jí)熱 處理溫度900-950°C，時(shí)間2-3. 5小時(shí)；二級(jí)熱處理溫度480-630°C，時(shí)間1-3小時(shí)，最終 獲得燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明制備的高矯頑力和高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料及制備方法，屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域。將平均粒徑50-90納米的M（這里的M代表 Mg、Al、Cu及其混合粉）粉末進(jìn)行表面改性；再加入2-4微米釹鐵硼粉末中混合均勻，加入量為 0.1-2.0wt% ；在 2.5T的磁場(chǎng)中取向并壓制成型，再經(jīng)20-40MPa冷靜壓后，置入真空燒結(jié)爐內(nèi)；然后升溫，在200-300℃，800-900℃分別停留1-2小時(shí)和2-3小時(shí)，在1020-1120℃ 燒結(jié)2-6小時(shí)，最后進(jìn)行二級(jí)熱處理，一級(jí)熱處理溫度900-950℃，時(shí)間2-3.5小時(shí)；二級(jí)熱處理溫度480-630℃，時(shí)間1-3小時(shí)，獲得燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。本發(fā)明納米粉及其混合粉的加入，使得燒結(jié)釹鐵硼基永磁材料的矯頑力和耐蝕性得到了提高。
【IPC分類(lèi)】H01F1-08, B22F3-16, H01F1-057
【公開(kāi)號(hào)】CN104867639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410659004
【發(fā)明人】李志杰, 李占富, 李嘉, 馮泉, 孫維民, 史桂梅
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日