一種高性能含鈥鑄片磁體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能含鈥鑄片磁體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釹鐵硼稀土永磁材料，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的磁性能最強(qiáng)的永磁材料，并以其優(yōu)良的磁性能得到越來越多的應(yīng)用，被廣泛用于醫(yī)療核磁共振成像、計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動器、音響、手機(jī)等；隨著節(jié)能和低碳經(jīng)濟(jì)的要求，釹鐵硼稀土永磁材料又開始在汽車零部件、家用電器、節(jié)能和控制電機(jī)、混合動力汽車，風(fēng)力發(fā)電、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用，導(dǎo)致其用量越來越大。
[0003]目前，我國釹鐵硼產(chǎn)量占全球的60%以上，預(yù)計(jì)未來其應(yīng)用范圍和市場需求仍將持續(xù)擴(kuò)大，釹鐵硼行業(yè)對稀土元素Nd的需求量加大，且每年約以增幅20 %的速度上漲，尋求Nd需要量較少的新一代永磁體迫在眉睫。
[0004]現(xiàn)在常用的燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制造工藝一般包括:原材料準(zhǔn)備一鑄錠熔煉一破碎制粉一壓型一燒結(jié)一時(shí)效一檢測。其中鑄錠熔煉步驟中鑄片組織的好壞不僅對后續(xù)的制粉、取向、燒結(jié)工藝有影響，而且對粉末性質(zhì)和最終燒結(jié)磁性能也有極大影響。沒有優(yōu)良的鑄片組織，就不可能制造出高性能燒結(jié)永磁體，鑄片組織是制約磁體性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，而鑄片組織的是否優(yōu)良很大程度上取決于永磁體的合金成份及含量和鑄錠厚度。目前，鑄錠熔煉工藝制備的鑄錠厚度多為20mm左右，易有α -Fe枝晶析出，由于α -Fe枝晶的塑性較好，使鑄錠難以破碎，給后續(xù)的制粉過程帶來諸多不便，還需延長燒結(jié)時(shí)間以獲得均勻的Nd2Fel4B 晶體。
[0005]自然界中鈰、鈥、鈷元素的儲量遠(yuǎn)多于Nd元素，稀土金屬鈰、鈥、鈷比稀土金屬Nd-Pr合金市場價(jià)格低，因而CeHoCoFeB永磁合金較(Pr, Nd)FeB永磁合金具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高性能含鈥鑄片磁體及其制備方法，該磁體及其制備方法，一方面減少了釹的使用，而且加入鈰、鈥、鈷成分，仍能保證永磁體具有優(yōu)異的磁性，從而節(jié)約了成本，保護(hù)了釹資源。另一方面鑄片熔煉工藝使鑄片組織沒有α-Fe晶體存在，鑄片破碎更容易，后續(xù)制粉也更容易，從而節(jié)約了人力物力，縮短了生產(chǎn)周期。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高性能含鈥鑄片磁體及其制備方法，所述含鈥鑄片磁體的組份及重量百分含量為Pr:5.6?6.5%、Nd:16.0?18.5%、Ce:4.0?7.0%、Gd:1.5 ?2.5 %、Ho:1.0 ?2.0 %、B:0.5 ?1.5 %、Al:0.5 ?1.0 %、Cu:0.10 ?0.25%、Co:0.10?0.40%、余量用Fe補(bǔ)充；
[0008]還優(yōu)選的含鈥鑄片磁體的組份及重量百分含量為:
[0009]Pr:5.6 ?6.0 %、Nd: 16.5 ?18.0 %、Ce:5.0 ?6.0 %、Gd:1.5 ?2.0 %、Ho:
1.2 ?1.5%、B:0.8 ?1.0%、Al:0.6 ?0.8%、Cu:0.15 ?0.20%、Co:0.15 ?0.35%、余量用Fe補(bǔ)充；
[0010]更優(yōu)選的含鈥鑄片磁體的組份及重量百分含量為:
[0011]Pr:6.0%、Nd:17.0%、Ce:5.5%、Gd:2.0%、Ho:1.2%、B:1.0%、A1:0.6%、Cu:0.15%,Co:0.15%、余量用 Fe 補(bǔ)充；
[0012]制備該含鈥鑄片磁體的制備方法包括以下步驟:
[0013]I)鑄片熔煉:將按比例配比的金屬原料投入真空感應(yīng)速凝鑄片爐，抽真空，在800?1000°C下熔煉，加熱至金屬Pr開始熔化時(shí)，充入高純氬氣，金屬原料融化后經(jīng)超聲混勻，當(dāng)合金熔液表面結(jié)膜后，澆注到旋轉(zhuǎn)的水冷銅棍上，經(jīng)快速冷卻成厚度為0.25?
0.35mm的鑄片；
[0014]2)氫粉碎:將步驟I)得到的鑄片投入氫碎爐，在500?540°C下脫氫，得到100?110 μ m的合金顆粒；
[0015]3)氣流磨粉碎:將步驟2)得到的合金顆粒在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入氣流磨中，經(jīng)氣流磨粉碎成3.4?4.4 μ m的合金粉末；
[0016]4)磁場取向成型:將步驟3)得到的合金粉末投入磁場壓機(jī)，在1.9T的磁場下取向成型，得到壓坯；
[0017]5)等靜壓:將經(jīng)步驟4)成型后的壓坯，再裝入等靜壓機(jī)的高壓腔中，在190-200MPa的壓力下保持10_20s ；
[0018]6)燒結(jié):將經(jīng)步驟5)的壓坯投入真空燒結(jié)爐中，抽真空，在1055?1110°C，恒溫2.5?3.5小時(shí)；一級回火溫度為860?960°C，恒溫1.5?2.5小時(shí)；二級回火溫度為460?660"€，丨旦溫2.5?4.5小時(shí)；最后得到燒結(jié)磁體。
[0019]7)檢測:測試產(chǎn)品的磁參數(shù)。
[0020]采用本發(fā)明合金組份為原料，采用該鑄片熔煉工藝，可以得到優(yōu)良的鑄片組織，鑄片厚度為0.25?0.35_，可完全抑制α -Fe晶體的出現(xiàn)，有利于后續(xù)的制粉、取向、燒結(jié)的進(jìn)行，并可得到高性能的永磁體。
[0021 ] 所述步驟I)中，金屬原料融化后也可經(jīng)電磁攪拌混勻。
[0022]所述步驟6)中燒結(jié)溫度為1080°C，恒溫3小時(shí)；一級回火溫度為900°C，恒溫2小時(shí)；二級回火溫度為550°C，恒溫3小時(shí)。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024](I)減少了釹的使用，僅為16.0?18.5%，而且。通過摻雜合適劑量的鈰、鈥、鈷成分，仍能保證永磁體具有優(yōu)異的磁性，從而節(jié)約了成本，保護(hù)了釹資源。
[0025](2)鑄片熔煉工藝使鑄片組織沒有α -Fe晶體存在，鑄片破碎更容易，后續(xù)制粉也更容易，從而節(jié)約了人力物力，縮短了生產(chǎn)周期。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]取含鈥鑄片磁體的組份及重量百分含量為:Pr:5.6?6.5%,Nd:16.0?18.5%,Ce:4.0 ?7.0%、Gd:1.5 ?2.5%、Ho:1.0 ?2.0 %、B:0.5 ?1.5 %、Al:0.5 ?1.0%、Cu:0.10 ?0.25%、Co:0.10 ?0.40%、余量用 Fe 補(bǔ)充；
[0028]制備該含鈥鑄片磁體的制備方法包括以下步驟:
[0029]I)鑄片熔煉:將按比例配比的金屬原料投入真空感應(yīng)速凝鑄片爐，抽真空，在850?1050°C下熔煉，加熱至金屬Pr開始熔化時(shí)，充入高純氬氣，金屬原料融化后經(jīng)超聲混勻，當(dāng)合金熔液表面結(jié)膜后，澆注到旋轉(zhuǎn)的水冷銅棍上，經(jīng)快速冷卻成厚度為0.25?
0.35mm的鑄片；
[0030]2)氫粉碎:將步驟I)得到的鑄片投入氫碎爐，在450?560°C下脫氫，得到100?110 μ m的合金顆粒；
[0031]3)氣流磨粉碎:將步驟2)得到的合金顆粒在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入氣流磨中，經(jīng)氣流磨粉碎成3.4?4.4 μ m的合金粉末；
[0032]4)磁場取向成型:將步驟3)得到的合金粉末投入磁場壓機(jī)，在1.9T的磁場下取向成型，得到壓坯；
[0033]5)等靜壓:將經(jīng)步驟4)成型后的壓坯，再裝入等靜壓機(jī)的高壓腔中，在190-200MPa的壓力下保持10_20s ；
[0034]6)燒結(jié):將經(jīng)步驟5)的壓坯投入真空燒結(jié)爐中，抽真空，在1060?1120°C，恒溫2.5?3.5小時(shí)；一級回火溫度為850?980°C，恒溫1.5?2.5小時(shí)；二級回火溫度為450?650°C，恒溫2.5?4.5小時(shí);最后得到燒結(jié)磁體；
[0035]7)檢測:測試產(chǎn)品的磁參數(shù)。
[0036]經(jīng)檢測，其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到以下參數(shù):
[0037]剩磁(Br)1.22 ?1.27T
[0038]磁感應(yīng)矯頑力(Hcb)彡900Ka/m
[0039]內(nèi)稟矯頑力(Hcj)彡955Ka/m
[0040]最大磁能積(BH)max:288 ?312KJ/m3
[0041]實(shí)施例2
[0042]取含鈥鑄片磁體的組份及重量百分含量為:
[0043]Pr:5.6 ?6.0 %、Nd: 16.5 ?18.0 %、Ce:5.0 ?6.0 %、Gd:1.5 ?2.0 %、Ho:
1.2 ?1.5%、B:0.8 ?1.0%、A1:0.6 ?0.8%、Cu:0.15 ?0.2%、Co:0.15 ?0.35%、余量用Fe補(bǔ)充；
[0044]制備該含鈥鑄片磁體的制備方法包括以下步驟:
[0045]1)1)鑄片熔煉:將按比例配比的金屬原料投入真空感應(yīng)速凝鑄片爐，抽真空，在850?1050°C下熔煉，加熱至金屬Pr開始熔化時(shí)，充入高純氬氣，金屬原料融化后經(jīng)超聲混勻，當(dāng)合金熔液表面結(jié)膜后，澆注到旋轉(zhuǎn)的水冷銅棍上，經(jīng)快速冷卻成厚度為0.25?0.35mm的鑄片；
[0046]2)氫粉碎:將步驟I)得到的鑄片投入氫碎爐，在450?560°C下脫氫，得到100?110 μ m的合金顆粒；
[0047]3)氣流磨粉碎:將步驟2)得到的合金顆粒在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入氣流磨中，經(jīng)氣流磨粉碎成3.4?4.4 μ m的合金粉末；
[0048]4)磁場取向成型:將步驟3)得到的合金粉末投入磁場壓機(jī)，在1.9T的磁場下取向成型，得到壓坯；
[0049]5)等靜壓:將經(jīng)步驟4)成型后的壓坯，再裝入等靜壓機(jī)的高壓腔中，在190-200MPa的壓力下保持10_20s ；
[0050]6)燒結(jié):將經(jīng)步驟5)的壓坯投入真空燒結(jié)爐中，抽真空，在1060?1120°C，恒溫2.5?3.5小時(shí)；一級回火溫度為850?980°C，恒溫1.5?2.5小時(shí)；二級回火溫度為450?650°C，恒溫2.5?4.5小時(shí);最后得到燒結(jié)磁體；
[0051]7)檢測:測試產(chǎn)品的磁參數(shù)。
[0052]經(jīng)檢測，其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到以下參數(shù):
[0053]剩磁(Br)1.22 ?1.27T
[0054]磁感應(yīng)矯頑力(Hcb)^ 900Ka/m
[0055]內(nèi)稟矯頑力(Hcj)彡955Ka/m
[0056]最大磁能積(BH)max:288 ?312KJ/m3
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