一种高性能稀土－铁－硼系烧结永磁体的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能稀土－铁－硼系烧结永磁体的制备方法，包括步骤：①钕铁硼合金吸氢破碎、气流磨制粉；②磁控溅射轻稀土元素到磁粉；③取向成型得到压坯，压坯再经过冷等静压处理；④处理后的压坯经真空烧结两级回火处理。本发明在制备钕铁硼Nd-Fe-B合金粉末的基础上利用磁控溅射方法将轻稀土元素溅射到气流磨微粉表面，轻稀土元素作为晶间液相，修复受损的晶界边缘，使晶界更光滑，晶界结构的优化，磁体具有了更好的磁性能。本发明中，晶界轻稀土元素液相均匀分布并包裹主相，起去交换耦合作用，克服了双合金法富稀土液相在晶界中分布不均匀对磁体性能的影响，提高了矫顽力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明提供了一种稀土一铁一硼系高性能烧结永磁体的制备方法，属于磁性材料 领域。 一种高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法
【背景技术】
[0002] 烧结稀土一铁一硼（Re-Fe-B)系烧结永磁体(钕铁硼Nd-Fe-B是其典型代表）是 目前磁性能最好的永磁材料，具有高剩磁（Br)、高矫顽力（Hej)、高磁能积（BH)max特点，是 计算机、信息产业、交通等高新【技术领域】的核心功能器件，已成为高新技术、新兴产业的重 要物质基础。制造高性能磁体，首先是成分中具有高体积分数的稀土一铁一硼主相，其次 是晶界间的富稀土相均匀充分分布，有良好的晶间结构。目前，研发高性能磁体的基本方法 是：熔炼高体积分数钕铁硼合金成分，制粉时添加富稀土相进入晶界，改善晶界结构。双合 金法是目前制备高性能磁体的常用方法：分别熔炼主辅合金(主合金成分具有高体积分数， 辅合金成分基本是富稀土相)，主合金粉碎后与辅合金液相（液相有微米级和纳米级尺寸） 混料烧结，通过主辅合金成分、配比的改变来实现对主相合金颗粒晶界的修饰，如中国专利 200510049962. 7提出的"晶界相中添加纳米氧化物提高烧结钕铁硼矫顽力方法"。双合金 法添加的辅相富稀土相，特别是纳米级的富稀土液相,通过转动或滚动等机械方式与主相 合金成分混合，富稀土相存在团聚象限，在微粉中分布的不均匀。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法。
[0004] 为了实现上述发明目的，采用下述技术方案： 一种高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，包括下述步骤： ① 、取钕铁硼合金，氢碎炉中吸氢破碎、高温脱氢处理，氢碎粉中加入烧结钕铁硼永磁 体制备常用的助剂，在氮气或氩气气氛下密封混合，再经气流磨制粉制得磁粉； ② 、将气流磨混合后的磁粉置于磁控溅射的滚动样品台上，以轻稀土元素中的一种或 多种的合金做靶材，在氩气气氛中将靶材中轻稀土元素溅射到样品台上随重力下落的磁粉 上，得到表面溅射有轻稀土元素的钕铁硼粉末； ③ 、将上述钕铁硼粉末在取向磁场中取向成型得到压坯，压坯再经过冷等静压处理； ④ 、冷等静压处理后的压坯经真空烧结、两级回火处理，制成磁体。
[0005] 所述轻稀土元素包括镨Pr、钕Nd、镧La、铺Ce。
[0006] 进一步的，步骤①氢碎炉高温脱氢处理温度520-580°C为佳。
[0007] 作为优选，步骤①制得磁粉平均粒度为2-7 μ m。
[0008] 进一步的，步骤②轻稀土元素溉射层厚度在10_50nm，优选15-40 nm。
[0009] 进一步的，步骤③取向磁场强度1. 0-2. 0T。
[0010] 作为优选，步骤③冷等静压处理压力为150-200MPa。
[0011] 进一步的，步骤④在1030°C-1130°C下真空烧结4-6小时，890°C-910°C-级回 火处理2-4小时、450°C -600°C二级回火处理4-6小时。
[0012] 步骤②中所述所述助剂包括钕铁硼生产用防氧化剂、润滑剂，其用量一般为钕铁 硼合金质量的0. 1?2. 0%。，所述助剂还包括占钕铁硼合金质量0. 1?2. 0%的汽油。
[0013] 本发明中所述钕铁硼合金包括：铸锭合金或速凝铸片合金，其可购自如安徽大地 熊新材料股份有限公司、安徽包钢稀土永磁合金制造有限责任公司等专业的钕铁硼合金生 产企业，或者其也可通过常规的钕铁硼速凝铸片合金制备工艺如在真空感应熔炼炉中熔炼 得到。
[0014] 所述合金成分重量百分组成可以为MeQxPyR z，其中29彡c彡33,63彡X彡66， 0· 98彡y彡1. 1，0彡z彡1，M为Pr、Nd、Dy、Tb元素中的一种或多种，Q为Fe、Co元素一种 或两种，P为B元素，R为Al、Nb、Cu、Ga元素的一种或多种。
[0015] 本发明在制备钕铁硼Nd-Fe-B合金粉末的基础上利用磁控溅射方法将轻稀土元 素溅射到气流磨微粉表面，轻稀土元素作为晶间液相，修复受损的晶界边缘，使晶界更光 滑，晶界结构的优化，磁体具有了更好的磁性能。本发明中，晶界轻稀土元素液相均匀分布 并包裹主相，起去交换耦合作用，克服了双合金法富稀土液相在晶界中分布不均匀对磁体 性能的影响，提高了矫顽力。
【具体实施方式】
[0016] 下述实施例是对于本
【发明内容】
的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但 本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任 何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
[0017] 实施例1 ① 、熔炼制备成分为 30. 3NdO. 9Dy 66. 5Fe 1. 0B 0· 2Nb 0· 8Co 0· lCu 0· 2Ga(质量百分 t匕）钕铁硼速凝铸片合金，合金片经氢碎炉吸氢破碎、540°C脱氢处理后，氢碎粉中添加防氧 化剂0.5%。（重量百分比）（防氧化剂为太原佳磁有限公司市售产品)、润滑剂0.3%。（重量 百分比）（润滑剂为天津悦圣新材料研究所市售产品)、汽油1. 2%，在氮气保护下的密封罐中 混合，再经气流磨制粉成微粉，微粉平均粒度为3. 5um ; ② 、将气流磨混合后的微粉(罐装)，置于磁控溅射的滚动样品台上，金属钕Nd做靶材， 磁控溅射系统抽真空后，在氩气氛围中将靶材中钕溅射到样品台内随重力下落的磁粉上， 磁粉表面溅射金属钕Nd厚度在15nm ; ③ 、钕铁硼粉末在密封氮气保护方式成型和室温条件下，在1. 2T的磁场中取向成型初 压，再经压力为180MPa冷等静压压制成坯料； ④ 、压坯在1050°C真空烧结5小时，再经900°C -级回火3小时和480°C二级回火处理 5小时，制成磁体； 经过上述工艺制造的磁体磁性能(温度20°C ±3°C)达到剩磁Br 13. 75KGs、内秉矫 顽力Hcj 16. 42K0e ;而相同成分下，气流磨后添加 PrNd纳米粉工艺制备的磁体剩磁Br 13.74KGs、内秉矫顽力Hcj 15.50K0e，新工艺提高了磁体的矫顽力0.92K0e，效果明显。
[0018] 实施例2 ①、熔炼制备成分为 28. 8Pr3. 2Dy 65. 4Fe 1. 0B 0. 3Nb 1. OCo 0. lCu 0. 2A1 (质量百分 t匕）钕铁硼速凝铸片合金，合金片经氢碎炉吸氢破碎、540°C脱氢处理后，氢碎粉中添加防氧 化剂0.8%。（重量百分比)、汽油1.6%，在氮气保护下的密封罐中混合，再经气流磨制粉成微 粉，微粉平均粒度为2. Sum; ② 、将气流磨混合后的微粉(罐装)，置于磁控溅射的滚动样品台上，金属镨Pr做靶材， 磁控溅射系统抽真空后，在氩气氛围中将靶材中金属镨Pr溅射到样品台内随重力下落的 磁粉上，磁粉表面溅射镨Pr厚度在25nm ; ③ 、钕铁硼粉末在密封氮气保护方式成型和室温条件下，在1. 2T的磁场中取向成型初 压，再经压力为180MPa冷等静压压制成坯料； ④ 、压坯在1058°C真空烧结5小时，再经900°C -级回火3小时和470°C二级回火处理 5小时，制成磁体； 经过上述工艺制造的磁体磁性能(温度20°C ±3°C)达到剩磁Br 12. 75KGs、内秉矫 顽力Hcj 22. 42KOe ;而相同成分下，气流磨后添加 PrNd纳米粉工艺制备的磁体剩磁Br 12. 76KGs、内秉矫顽力Hcj 23. 50K0e，新工艺提高了磁体的矫顽力1. 08K0e，磁体更能适 应高温的使用要求。
[0019] 实施例3 ① 、熔炼制备成分为 30. 2(PrNd)0. 3Tb 67. 15Fe 1. 0B 0· 15Nb 0· 9Co 0· lCu 0· 2Ga(质 量百分比）钕铁硼速凝铸片合金，合金片经氢碎炉吸氢破碎、540°C脱氢处理后，氢碎粉中添 加防氧化剂1. 2%。（重量百分比)、润滑剂0. 5%。（重量百分比)、汽油1. 8%，在氮气保护下的 密封罐中混合，再经气流磨制粉成微粉，微粉平均粒度为3. Oum ; ② 、将气流磨混合后的微粉(罐装)，置于磁控溅射的滚动样品台上，稀土镨钕PrNd合金 (重量百分比成分：65Pr 35Nd)做靶材，磁控溅射系统抽真空后，在氩气氛围中将靶材中镨 钕溅射到样品台内随重力下落的磁粉上，磁粉表面溅射镨钕厚度在40nm ; ③ 、钕铁硼粉末在密封氮气保护方式成型和室温条件下，在1. 2T的磁场中取向成型初 压，再经压力为180MPa冷等静压压制成坯料； ④ 、压坯在1045°C真空烧结5小时，再经900°C -级回火3小时和490°C二级回火处理 5小时，制成磁体； 经过上述工艺制造的磁体磁性能(温度20°C ±3°C)达到剩磁Br 14. 15KGs、内秉 矫顽力Hcj 14. 20K0e ;而相同成分下，气流磨添加 PrNd纳米粉工艺制备的磁体剩磁Br 14. 14KGs、内秉矫顽力Hcj 13. 42K0e，新工艺提高了磁体的矫顽力0· 78K0e。
[0020] 实施例4 ① 、熔炼制备成分为27. 5La4. 65. 2Fe 1. 0B 0· INb 1. 5Co 0· 2Cu (质量百分比）钕 铁硼铸锭，经氢碎炉吸氢破碎、540°C脱氢处理后，氢碎粉中添加防氧化剂0. 9%。（重量百分 比)、汽油1. 8%，在氮气保护下的密封罐中混合，再经气流磨制粉成微粉，微粉平均粒度为 4. Oum ； ② 、将气流磨混合后的微粉(罐装)，置于磁控溅射的滚动样品台上，稀土金属镧La做靶 材，磁控溅射系统抽真空后，在氩气氛围中将靶材中镧La溅射到样品台内随重力下落的磁 粉上，磁粉表面溅射镧厚度在40nm ; ③ 、钕铁硼粉末在密封氮气保护方式成型和室温条件下，在1. 2T的磁场中取向成型初 压，再经压力为180MPa冷等静压压制成坯料； ④ 、压坯在1125°C真空烧结5小时，再经900°C -级回火3小时和460°C二级回火处理
【权利要求】
1. 一种高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，包括下述步骤： ① 、取钕铁硼合金，氢碎炉中吸氢破碎、高温脱氢处理，氢碎粉中加入烧结钕铁硼永磁 体制备常用的助剂，在氮气或氩气气氛下密封混合，再经气流磨制粉制得磁粉； ② 、将气流磨混合后的磁粉置于磁控溅射的滚动样品台上，以轻稀土元素中的一种或 多种的合金做靶材，在氩气气氛中将靶材中轻稀土元素溅射到样品台上随重力下落的磁粉 上，得到表面溅射有轻稀土元素的钕铁硼粉末； ③ 、将上述钕铁硼粉末在取向磁场中取向成型得到压坯，压坯再经过冷等静压处理； ④ 、冷等静压处理后的压坯经真空烧结、两级回火处理，制成磁体。
2. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于，步 骤①氢碎炉高温脱氢处理温度520-580°C。
3. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于，步 骤①制得磁粉平均粒度为2-7 μ m。
4. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于，步 骤②所述轻稀土元素溅射层厚度在10_50nm。
5. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于，步 骤③取向磁场强度1.0-2. 0T。
6. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于，步 骤③冷等静压处理压力为150-200MPa。
7. 如权利要求1所述高性能稀土一铁一硼系烧结永磁体的制备方法，其特征在于， 步骤④在1030°C -1130°C下真空烧结4-6小时，890°C -910°C-级回火处理2-4小时、 450°C _600°C二级回火处理4-6小时。
【文档编号】H01F41/02GK104124052SQ201410356472
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】周志国, 黄秀莲, 陈静武, 沈炯, 衣晓飞, 熊永飞 申请人:安徽大地熊新材料股份有限公司