一種耐高溫?zé)Y(jié)NdFeB永磁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土永磁材料相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種耐高溫?zé)Y(jié)NdFeB永磁材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土永磁材料是由稀土元素R (Sm，Nd，Pr等)與過渡金屬TM (Fe，Co等)所形成的一類高性能永磁材料。這類材料到目前為止包括第一代％05系、第二代R 2&)17系以及第三代NdFeB系稀土永磁材料。其中，第三代NdFeB系稀土永磁材料是迄今為止磁性能最好的一類永磁材料，其理論磁能積高達64MG0e，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了第一代的SmCo5稀土永磁及第二代的SmCo稀土永磁。而且，由于NdFeB材料中含量最多的Fe元素價格低廉，其價格要遠(yuǎn)低于SmCo5稀土永磁及SmCo稀土永磁，是當(dāng)前市場用量最大的一類稀土永磁材料。
[0003]采用傳統(tǒng)工藝制備的燒結(jié)NdFeB三元永磁材料，雖然具有很好的磁性能，但是矯頑力較低且溫度穩(wěn)定性較差，限制了其在汽車領(lǐng)域的進一步使用。為了提高燒結(jié)NdFeB永磁的矯頑力并改善其溫度穩(wěn)定性，人們嘗試了各種方法，如細(xì)化主磁相Nd2Fe14B化合物的晶粒尺寸、改善材料的晶界形貌、添加其他合金元素等。其中最有效的方法是添加Dy、Tb等重稀土元素，使之替換主磁相Nd2Fe14B化合物中的稀土元素Nd，使其各向異性場和矯頑力得到極大的提高。但是，重稀土元素與過渡族元素Fe之間是反鐵磁性耦合，添加后會導(dǎo)致磁體的剩磁降低。另一方面，Dy、Tb等重稀土元素在地球上的儲量很低，且分布分散，難以開采，因此價格非常昂貴，添加后極大地提升了燒結(jié)NdFeB永磁的材料成本。因此如何在燒添加、甚至不添加Dy、Tb等重稀土元素的條件下使NdFeB磁體獲得高矯頑力及高溫度穩(wěn)定性，是目前廣大研宄者研宄的熱點。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻進行檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利CN 1862717A中公布了一種超高矯頑力燒結(jié)釹鐵硼磁性材料的制備方法，但是其Dy含量為3% -10%，Tb含量為0% -6%,重稀土含量很高，從經(jīng)濟的角度來講，十分不劃算；中國專利CN103824668A中公布了一種低重稀土高矯頑力燒結(jié)釹鐵硼磁體的制備方法，該方法通過采用稀土元素粉末對釹鐵硼的富釹相進行補償，降低了重稀土元素的使用量，該方法雖然能夠生產(chǎn)性能一致的高矯頑力磁體，但是仍然需要添加少量的重稀土元素；日本日立金屬株式會社專利CN102361998A中公布了一種R-T-B-M系燒結(jié)磁體用合金及其制造方法，該方法雖然降低了重稀土的使用量，但仍然不可避免的使用了一部分重稀土元素；日本株式會社日立制作所專利CN103021613A公布了一種燒結(jié)磁體的制造方法，其采用將FeCo或重稀土元素聚集于NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶界附近，實現(xiàn)在低重稀土的條件下制備出高磁性能、高矯頑力的磁體，但是該專利中的FeCo合金作為一類軟磁相聚集于晶界是否有利于矯頑力提高存在理論上的疑問，而且，該專利仍然不可避免的使用了重稀土元素Dy與Tb。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種不添加重稀土元素的耐高溫?zé)Y(jié)NdFeB永磁材料的制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種耐高溫?zé)Y(jié)NdFeB永磁材料的制備方法，具體制備步驟如下:
[0008](I)采用真空速凝的方法制備NdFeB合金與SmCo合金薄片；
[0009](2)將兩種合金分別破碎成粉末；
[0010](3)將兩種粉末按一定的比例進行充分混合；
[0011](4)混合粉末經(jīng)真空干燥后再在磁場下取向壓制成型，然后將成型后的毛坯進行冷等靜壓；
[0012](5)對坯體進行燒結(jié)及2次熱處理，制得耐高溫?zé)Y(jié)NdFeB永磁材料。
[0013]在燒結(jié)NdFeB磁體的制備過程中，燒結(jié)NdFeB磁體的晶界組成及分布對磁體的矯頑力具有重大的影響，fee結(jié)構(gòu)的富Nd相可以隔離相鄰Nd2Fe14B相晶粒之間的磁耦合作用，使磁體的矯頑力得以保持。但是，本發(fā)明人近期經(jīng)反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，如果將晶粒間的富Nd相替換為高矯頑力的Dy2Fe14B、Tb2Fe14B、SmCo等硬磁相晶粒，不僅不會因其與Nd2Fe14B相晶粒之間的磁耦合作用而降低材料的矯頑力，反而可以提升磁體的矯頑力。故而，發(fā)明人推斷是因為Nd2Fe14B相晶粒之間的高矯頑力硬磁相可以在反磁化過程中提升Nd2Fe14B相磁疇翻轉(zhuǎn)的難度，因而提高材料的矯頑力。由于Dy、Tb等重金屬材料非常昂貴，因此本發(fā)明人選取價格較低而且矯頑力與溫度穩(wěn)定性均很好的SmCo細(xì)晶作為NdFeB永磁材料的摻雜相。與其它發(fā)明相比，本發(fā)明構(gòu)思有以下特殊之處:傳統(tǒng)工藝中，采用Sm替代Nd，Co替代鐵，形成(Nd，Sm)2(Fe，Co) 14B相，這種方法雖可以提高磁體的矯頑力與溫度穩(wěn)定性，但是由于這種替代會降低材料的飽和磁化強度，因此磁體的剩磁會隨之降低。本發(fā)明中，將SmCo硬磁性相獨立的存在于Nd2Fe14B相晶粒之間，既可以利用SmCo相的高矯頑力、高溫度穩(wěn)定性的優(yōu)點，又可以避免降低磁體的剩磁過分降低。
[0014]作為優(yōu)選，在步驟(I)中，所述的NdFeB合金，按照重量百分比，Nd的含量為20 % -40%, Fe的含量為50 % -75 %，B的含量為0.5 % -1.6 %，此外還含有5 % -10 %的Pr,0.4% -2%的 Nb，0.01% -0.6%的 Ga。
[0015]作為優(yōu)選，在步驟(I)中，所述的SmCo合金，按照重量百分比，含有20% -30%的Sm, 40% -60% 的 Co，15% -25% 的 Fe，3% -6% 的 Cu，0.5% -1% 的 Zr。
[0016]作為優(yōu)選，在步驟(2)中，NdFeB合金采用氫破+氣流磨的方式進行破碎，破碎后NdFeB合金的粉末尺寸為0.8 μ m-5 μ m。
[0017]作為優(yōu)選，在步驟(2)中，SmCo合金采用振磨+機械球磨的方式進行破碎，球磨溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、石油醚或其它有機溶劑，磨球直徑為0.5mm-3mm，破碎后SmCo合金的粉末尺寸為50nm-100nm。
[0018]作為優(yōu)選，在步驟(3)中，SmCo合金粉末占總粉末質(zhì)量的0.5% -15 %，混合方式為:在球磨機中濕磨，球磨溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、石油醚或其它有機溶劑。
[0019]作為優(yōu)選，在步驟(4)中，混合粉末經(jīng)真空干燥后再在1.5-2T的磁場下取向壓制成型。
[0020]作為優(yōu)選，在步驟(5)中，燒結(jié)溫度為1000°C _1150°C，燒結(jié)時間為1_6小時。
[0021]作為優(yōu)選，在步驟(5)中，第一級熱處理為900°C，時間為2-2.5h ;第二級熱處理為500°C，時間為 2-3.5ho
[0022]本發(fā)明的有益效果是:通過細(xì)晶摻雜的技術(shù)，在材料的Nd2Fe14B相晶粒之間，摻入細(xì)小的SmCo相晶粒，利用SmCo相晶粒矯頑力高、溫度穩(wěn)定性好的優(yōu)點，在不添加Dy、Tb等重金屬的條件下，制備出具有高剩磁、高矯頑力、高溫度穩(wěn)定性的NdFeB永磁材料。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述。
[0024]如無特殊說明，本發(fā)明的是實施例中所采用的材料為本領(lǐng)域的常用材料，所采用的方法為本領(lǐng)域的常用方法。
[0025]實施例1
[0026]NdFeB合金制備時，原始材料為Nd-Pr合金(約80 %為Nd)，電解純鐵，鐵硼合金，純Nb，純Ga，按照預(yù)先設(shè)計的成分Nd24Pr6Fe68.5BlNb0.4Ga0.1 (重量百分比)進行配比，然后采用真空速凝甩片工藝制得NdFeB合金薄片；采用氫破碎工藝加氣流磨的方式對NdFeB合金薄片進行破碎，制得平均粒徑為2 μ m的合金粉末。
[0027]SmCo合金制備時，按照預(yù)先設(shè)計的成分Sm26Co47Fe20Cu4.5Zr2.5 (重量百分比)進行配比，采用真空速凝甩片工藝制得SmCo合金薄片，然后采用采用振磨+機械球磨(濕磨)的工藝進行破碎，制得平均粒徑為10nm的SmCo合金粉末。
[0028]將質(zhì)量比為95%的NdFeB合金粉末與5%的SmCo合金粉末在球磨機中濕磨，球磨溶劑采用丙酮，球料質(zhì)量比為5: 1，球磨時間為I小時，然后在真空下進行干燥處理。
[0029]將已混合均勻的粉末在1.5T的磁場下取向壓