一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體及其制法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體，原料中成分質(zhì)量比為：(NdPr)xMMyFe99?x?y?zBzCuaAl1?a，9＜x＜18，15＜y＜24，0.8＜z＜1.3；MM為混合稀土，其組成成分的質(zhì)量百分比為28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.01%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb。還公開了其制法，采用快淬磁粉，并用熱壓熱變形工藝制備釹鐵硼磁體，磁體中得到完全致密同時(shí)具有納米級(jí)順序的(MmNd)2Fe14B 納米晶結(jié)構(gòu)。該磁體的組織致密，提高了混合稀土的使用范圍，在不增加重稀土元素的基礎(chǔ)上保證了磁性能。
【專利說明】
一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體及其制法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及稀土永磁合金，特別是釹鐵硼的熱壓磁體，具體是指一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體及其制法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)90年代以來，隨著新型釹鐵硼磁性材料的開發(fā)與應(yīng)用，釹鐵硼產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，釹鐵硼磁體所用原材料釹金屬和鐠釹合金資源越來越緊缺。釹金屬和鐠釹合金是從原生礦混合稀土資源中提煉出來的，由于混合稀土中鑭、鈰等元素不利于提高釹鐵硼磁體的磁性能，因此必須分離、精煉提純，且分離提純的成本較高。目前，鐠釹合金價(jià)格大約是混合稀土價(jià)格的4倍。如果能利用原生礦混合稀土代替鐠釹合金制備永磁材料，可以降低成本。
[0003]鑭、鈰元素的加入會(huì)使磁體的矯頑力降低，而熱壓熱變形工藝可以在少加入重稀土元素的基礎(chǔ)上保證矯頑力。與傳統(tǒng)燒結(jié)法相比，熱壓熱變形法時(shí)間短，溫度低，節(jié)能降耗。避免了磁粉燒結(jié)前在磁場(chǎng)中充磁取向的過程，工藝簡(jiǎn)單，成本低;近終尺寸成型，可不需或少需磨加工，收得率較高。由于是納米晶，所以抗腐蝕性比燒結(jié)好，有的用途可不需電鍍或電泳。由于是納米晶，有細(xì)化晶粒優(yōu)勢(shì)，可不用或少用Dy和Tb，比同等級(jí)燒結(jié)牌號(hào)省2%Dy，原料成本較低。磁性與燒結(jié)相似。晶界擴(kuò)散提高矯頑力潛力較大，可實(shí)現(xiàn)無重稀土 SHT等級(jí)產(chǎn)業(yè)化。熱壓熱變形法具有高效、低能、環(huán)保等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用前景。采用混合稀土作為原料，同時(shí)采用熱壓熱變形工藝，可以在保證磁體性能的基礎(chǔ)上降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體及其制法，該磁體提高了混合稀土的使用范圍，在不增加重稀土元素的基礎(chǔ)上保證了磁性能。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體，原料中成分質(zhì)量比為:(NdPr)xMMyFe99—X—y—zBzCuaAl Pa，9 < X< 18，15 <y < 24，0.8 < z < I.3; MM為混合稀土，其組成成分的質(zhì)量百分比為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.01%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb。
[0006]—種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體的制法，步驟包括:
第一步，通過真空感應(yīng)熔煉爐制備釹鐵硼鑄片，原料中成分質(zhì)量比為:(NdPr)xMMyFe99—X—y—zBzCuaAl Pa，9 < X< 18，15 <y < 24，0.8 < z < I.3; MM為混合稀土，其組成成分的質(zhì)量百分比為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.0 l%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb ；熔煉爐內(nèi)真空度達(dá)到10—3Pa時(shí)充入氬氣，充入氬氣后使?fàn)t內(nèi)真空度達(dá)到2000Pa，熔煉后澆注在銅輥中進(jìn)行甩帶獲得鑄片，甩帶速度30m/s ο熔煉時(shí)加溫把金屬完全熔化即可，沒有固定溫度。
[0007]第二步，再通過氣流磨制備成微米級(jí)的釹鐵硼粉體，氣流磨噴嘴空氣壓力0.5MP，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為4000rpm，氣流磨后獲得釹鐵硼粉體平均粒度為3μπι;
第三步，將混合粉體放入真空熱壓機(jī)模具，在氬氣條件下，熱壓溫度在500°C到700°C，升溫時(shí)間在5分鐘到15分鐘，壓力300MPa-400MPa，壓制保溫時(shí)間I到5分鐘，然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降至室溫，得到各向同性的磁體；
第四步，在氬氣條件下，將各向同性磁體放入不同內(nèi)徑的模具進(jìn)行熱變形，控制熱變形溫度在6000C到9000C，室溫到最高溫升溫時(shí)間為5分鐘到15分鐘，保溫0.5分鐘到1min，施加壓力，壓力達(dá)到50MPa-200MPa，使磁體均勻變形，形變時(shí)間控制在30秒到90秒，預(yù)變形完成后保溫10秒到30秒;然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降溫到室溫，脫模獲得各向異性磁體。
[0008]采用上述方案后，本發(fā)明通過向釹鐵硼合金中添加混合稀土元素，代替部分或全部的金屬釹形成新的磁性材料，來在保證磁性能的同時(shí)降低磁體成本，燒結(jié)法往往通過添加重稀土金屬來提高矯頑力和居里溫度，本發(fā)明采用快淬磁粉，并用熱壓熱變形工藝制備釹鐵硼磁體，磁體中得到完全致密同時(shí)具有納米級(jí)順序的(MMNd)2Fe14B納米晶結(jié)構(gòu)，使該磁體的組織致密，混合稀土鐵硼和釹鐵硼形成新的復(fù)合相使磁體的性能增強(qiáng)，獲得更高的磁性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在不增加重稀土元素的基礎(chǔ)上保證了磁性能，而且使磁體的性能增強(qiáng)。該磁體應(yīng)用于微特電機(jī)、磁傳感器等領(lǐng)域。
[0009]本發(fā)明與傳統(tǒng)燒結(jié)法相比，熱壓熱變形法時(shí)間短，溫度低，節(jié)能降耗，避免了磁粉燒結(jié)前在磁場(chǎng)中充磁取向的過程，工藝簡(jiǎn)單，成本低;近終尺寸成型，可不需或少需磨加工，收得率較高。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體，生產(chǎn)步驟包括:
第一步，通過真空感應(yīng)熔煉爐制備釹鐵硼鑄片，原料中質(zhì)量百分比成分為:(NdPr)I2MMisFe69B0.9Cu0.2A1q.8。麗為混合稀土，其質(zhì)量組成成分為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.01%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb，熔煉爐內(nèi)真空度達(dá)到10—3Pa時(shí)充入氬氣，熔煉后澆注在銅輥中進(jìn)行甩帶獲得鑄片，甩帶速度30m/s;
第二步，再通過氣流磨制備成微米級(jí)的釹鐵硼粉體，氣流磨噴嘴空氣壓力0.5MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為4000rpm，氣流磨后獲得釹鐵硼粉體平均粒度為3μπι;
第三步，將混合粉體放入真空熱壓機(jī)模具，在氬氣條件下，熱壓溫度650 V，升溫時(shí)間為6分鐘，壓力300MPa，壓制保溫時(shí)間2分鐘，然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降至室溫，得到各向同性的磁體；
第四步，在氬氣條件下，將各向同性磁體放入不同內(nèi)徑的模具進(jìn)行熱變形，控制熱變形溫度為8500C，室溫到最高溫升溫時(shí)間為8分鐘，保溫Imin，施加壓力，壓力達(dá)到10MPa，使磁體均勻變形，形變時(shí)間為2分鐘，預(yù)變形完成后保溫30秒;然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降溫到室溫，脫模獲得各向異性磁體。所得磁體最大磁能積為38MG0e。
[0011]實(shí)施例2
一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體，生產(chǎn)步驟包括:
第一步，通過真空感應(yīng)熔煉爐制備釹鐵硼鑄片，原料中質(zhì)量百分比成分為:(NdPr)1MM24Fe65B0.9Cu0.2A1q.8。麗為混合稀土，其質(zhì)量組成成分為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.01%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb，熔煉爐內(nèi)真空度達(dá)到10—3Pa時(shí)充入氬氣，熔煉后澆注在銅輥中進(jìn)行甩帶獲得鑄片，甩帶速度30m/s; 第二步，再通過氣流磨制備成微米級(jí)的釹鐵硼粉體，氣流磨噴嘴空氣壓力0.5MPa，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為4000rpm，氣流磨后獲得釹鐵硼粉體平均粒度為3μπι;
第三步，將混合粉體放入真空熱壓機(jī)模具，在氬氣條件下，熱壓溫度700°C，升溫時(shí)間為7分鐘，壓力150MPa，壓制保溫時(shí)間3分鐘，然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降至室溫，得到各向同性的磁體；
第四步，在氬氣條件下，將各向同性磁體放入不同內(nèi)徑的模具進(jìn)行熱變形，控制熱變形溫度為900°C，室溫到最高溫升溫時(shí)間為9分鐘，保溫lmin，施加壓力，壓力達(dá)到70MPa，使磁體均勻變形，形變時(shí)間為3分鐘，預(yù)變形完成后保溫30秒;然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降溫到室溫，脫模獲得各向異性磁體。所得磁體最大磁能積為36MGOe。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體，其特征在于原料中成分質(zhì)量比為:(NdPr)xMMyFe99ty-ZBzCuaAl I—a，9 <X < 18，15 <y < 24，0.8 < Z < I.3; MM為混合稀土，其組成成分的質(zhì)量百分比為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.01%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb。2.—種摻雜混合稀土的釹鐵硼熱壓熱變形磁體的制法，其特征在于步驟包括: 第一步，通過真空感應(yīng)熔煉爐制備釹鐵硼鑄片，原料中成分質(zhì)量比為:(NdPr)xMMyFe99—x—y—zBzCuaAla，9 < X< 18，15 <y < 24，0.8 < z < I.3; MM為混合稀土，其組成成分的質(zhì)量百分比為 28.5%La、49.4%Ce、6%Pr、16%Nb、0.05%Dy、0.0 l%Sm、0.03%Gd、0.01%Tb ；熔煉爐內(nèi)真空度達(dá)到10—3Pa時(shí)充入氬氣，充入氬氣后使?fàn)t內(nèi)真空度達(dá)到2000Pa，熔煉后澆注在銅輥中進(jìn)行甩帶獲得鑄片，甩帶速度30m/s; 第二步，再通過氣流磨制備成微米級(jí)的釹鐵硼粉體，氣流磨噴嘴空氣壓力0.5MP，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速為4000rpm，氣流磨后獲得釹鐵硼粉體平均粒度為3μπι; 第三步，將混合粉體放入真空熱壓機(jī)模具，在氬氣條件下，熱壓溫度在500°C到700°C，升溫時(shí)間在5分鐘到15分鐘，壓力300MPa-400MPa，壓制保溫時(shí)間I到5分鐘，然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降至室溫，得到各向同性的磁體； 第四步，在氬氣條件下，將各向同性磁體放入不同內(nèi)徑的模具進(jìn)行熱變形，控制熱變形溫度在6000C到9000C，室溫到最高溫升溫時(shí)間為5分鐘到15分鐘，保溫0.5分鐘到1min，施加壓力，壓力達(dá)到50MPa-200MPa，使磁體均勻變形，形變時(shí)間控制在30秒到90秒，預(yù)變形完成后保溫10秒到30秒;然后在20分鐘到30分鐘內(nèi)降溫到室溫，脫模獲得各向異性磁體。
【文檔編號(hào)】H01F41/02GK105869816SQ201610215434
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】解偉, 肖震, 鐘炳文, 韓珩
【申請(qǐng)人】龍巖紫荊創(chuàng)新研究院