專利名稱：一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法，屬于稀土永磁材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，釹鐵硼磁體行業(yè)飛速發(fā)展，已經(jīng)代替磁鋼和鐵磁體被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械等領(lǐng)域。由于具有高強(qiáng)度，小體積、輕質(zhì)量、高磁性，釹鐵硼磁體在硬盤、核磁共振(MRI)、電機(jī)、電動(dòng)車和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用。Dy和Tb是釹鐵硼永磁體中常用的添加劑，能與主相Nd2Fe14B晶粒邊緣中的Nd發(fā)生部分置換，從而改善晶界結(jié)構(gòu)，顯著地提高磁體的矯頑力。鏑或鋱的添加方式有多種，對(duì)磁體性能的影響也不同。由于鋱的價(jià)格非常昂貴，所以生產(chǎn)中一般首先考慮添加鏑元素。一種方法是直接化合法，即在熔煉過程中直接加入Dy。由于Dy只有在晶界處與Nd2F14B發(fā)生置換形成Dy2Fe14B才會(huì)對(duì)磁體的磁性能有提高，而熔煉過程中Dy2Fe14B同時(shí)也在晶粒內(nèi)形成，從而導(dǎo)致對(duì)磁性能有貢獻(xiàn)的鏑比例偏??；同時(shí)，晶粒內(nèi)形成的Dy2Fe14B的飽和磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)低于Nd2F14B的磁化強(qiáng)度，所以會(huì)導(dǎo)致剩磁Br較顯著地降低。另一種方法是雙合金法，即將Nd-Fe-B粉末與富鏑，氧化鏑，或者氟化鏑的合金粉末混合后壓型熱處理成型。這種方法制得的磁體中，鏑，氧化鏑，或者氟化鏑主要分布在晶界，矯頑力得到提高的同時(shí)不影響晶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，Br變化不大，但是鏑的用量很大，從經(jīng)濟(jì)角度考慮造成生產(chǎn)成本過高。滲Dy或滲Tb工藝由于能大大降低鏑或鋱的用量而被廣泛認(rèn)可。信越和日立公司都相繼公布了滲Dy、滲Tb的若干方法，大多為在毛坯表面涂覆一層由Dy或Tb的氧化物，氟化物和水、有機(jī)物組成的漿料，在高溫下使主相晶粒邊緣中的Nd與鏑或者鋱的氧化物或者氟化物發(fā)生置換，改善晶界結(jié)構(gòu)，提高矯頑力。此方法需要解決的一個(gè)問題是，主相晶粒邊緣的Nd與Dy或者Tb的氧化物或者鏑化物直接發(fā)生置換，置換速度很慢，從而使?jié)BDy、滲Tb效率很低，生產(chǎn)時(shí)間長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法，此法克服了用Dy或Tb氧化物或氟化物漿料涂覆法滲Dy或者滲Tb速度低的問題，操作簡單，成本低，同時(shí)大幅提聞了磁體的性能。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法，包括I)燒坯合金在真空或氬氣氣氛中熔化成熔體，將熔體在1300 1600°C澆注到急冷輥上形成鱗片，急冷輥轉(zhuǎn)速為20 60r/min ；2)步驟I)形成的鱗片經(jīng)過HD制粉，氣流磨，制成粒度為2 10 μ m的粉末；3)步驟2)制得的粉末在15K0e的磁場中取向成型，制成生坯，將生坯放入Ar氣氛下的燒結(jié)爐中，在900 1300°C下燒結(jié)I IOOh ；
4)將步驟3)燒結(jié)后的生坯在450 650°C溫度下時(shí)效2 50h，得到燒坯，依次用堿溶液、去離子水洗滌燒坯表面，干燥；5)用Dy或Tb的氧化物或氟化物與乙醇混合，按1:20 1:50重量比例混合，配成漿液，均勻涂覆在步驟4)干燥后的燒坯表面，烘干，得到Dy或Tb的氧化物或氟化物的涂層，涂層厚度為5 μ m 2mm ；6)在真空或Ar保護(hù)氣氛中，將金屬加熱到900 1000°C，蒸鍍到步驟5)得到的涂層上，厚度為I μ m Imm,制得磁體；7)將步驟6)制得的磁體放入真空或Ar保護(hù)氣氛中，200 800°C恒溫，使金屬和Dy或Tb的化合物發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)O. 5 IOh ；8)在真空800 1100°C下恒溫2 IOOh或在Ar保護(hù)氣氛中恒壓10 lOOPa，步驟7)處理后的磁體發(fā)生滲Dy或滲Tb反應(yīng)； 9)在真空或Ar保護(hù)氣氛中，對(duì)步驟8)處理后的磁體進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理的條件為450 650°C處理2 50h，時(shí)效處理后Dy或Tb滲層的厚度為50 μ m 10_，磁體冷卻到室溫，即得。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，步驟I)中所述澆注溫度為1400 1500°C ；進(jìn)一步,步驟I)中所述急冷棍轉(zhuǎn)速為30 50r/min。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是為輥內(nèi)通冷卻水，降低溫度。進(jìn)一步,步驟2)中所述粉末粒度為3 5 μ m。進(jìn)一步，步驟3)中所述燒結(jié)溫度為1000 1100°C，燒結(jié)2 50h。進(jìn)一步，步驟4)中所述時(shí)效溫度為450 500°C，時(shí)效4 20h，所述堿溶液為NaOH或 Κ0Η。進(jìn)一步，步驟4)所述燒坯的通式為R-Fe-B-M-X，其中，R是稀土元素Nd、Pr、Tb、Dy、Sc、Y、La、Ce、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Yb、Lu 中一種或幾種，R 含量為 26wt%〈R〈32wt% ；B 含量為 O. 5wt% 2wt%,優(yōu)選為 O. 6wt% lwt% ;M 為 Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Ca、Cu、Zn、Si、Al、Mg、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Mo中的一種或幾種；M含量為小于5wt% ；X為O、C和N，其中，100ppm〈0〈1500ppm, N〈3000ppm, C<1500ppm ;剩余為 Fe ；進(jìn)一步,步驟5)中所述涂層厚度為10 μ m I. 5mm,優(yōu)選為20 μ m Imm ；進(jìn)一步,步驟6)中所述金屬為鉀或鈉,優(yōu)選鈉,所述厚度為5 μ m O. 5mm,優(yōu)選為10 μ m 200 μ m ；進(jìn)一步，步驟7)中所述恒溫為250 600°C，更優(yōu)選為300 500°C，反應(yīng)I 8h，優(yōu)選為2 5h ;進(jìn)一步，步驟8)中所述在真空的反應(yīng)條件為900 1000°C下對(duì)磁體進(jìn)行I 50h恒溫?zé)崽幚恚鲈贏r保護(hù)氣氛中的反應(yīng)條件為恒壓20 80Pa。進(jìn)一步，步驟9)中所述時(shí)效處理的條件為500 550°C°C處理4 20h。進(jìn)一步，在加熱和冷卻過程中速度控制在O. I0C /min 50°C /min ；本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明涉及一種高性能、操作簡單以及高表面光潔度的釹鐵硼燒結(jié)磁體的滲Dy或者滲Tb方法。通過本方法處理過的釹鐵硼磁體，剩磁和磁能積變化不大，矯頑力大幅提高；相比通過磁體中的Nd直接置換磁體表面涂覆的Dy或者Tb化合物中的Dy或者Tb，本方法的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于通過鉀或鈉，做還原劑在較低溫度下置換Dy或Tb，提高了涂層的均勻性，大大提高了滲Dy、滲Tb的速度，滲層厚度大幅增加；同時(shí)，本發(fā)明操作過程簡單，用低價(jià)鉀或鈉，大大降低了生產(chǎn)成本，且產(chǎn)生的低熔點(diǎn)的鉀或鈉，在滲Dy或滲Tb前直接脫離工件，不會(huì)滲入磁體影響磁體性能。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I在真空或惰性氣體環(huán)境下，在真空熔煉爐完成澆注，在1500°C澆注到急冷輥上形成厚度O. I O. 5 μ m的鱗片，急冷棍轉(zhuǎn)速為60r/min ;鱗片經(jīng)過HD制粉,氣流磨，制成平均粒度為3. 5μηι的粉粒；在15K0e的磁場中取向壓制成型,制成生還；將生還放入Ar氣氛下的燒結(jié)爐中，1100°C燒結(jié)5h得到生坯，生坯在500°C溫度下時(shí)效5h，得到燒坯。 將50M燒還(40mm*20mm*4mm)經(jīng)NaOH堿溶液，去離子水洗漆后干燥處理,用50g氧化鏑粉與50mL乙醇混合均勻后配成漿液，均勻涂抹于燒坯表面，烘干后得到氧化鏑涂層5 20 μ m ;之后900°C下在氧化鏑沉積層表面蒸鍍一層100 μ m的金屬鈉。之后將磁體放入真空爐，在40(TC溫度下恒溫Ih使鈉與氧化鏑發(fā)生置換；之后將爐溫升至90(TC，恒溫滲鏑處理IOh ;隨后，將磁體放入時(shí)效爐，500°C溫度時(shí)效10h，爐內(nèi)冷至室溫。打開爐門，得到磁體M1 ;將直接進(jìn)行表面清潔處理，未經(jīng)滲Dy或者滲Tb處理的合金為經(jīng)過測量分析，其性能如表I所示。表IMtl和M1磁性能比較
項(xiàng)目密度BrHcj(BH) maxHk/iHc
單位(g/cm3)kGskOeMGOe-
~7Γ5614. 3115. 5749.660 97
~7Γ5514. 1921.0648.950 98通過MjPMtl的磁性能比較，可以看出，鈉置換氧化鏑滲Dy達(dá)到了良好的效果，50M的矯頑力從15. 57k0e上升到21. 06k0e，矯頑力得到大幅提升，方形度有所改善，而其剩磁和磁能積略微降低，方形度也基本不受影響；從樣品表面到中心依次取5個(gè)樣品點(diǎn)做能譜分析，結(jié)果顯示，Dy含量相同，表明Dy已經(jīng)完全滲透磁體。實(shí)施例2在真空或惰性氣體環(huán)境下，在真空熔煉爐完成澆注，在1500°C澆注到急冷輥上形成厚度O. I O. 5 μ m的鱗片，急冷棍轉(zhuǎn)速為60r/min ;鱗片經(jīng)過HD制粉,氣流磨，制成平均粒度為3. 5μηι的粉粒；在15K0e的磁場中取向壓制成型,制成生還；將生還放入Ar氣氛下的燒結(jié)爐中，1100°C燒結(jié)5h得到生坯，生坯在500°C溫度下時(shí)效5h，得到燒坯。將50M燒坯(40mm*20mm*4mm)經(jīng)NaOH堿溶液溶液，去離子水洗滌后干燥處理，用50g氟化鏑粉與50mL乙醇混合均勻后配成漿液，均勻涂抹于燒坯表面，烘干后得到氟化鏑涂層5 20 μ m ;之后900°C下在氟化鏑沉積層表面蒸鍍一層100 μ m的金屬鈉。之后將磁體放入真空爐，在40(TC溫度下恒溫Ih使鈉與氟化鏑發(fā)生置換；之后將爐溫升至90(TC，恒溫滲鏑處理IOh ;隨后，將磁體放入時(shí)效爐，500°C溫度時(shí)效10h，爐內(nèi)冷至室溫。打開爐門，得到磁體M2。經(jīng)過測量分析,M2的性能如表2所示。表2Μ2·性能表
權(quán)利要求
1.一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法,其特征在于,包括 1)燒坯合金在真空或氬氣氣氛中熔化成熔體，將熔體在1300 1600°C澆注到急冷輥上形成鱗片，急忙急冷輥轉(zhuǎn)速為20 60r/min ； 2)步驟I)形成的鱗片經(jīng)過HD制粉，氣流磨，制成粒度為2 10μ m的粉末； 3)步驟2)制得的粉末在15KOe的磁場中取向成型，制成生坯，將生坯放入Ar氣氛下的燒結(jié)爐中，在900 1300°C下燒結(jié)I IOOh ； 4)將步驟3)燒結(jié)后的生坯在450 650°C溫度下時(shí)效2 50h，得到燒坯，依次用堿溶液、去離子水洗滌燒坯表面，干燥； 5)用Dy或Tb的氧化物或氟化物與乙醇混合，按1:20 1:50重量比例混合，配成漿液，均勻涂覆在步驟4)干燥后的燒坯表面，烘干，得到Dy或Tb的氧化物或氟化物的涂層，涂層厚度為5 μ m 2mm ； 6)在真空或Ar保護(hù)氣氛中，將金屬加熱到900 1000°C，蒸鍍到步驟5)得到的涂層上，厚度為I μ m Imm,制得磁體； 7)將步驟6)制得的磁體放入真空或Ar保護(hù)氣氛中，200 800°C恒溫，使金屬和Dy或Tb的化合物發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)O. 5 IOh ； 8)在真空800 1100°C下恒溫2 IOOh或在Ar保護(hù)氣氛中恒壓10 lOOPa，步驟7)處理后的磁體發(fā)生滲Dy或滲Tb反應(yīng)； 9)在真空或Ar保護(hù)氣氛中，對(duì)步驟8)處理后的磁體進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理的條件為450 650°C處理2 50h，時(shí)效處理后Dy或Tb滲層的厚度為50 μ m 10_，磁體冷卻到室溫，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述澆注溫度為1400 1500 0C ;所述急冷輥轉(zhuǎn)速為30 50r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述粉末粒度為3 5μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述燒結(jié)溫度為1000 1100。。，燒結(jié) 2 50h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中所述時(shí)效溫度為450 500°C，時(shí)效4 20h，所述堿溶液為NaOH或K0H，所述燒坯的通式為R-Fe-B-M-X，其中，R 是稀土元素 Nd、Pr、Tb、Dy、Sc、Y、La、Ce、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Yb、Lu 中一種或幾種，R 含量為 26wt%<R<32wt% ；B 含量為 O. 5wt% 2wt% ;M 為 Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Ca、Cu、Zn、Si、Al、Mg、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Mo中的一種或幾種；M含量為小于5wt% ；X為O、C和N，其中，100ppm〈0〈1500ppm, N〈3000ppm, C〈1500ppm,剩余為 Fe。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述涂層厚度為ΙΟμπι I.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟6)中所述金屬為鉀或鈉，厚度為5 μ m O. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟7)中所述恒溫為250 600°C，反應(yīng)I 8h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟8)中所述在真空的反應(yīng)條件為900 1000°C下對(duì)磁體進(jìn)行I 50h恒溫?zé)崽幚?，所述在Ar保護(hù)氣氛中的反應(yīng)條件為恒壓·20 80Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟9)中所述時(shí)效處理的條件為·500 550°C°C處理 4 20h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種R-Fe-B系燒結(jié)磁體的制備方法，屬于稀土永磁材料領(lǐng)域，包括熔煉、制粉、壓型、熱處理等步驟，通過本方法處理過的釹鐵硼磁體，剩磁和磁能積變化不大，矯頑力大幅提高；相比通過磁體中的Nd直接置換磁體表面涂覆的Dy或Tb化合物中的Dy或Tb，本方法的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于通過鉀或鈉做還原劑在較低溫度下置換Dy或Tb，提高了涂層的均勻性，大大提高了滲Dy、滲Tb的速度，滲層厚度大幅增加；本發(fā)明操作過程簡單，用低價(jià)鉀或鈉，大大降低了生產(chǎn)成本，且產(chǎn)生的低熔點(diǎn)的鉀或鈉化合物在滲Dy或滲Tb前直接脫離工件，不會(huì)滲入磁體影響磁體性能。
文檔編號(hào)C22C38/00GK102930975SQ20121041054
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者于永江, 趙軍濤, 孫秀彥, 李廣軍, 李咚咚, 史丙強(qiáng) 申請(qǐng)人:煙臺(tái)正海磁性材料股份有限公司