專利名稱：一種納米晶稀土永磁合金粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米晶稀土永磁合金粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
納米晶稀土永磁材料是一種新型的高性能永磁材料，這一類材料通過納米晶粒之間的交換耦合作用而獲得剩磁增強效應(yīng)，從而具有高剩磁、高磁能積以及較高的矯頑力。 Skomski和Coey等人的理論計算表明，納米晶稀土永磁材料的最高磁能積可以達到IMJ/ m3[1]，要比當前磁性能最好的燒結(jié)NdFeB磁體的磁能積高一倍。但是，目前在實驗與生產(chǎn)中采用熔體快淬法或機械球磨法所制備的納米晶稀土永磁材料的磁能積為100 140kJ/ m3[2_5]，要遠低于其理論預(yù)期值(lMJ/m3)，其中一個重要的原因就是材料的晶粒尺寸過于粗大，且均勻性較差，不能滿足理論模型的要求。一般來講，在傳統(tǒng)的熔體快淬工藝與機械球磨工藝中，合金的熱處理工藝一般都是采用傳統(tǒng)的加熱方式[2_5]，即根據(jù)熱傳導(dǎo)、對流和輻射原理使熱量從外部傳至合金內(nèi)部， 對合金進行由表及里的加熱，這種熱處理方法使得合金中不可避免地存在溫度梯度，進而導(dǎo)致材料內(nèi)部組織的不均勻。微波加熱是近年來發(fā)展起來的一種冶金新技術(shù)。與傳統(tǒng)加熱方式相比，這種加熱方式具有加熱速度快、加熱均勻的特點。而且近期的研究表明，在某些化學(xué)反應(yīng)中采用微波加熱技術(shù)，可以有效降低化學(xué)反應(yīng)活化能，從而降低化學(xué)反應(yīng)的溫度，并提高化學(xué)反應(yīng)的速度。但是，目前還沒有發(fā)現(xiàn)將微波加熱技術(shù)用于制備快淬納米晶NdFeB永磁材料領(lǐng)域的報道。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種納米晶稀土永磁合金粉末的制備方法，以使制備的納米晶稀土永磁合金粉末具有更細小、更均勻的顯微組織結(jié)構(gòu)，因而具備更為優(yōu)異的永磁性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案得以實施的
一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，包括稀土合金依次經(jīng)過真空熔煉工序、真空快淬工序、破碎過篩工序和熱處理工序，其中所述的熱處理工序為微波加熱處理，熱處理溫度為600-700°C，熱處理時間為l-15min。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法中，真空熔煉工序、真空快淬工序和破碎過篩工序采用現(xiàn)有傳統(tǒng)快淬工藝[6]，而熱處理工序采用微波加熱的處理手段，制備出的納米晶稀土永磁合金粉末具有更細小、更均勻的顯微組織結(jié)構(gòu)(如附圖1所示)，且其硬-硬磁相或硬-軟磁相晶粒之間存在強烈的交換耦合作用，宏觀上則表現(xiàn)為合金具有很強的剩磁增強效應(yīng)，獲得了更為優(yōu)異的永磁性能，與傳統(tǒng)快淬工藝制備的納米晶稀土永磁合金粉末相比，其磁能積(BH) m提高了 20%以上。
作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中，所述的微波加熱處理在真空或惰性氣體保護條件下進行。本發(fā)明的術(shù)語“真空”是本領(lǐng)域的通用術(shù)語；惰性氣體如選擇采用氬氣等，目的是防止氧化。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中，所述的稀土合金是由R-T-B系合金形成的，式中R是代表釹或/和鐠，T代表鐵或鐵與鈷的混合物，B是代表硼，其中，R的含量為4-16at%，B的含量為5. 5_8at%，其余為T?？墒勾欧鄣暮辖鸪煞指咏麼dfe14B磁性相的成分，以獲得更高的磁性能。作為更優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中， 所述的稀土合金還添加M元素，M為鋁、鎵、鋯、鎳、鈦、銅、釩、鉻、鈮、鉬、銦、錫、鎢、鏑、鉿和鉭元素中的一種或多種，且含量不超過10at%。這么做是為了進一步的提高合金粉末的綜合磁性能，如耐高溫、耐腐蝕性能等。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中，所述的微波加熱處理中熱處理溫度為600-650°C，熱處理時間為3-8min。晶化處理的溫度與時間更合理，從而使合金在晶化完全的同時，晶粒不至于過分長大。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中，所述的納米晶稀土永磁合金粉末，其硬磁相I^2T14B的晶粒尺寸為10-30nm，式中R是代表釹或 /和鐠，T代表鐵或鐵與鈷的混合物，B是代表硼。根據(jù)理論模型，上述晶粒尺寸是快淬磁粉獲得高性能的最佳尺寸。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其中，所述的納米晶稀土永磁合金粉末，存在軟磁相時(如α -Fe)，其軟磁相晶粒尺寸小于30nm。根據(jù)理論模型，上述晶粒尺寸是快淬磁粉獲得高性能的最佳尺寸。本發(fā)明有以下優(yōu)點
在本發(fā)明中，熱處理工序是通過微波加熱來實現(xiàn)的，因此合金的晶化工藝可以在較低的溫度下快速的完成，制備出的納米晶稀土永磁合金粉末具有細小、均勻的顯微組織結(jié)構(gòu)， 從而具有優(yōu)異的永磁性能。本發(fā)明制備的納米晶稀土永磁合金粉末的晶粒尺寸為10 30nm，根據(jù)合金化學(xué)成分、淬速、熱處理溫度、熱處理時間的不同，磁粉的磁能積(BH)m達到120 180kJ/m3，與傳統(tǒng)快淬技術(shù)制備的稀土永磁合金粉末，磁能積(BH) m為100 140kJ/m3相比，具有更為優(yōu)異的磁性能。


圖1是本發(fā)明制備的納米晶稀土永磁合金粉末的X射線衍射法粒度測定圖譜。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。在本發(fā)明中，若非特指，所有的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。 下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
實施例1
一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，包括
(1)按設(shè)計比例稱取合金原料，使之成分為Nd13.2Fe8a8B6，
(2)將上述配料在真空條件下，通過高頻感應(yīng)熔煉后澆鑄成合金鑄錠，
(3)將合金鑄錠在1050°C下真空退火10h，
(4)在真空條件下將合金鑄錠感應(yīng)熔化，熔化溫度為1380°C，
(5)將合金熔液通過石英噴嘴流到以轉(zhuǎn)速25m/s線速度快速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪上，急速凝固成20-40 μ m厚的條帶，
(6)將條帶在保護氣氛氬氣中破碎成小于50目的粉末，
(7)將上述粉末在真空條件下進行微波熱處理，處理溫度為630°C，時間為5min。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到15^J/m3。實施例2
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于合金的成分為Nd12.2Fe8a8B6 Ga10本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到l^kj/m3。實施例3
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于合金的成分為Nd9.5Fi385l5。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到13^J/m3。實施例4
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于合金的成分為Nd8Fe86 。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH) m達到133kJ/
3
m 。。實施例5
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于水冷鉬輪的線速度為22m/s。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到180kJ/m3。實施例6
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于水冷鉬輪的線速度為^m/s。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到13AJ/m3。實施例7
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理溫度為600°C。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到l(^kj/m3。實施例8
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理溫度為650°C。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到16^J/m3。實施例9
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理時間為lmin。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH) m達到43kJ/m3。實施例10
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理時間為:3min。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH) m達到72kJ/m3。
實施例11
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理時間為8min。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到140kJ/m3。實施例12
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱處理時間為15min。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到133kJ/m3。比較例1
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于所采用的為傳統(tǒng)熱處理方法。本實施例得到的納米晶稀土永磁合金粉末進行檢測，磁能積(BH)m達到103kJ/m3。上述優(yōu)選實施例只是用于說明和解釋本發(fā)明的內(nèi)容，并不構(gòu)成對本發(fā)明內(nèi)容的限制。盡管發(fā)明人已經(jīng)對本發(fā)明做了較為詳細地列舉，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分和實施例所揭示的內(nèi)容，能對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或/和補充或采用類似的方式來替代是顯然的，并能實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果，因此，此處不再一一贅述。本發(fā)明中出現(xiàn)的術(shù)語用于對本發(fā)明技術(shù)方案的闡述和理解，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。參考文獻
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et .8
al. Novel Supplemen.
權(quán)利要求
1.一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，包括稀土合金依次經(jīng)過真空熔煉工序、 真空快淬工序、破碎過篩工序和熱處理工序，其特征在于所述的熱處理工序為微波加熱處理，熱處理溫度為600-700°C，熱處理時間為l-15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的微波加熱處理在真空或惰性氣體保護條件下進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的稀土合金是由R-T-B系合金形成的，式中R是代表釹或/和鐠，T代表鐵或鐵與鈷的混合物，B是代表硼，其中，R的含量為4-16at%，B的含量為5. 5_8at%，其余為T。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的稀土合金還添加M元素，M為鋁、鎵、鋯、鎳、鈦、銅、釩、鉻、鈮、鉬、銦、錫、鎢、鏑、鉿和鉭元素中的一種或多種，且含量不超過10at%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的微波加熱處理中熱處理溫度為600-650°C，熱處理時間為3-8min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的納米晶稀土永磁合金粉末，其硬磁相I^2T14B的晶粒尺寸為10-30nm，式中R是代表釹或 /和鐠，T代表鐵或鐵與鈷的混合物，B是代表硼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶稀土永磁合金粉末的制造方法，其特征在于，所述的納米晶稀土永磁合金粉末，存在軟磁相時，其軟磁相晶粒尺寸小于30nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米晶稀土永磁合金粉末的制備方法，包括包括稀土合金依次經(jīng)過真空熔煉工序、真空快淬工序、破碎過篩工序和熱處理工序，其中所述的熱處理工序為微波加熱處理，熱處理溫度為600-700℃，熱處理時間為1-15min。本發(fā)明制備的納米晶稀土永磁合金粉末的晶粒尺寸為10～30nm，磁粉的磁能積(BH)m達到120～180kJ/m3，與傳統(tǒng)快淬技術(shù)制備的稀土永磁合金粉末，磁能積(BH)m為100～140kJ/m3相比，具有更為優(yōu)異的磁性能。
文檔編號H01F1/06GK102274974SQ201110144678
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者包大新, 李佳玉, 李玉平, 金志洪 申請人:橫店集團東磁股份有限公司