專利名稱：金屬實收率高的稀土一鐵一硼永磁材料及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異磁性能的稀土-鐵-硼永磁材料及其制造方法，特別是涉及一種金屬實收率高，使用溫度高，性能高的稀土-鐵-硼永磁材料及其制作方法。
當(dāng)今信息社會中，磁性材料在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、國防、民用及其相應(yīng)的高技術(shù)產(chǎn)品、辦公自動化的地位和作用日益突出，即應(yīng)用范圍已滲透到國民經(jīng)濟(jì)與人民生活中的每一個領(lǐng)域。在永磁材料中釹鐵硼永磁材料的磁性能引起了永磁界極大的關(guān)注。其應(yīng)用范圍也逐步擴大，它是世界上最有前途的永磁材料之一，但是該材料的居里溫度偏低(312℃)抗腐蝕性能欠佳，實際生產(chǎn)中所獲得磁性能僅為其理論值的三分之二，在制作中易氧化，故金屬實收率低，因而限制了其應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供具有良好抗氧化性、磁性能優(yōu)異、居里溫度高、使用溫度高、金屬實收率高的稀土-鐵-硼永磁材料及其制備工藝。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)來實現(xiàn)的一、合金配好后，裝入中頻感應(yīng)爐熔煉，熔煉的合金制粉，經(jīng)粗碎、中碎、細(xì)碎達(dá)到3-5.5μm，粉料在磁場中成型，成型毛坯堆入真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，后再時效，時效后的毛坯進(jìn)入后加工，磁化、檢測，成為產(chǎn)品。
二、合金配方Nd 14.5-X XxFe78-a-b-c CoaALbM cByOX為Dy、Tb、Ho、Er、PrM為Nb、Ta、V、Ti、Zr、Mo、Ga、W、CrO為O、N、H,X=0-6,Y=5.5-8.5,Z=0.01-2,a-0-50,b=0.01-6,c=0.01-10本發(fā)明通過添加金屬鏑(DY)鋱(Tb)，提高合金矯頑力，提高合金抗腐蝕性，抗氧化性；通過添加Nb、Ta、Ga、Co、Ho、Er提高合金的居里溫度，改進(jìn)了磁體的剩磁溫度系數(shù)，通過添加V、Nb、Zr、Ti、Mo、W、Cr改善合金的熱穩(wěn)定性，抗腐蝕性，提高合金的使用溫度。
在制備磁體的工藝過程中氧的進(jìn)入，形成NdFe2Oy相(Y=0.2-0.4)，存在于R2Fe14B,(Nd,Dy)2Fe14-aMaB和Nd1+EFe4B4之晶間。燒結(jié)R-Fe-B-O-M磁體主要有下述相組成R2Fe14B,(Nd,Dy)2Fe14-aMaB為基體相，Nd1+EFe4B4(E=0.1-0.3)為富硼相、富Nd相、NdFe2Oy相、NdFe2和α-Fe，最主要的是具有四方晶結(jié)構(gòu)的基體相，占80-95％以上。一維無公度結(jié)構(gòu)的富B相R1+EFe4B4(ε=0.1-0.3)占3-7at％，富Nd面心之立方相占6-10at％、NdFe2Oy占0.1-0.5ar％,α-Fe微量。
廢磁體磁性再生的配方Nd100-xFexB(X=20-50)。
廢磁體磁性再生工藝在添加相和廢磁體混合時，由于廢磁材料比較復(fù)雜，需尋找合適的添加相Nd100-xFexB(X=20-50)，的具體成分故將添加相從10％到80％以優(yōu)選法方法(重量百分?jǐn)?shù))經(jīng)上述工藝選出一種性能合格的配比再加工大批的料。
廢磁體再回收時必須將外表氧化層用有機溶劑清洗干凈，將有磁性的廢料進(jìn)行熱退磁處理再按上述工藝加工。
燒結(jié)工藝中，在真空條件下，可以快升溫到燒結(jié)溫度，但必須放掉毛坯中排出的廢氣；時效可以使矯頑力提高一倍，不同配方，時效溫度制度不同，一般為600-920℃。
合金熔煉通過中頻感應(yīng)電爐或非自然電爐在抽真空，氨氣保護(hù)條件下進(jìn)行合金熔煉得到微晶合金，在水冷模中澆鑄得到柱狀晶的合金錠(熔煉溫度1320-1500℃)合金制粉粗碎、中碎均用N2氣保護(hù)，在鄂式破碎機帶篩球磨機中碎到1.5-0.5μm，再進(jìn)入氣流粉碎機、粒度為3-5.5μm細(xì)粉(或用汽油、酒精、苯保護(hù)下球磨到3-5.5μm細(xì)粉)磁場中成型上述粉末在裝有大于9000高斯的磁場中取向后，徑1-8T/cm2壓力壓機中壓成毛坯。
燒結(jié)成型后的毛坯在真空熱處理爐中燒結(jié)、燒結(jié)溫度1080-1320℃，保溫1-3小時。
時效在450℃-920℃時效1-3小時后急冷到室溫。
后加工按用戶要求磨加工成用戶所需形狀。
磁化在磁化場大于20000高斯的磁場中對加工件磁化。
檢測測量剩磁(Br)矯頑力(iHc、bHe)，最大磁能積(BH)max等各種磁參數(shù)。
本發(fā)明的另一目的就在于將用上述工藝過程中制備的永磁體經(jīng)檢測達(dá)不到所要求的磁性的廢磁體再制成符合要求的磁體。此目的是通過下述技術(shù)現(xiàn)實的先熔煉出添加相，添加相配方為Nd100-xFexB(X=20-50)，將此添加相和廢磁體混合返回熔煉爐中單獨熔煉或和新料混合熔煉，然后再制粉，在磁場中成型→高溫?zé)Y(jié)→時效→后加工→磁化。
此產(chǎn)品將氧限制在100-6000PPM范圍。廢磁體磁性再生產(chǎn)品氧限制在150-7000PPM，用本發(fā)明的工藝可以制備出用戶所需要的各種牌號的永磁體產(chǎn)品，如高磁能積牌號，最大磁能積(BH)max=270-440KJ/m3，高矯頑力牌號內(nèi)稟矯頑力為876-1995KA/m，高居里溫度牌號Tc=400-550℃，剩磁的溫度系數(shù)α(Br)≤0.05％/℃使用溫度高于150℃或200℃-250℃的永磁體。
以下用非限定實施例更具體，詳細(xì)地描述本發(fā)明，將有助于對本發(fā)明及其優(yōu)點的理解，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實施例的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書來決定。
實例1從稀土金屬中選擇釹(Nd)與鏑(Dy)鋱(Tb)與鐵(Fe)鋁(AL)鈮(Nb)鈷(Co)和硼(B)在中頻感應(yīng)爐中熔煉(Ar氣保護(hù))在水冷模中澆鑄成錠，其成份以原子組成表示為Nd10·2Dy1.5Tb1.3Fe75.2AL0.2Nb2Co3.5B6.1，上述合金錠在N2氣保護(hù)下粗粹，中碎到0.5-1.5mm，進(jìn)入氣流磨，磨到4.5-5.3μm，在12000GS磁場中成型，成型后的毛坯裝入熱處理爐，在真空條件下升溫到1113℃燒結(jié)2小時，在600-900℃時效2時小，降到室溫，出爐，磨加工，在21000Gs磁場下磁化，樣品測量。其磁性能剩余磁感Br=1.32T，內(nèi)稟矯頑力Hc=956KA/m，最大磁能積(BH)max=326KJ/m3。
實例2從稀土金屬中選取釹(Nd)鏑(Dy)與鐵(Fe)鈮(Nb)鎵(Ga)釩(V)鋁(AL)硼(B)，在中頻感應(yīng)爐中熔煉(Ar氣保護(hù))，在水冷模中澆鑄成錠，其成份以原子組成表示為Nd11.2Dy2.3Fe75.7AL0.3Nb1.5Ga2V0.5B6.5此合金錠經(jīng)鄂式破碎機，帶篩球磨機，在N2氣保護(hù)下破碎到1-0.5mm，將此合金粉送入氣流磨，磨到4.5-5.4μm，在12000高斯磁場中成型，成型后的毛坯裝入熱處理爐，在1110℃真空燒結(jié)2小時，在620-900℃時效1.5時，降到室溫出爐進(jìn)行磨加工，在21000Gs磁場下磁化，樣品測量，其磁性能為剩余磁感Br=1.29T，內(nèi)稟矯頑力iHc=984KA/m，最大磁能積(BH)max=318kJ/m3。
實例3選取金屬釹(Nd)，鐠(Pr)，鏑(Dy)與鐵(Fe)鋁(AL)硼(B)新配制的合金錠(Nd80Fe19B)，廢磁體一齊加入熔煉坩鍋中，在中頻感應(yīng)爐中熔煉(Ar氣保護(hù))，在水冷模中澆鑄成錠，其成份以原子組成表示為Nd10.2Dy3.1Pr1.2Fe78.5AL0.8B6.2上述合金錠經(jīng)鄂式破碎機、帶篩球磨機、在N2氣保護(hù)下破碎到0.5-1mm，將此合金粉送入氣流磨，磨劑4.5-5.5μm，在大于12000高斯磁場中成型，成型后的毛坯裝入熱處理爐，在1115℃真空燒結(jié)2小時，在620-900℃時效2小時，降到室溫出爐，進(jìn)行磨加工，在21000高斯磁場下磁化，樣品測量。
其磁性能為剩余磁感Br=1.26T。內(nèi)稟矯頑力iHc=945KA/m，最大磁能積(BH)max=294KJ/m3。
權(quán)利要求
1．一種金屬實收率高、性能優(yōu)異的稀土-鐵-硼永磁材料，該材料組成為11at％-17at％的R(該R代表至少一種稀土元素)，5at％-8at％的B,7000ppm或更少的氧(O2),Fe(一部分Fe可被Al,Co,Nb,Ta,Ga,w,Mo,V,Cr一種或兩種以上元素取代)和不可避免的雜質(zhì)，構(gòu)成R-Fe-B-O-M，該材料含90％或更多的四方結(jié)構(gòu)的R2Fe14B主相，(即磁性相)，含少量的一維無公度的Nd1+εFe4B4(ε=0.1-0.3)富硼相和面心立方的富Nd相和極少量的NdFe2Oy(y=0.2-0.4)，該配方的原材料經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉成合金錠，制粉，磁場中成型、燒潔、時效，磁化。為了得到實收率高的材料是將制備工藝中出現(xiàn)的廢磁體配以Nd100-xFexB(X=20～50)添加相，配比新料返回熔煉工藝中和生產(chǎn)料熔煉或單獨熔煉，制粉、磁場中成型、燒結(jié)，時效冷卻到室溫，加工，磁化。
2．按照權(quán)利要求1所述的實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是，所說的R至少一種選擇Nd或Pr或Nd、Pr富集混合稀土，其含量不可少于R總量的60％(重量百分?jǐn)?shù))
3．按照權(quán)利要求1所述的實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是，合金的B可由C,N,Si中的至少一種元素代替，但代替量不得超過B總量的30wt％。
4．按照權(quán)利要求1所述的實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是合金中的Fe可由至少一種M元素替代，其替代量不得大于如下規(guī)定值6at％AL,50at％Co,6at％Nb,8.5at％Ta,8.2at％V,10at％Zr,5.6at％Ti,6.5at％Cr,6.5at％Ga,9.5at％Mo,8at％W
5．按照權(quán)利要求1所述的實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是采用如下新工藝配方→熔煉→制粉(N2氣保護(hù)下粗碎后氣流磨細(xì)碎的干法制粉，和N2氣保護(hù)下粗碎，中碎后進(jìn)入有機溶劑(汽油、醚、酒精、苯)保護(hù)下球磨的濕法制粉→磁場中成型→燒結(jié)→時效→加工→磁化→產(chǎn)品。廢磁體，磁性再生的的新工藝是先熔煉出添加相，添加相配方為Nd100-xFexB(X=20-50)將此添加相和廢磁體混合返回熔煉爐中單獨熔煉或和新料混合熔煉，然后再制粉，在磁場中成型，高溫?zé)Y(jié)、時效、加工、磁化。
6．按照權(quán)利要求1所述的金屬實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是廢磁體磁性再生工藝在添加相和廢磁體混合時，由于廢磁材料比較復(fù)雜，需尋找合適的添加相Nd100-xFexB(X=20-50)，的具體成分故將添加相從10％到80％以優(yōu)選法方法(重量百分?jǐn)?shù))經(jīng)上述工藝選出一種性能合格的配比再加工大批的料。
7．按照權(quán)利要求1所述的金屬實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永磁材料其特征是廢磁體再回收時必須將外表氧化層用有機溶劑清洗干凈，將有磁性的廢料進(jìn)行熱退磁處理再按上述工藝加工。
8．按照權(quán)利要求1所述的金屬實收率高，性能優(yōu)的稀土-鐵-硼永碰材料其特征是燒結(jié)工藝中，在真空條件下，可以快升溫到燒結(jié)溫度，但必須放掉毛坯中排出的廢氣；時效可以使矯頑力提高一倍，不同配方，時效溫度制度不同，一般為600-920℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬收率高、性能優(yōu)的稀土鐵硼永磁材料配方及工藝。配方Nd14.5－xXxFe78－a－b－cCoaALbMcByOz；X為Dy、Tb、Ho、Er、Pr；M為Nb、Ta、V、Ti、Zr、Mo、Ga、W、Gr；O為O、N、H；X=0—6、Y=5.5—8.5、Z=0.01—2、a=0—50、b=0.01—6、c=0.01—0.10工藝熔煉，制粉，磁場中成型，燒結(jié)，時效，加工，磁化。廢磁體磁性再生的配方Nd
文檔編號H01F1/032GK1227392SQ98100449
公開日1999年9月1日 申請日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月25日
發(fā)明者潘樹明 申請人:潘樹明