[发明专利]一种低成本烧结钕铁硼磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及烧结钕铁硼磁体，尤其涉及一种低成本烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

近年来随着国内稀土永磁产业的迅猛发展，烧结钕铁硼磁体在电机行业的用量也在不断增加，因重稀土金属镝（镝铁合金）的价格不断攀升，大大增加了烧结钕铁硼电机磁体的生产成本，同时也使产业的发展受到了相当的制约，而与重稀土镝共生的钬（Ho）却得不到很好的利用而被闲置起来。

钕铁硼永磁材料由于其具有高磁能积和高矫顽力而被称为磁王，并广泛应用于电子、计算机、汽车、机械、能源和医疗器械等众多领域。钕铁硼磁体分为烧结钕铁硼磁体和粘结钕铁硼磁体两种。目前，烧结钕铁硼磁体的制造工艺流程如下：原材料准备-铸锭熔炼-破碎制粉-压型-烧结-时效-检测。

铸锭熔炼步骤中得到的铸锭组织不仅对制粉、取向、烧结工艺，而且对粉末性质和最终烧结磁性能均有重要影响。没有优良的铸锭组织，就不可能制造出高性能烧结永磁体，铸锭组织是制约磁体性能的关键技术之一。目前的铸锭熔炼工艺制备的铸锭厚度为20mm左右，易有α-Fe晶体存在，由于α-Fe晶体的塑性较好，使铸锭难以破碎，给后续的制粉过程造成困难，同时需延长烧结时间以获得均匀的Nd2Fe14B晶体；目前制备的铸锭组织中还易存在团块状富Nd相，从而影响烧结时富Nd相的均匀分布。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可得到磁性能优异的低成本烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种低成本烧结钕铁硼磁体，所述烧结钕铁硼磁体的组份及其重量百分含量为：

Pr     5.0~6.5%；

Nd    20~28%；

Ho    3~5%；

B     1.0~1.1%；

Al     0.4~0.8%；

Zr     0.1~0.2%；

Nb    0.4~0.6%；

Cu    0.12~0.17%；

Ga    0.03-0.08%；

Co    0.4~1.0%； 

余量以铁补齐。

所述Ho的重量百分含量优选为4%。

所述的低成本烧结钕铁硼磁体的制备方法包括以下步骤：

1）原料预处理：除去各组份表面的锈斑、杂质，并将各组份破碎或剪切成35mm以下的小块进行配料；

2）铸锭熔炼：将预处理过的各组份投入到真空熔炼炉中并对真空熔炼炉抽真空，当其内的真空度小于3Pa时，启动加热装置，加热功率为最大功率的三分之一，加热至金属Pr、Nd开始熔化时，停止抽真空和加热，对真空熔炼炉充氩气至其内的压力达-0.04MPa ～-0.06MPa，开始熔炼，将功率调至最大；当全部原料均熔化后，将功率调至最大值的四分之三，熔炼2~8min；当合金液表面结膜后，将合金熔液浇入冷锭模，最后冷却成型；

3）氢碎制粉：往粗破碎机中通入氮气，然后将经步骤2）铸锭熔炼的合金块投入粗破碎机中，破碎成尺寸在4*4*4mm以下的中碎料；

先往氢碎炉中通入氮气，将上述所得的中碎料装入氢碎炉中，然后将氮气置换成氢气，进行氢破碎处理，得到-40目以下的料粉；

然后将上述得到的料粉添加抗氧化剂混合后，在氮气保护下加入气流磨中，经气流磨制粉得到粒径在4微米以下的粉末，然后将粉末放入0-4℃的冰柜中低温冷却；

4）磁场取向成型：称取步骤3）得到的粉末填入磁场压机的模腔中，模腔磁场大于17000e，在磁场作用下，粉末的易磁化轴转向强磁场方向；

5）等静压：将经步骤4）的磁场压机压制得到的压坯真空包装后装入等静压机的高压腔中，在180-200MPa的压力下保持15-25s；

 6）烧结：将经步骤5）等静压操作的压坯除去真空包装，并装入料盒中再将料盒装入真空烧结炉中，然后将真空烧结炉抽真空，直至真空度为0.04Pa时开始加热，当压坯脱气完毕后升温至1050℃～1110℃，恒温2～3小时；

7）时效：将步骤6）烧结的压坯放入真空加热炉中，抽真空，在0.1Pa的压力下升温至870-970℃保温2-3小时；冷却至室温后抽真空，再升温至450-670℃保温2-5小时；

8）检测：测试产品的磁参数。

采用本发明的铸锭熔炼工艺，在真空下进行熔炼，严格控制加热功率和压力，得到优良的铸锭组织，铸锭厚度为10mm左右，可完全抑制α-Fe晶体的出现，富Nd相沿晶界均匀分布，有利于后续的制粉、取向、烧结的进行，可得到高性能的烧结钕铁硼磁体永磁体。