[发明专利]一种高磁能积钕铁硼永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种高磁能积钕铁硼永磁材料及其制备方法。

背景技术

CN201210012940.3号申请公开了一种高矫顽力R-Fe-B系烧结永磁材料的制造方法，具体包括：将原材料按比例配好，并铸成厚度为0.1-0.4mm合金片；将其氢粉碎后并在400～600℃的温度下脱氢至氢压<10Pa；在惰性气体保护下的无氧环境中，将氢碎之后的合金片送入中磨机粉碎至粒度<0.5mm，再经气流磨进行微粉碎，经分级制成粒径d=2～4μm的钕铁硼合金粉末；在惰性气体保护下的无氧环境中，将粒径小于100nm的纳米氧化镝、纳米氧化铽、纳米氧化钬中的至少一种加入到制备好的钕铁硼合金粉末中并混合均匀，并经1.5-3T的磁场取向并压制成压坯；在惰性气体保护下的无氧环境中，并在真空烧结炉内经三次高温烧结和两次时效处理，制得尺寸无限制的高矫顽力烧结钕铁硼磁体。

上述制备方法需要让材料在真空烧结炉内经三次高温烧结和两次时效处理，但是采用的高温烧结方法无法保证材料组织和性能的稳定性，制备出来的材料磁能积较低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种高磁能积钕铁硼永磁材料，该材料具有较高磁能积。 

本发明的另一目的是提供一种高磁能积钕铁硼永磁材料制备方法，该制备方法采用微波烧结，工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高磁能积钕铁硼永磁材料，其特征是：该材料各成分的重量百分比含量为：Pr 5-8%，Nd 20-23%，Cu 0.7-1.2%，Ni 2-4%，B 1-2%，Bi 1-2%，Ru 0.3-0.5%，Tb 0.5-0.8%，其余为Fe。

上述高磁能积钕铁硼永磁材料的制备方法，其步骤为：

（1）按照上述重量百分比分别取Pr、Nd、Cu、Ni、B、Bi、Ru、Tb和Fe进行配料，各原料的纯度均大于99.9％；

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1660-1780℃，静置2-4分钟得到母合金液体；

（3）将母合金液体浇铸到感应炉出铁口下方的转辊上，母合金液体遇到旋转的转辊，被转辊轮缘拖拽形成铸带； 

（4）将铸带自然冷却5-10分钟，然后将铸带放入氢碎炉中进行氢碎，氢碎炉的真空度为0.05～0.1Pa，炉内气压为0.8～1.2atm；温度为100-300℃，氢碎时间60-80分钟，得到粗粉；

（5）将粗粉放入气流磨中，用高压气流将粗粉吹起，通过相互之间的碰撞从而成为细粉，气流磨制粉压力5-7atm，气流磨分选轮转速为3000～3300r/min；

（6）将细粉放入模具中，使用压制设备压制成所需的形状；

（7）压制成型后取出成型件，放入微波烧结炉中，微波烧结炉的气氛为氩气，微波功率5-8kW，烧结温度1020-1120℃，烧结200～300分钟后，随炉自然冷却得到高磁能积钕铁硼永磁材料。

其中，步骤3中转辊轮缘的旋转线速度为12-16m/s；铸带的厚度为200-600μm，宽度为10-30 mm。步骤4中粗粉粒度为20-50μm。步骤5中所述细粉粒度为2-5μm。步骤6中成型压力为0.02-0.05MPa。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明永磁材料中采用的Cu和Ni会影响硬磁性相的结构、内禀磁性及磁体的宏观磁性等。掺杂元素Cu和Ni不取代四方相中的原子，以脱溶物的形式分布于硬磁性四方相内部，并在四方相晶粒边界形成新的相，从而取代以前的富Nd相或富B相，达到改善材料硬磁性晶粒的边界微结构的目的。

本发明材料中的Pr元素进入Nd基体相中的形式为掺杂或者取代，可以提高主相的矫顽力。材料中的Tb和Pr可以减少富Nd相与Nd2Fe14B相的湿润角，抑制Nd2Fe14B相的长大，使Nd2Fe14B相界面缺陷密度减少，反磁化畴在界面形核困难，因此提高了材料的磁能积。Bi取代部分B原子，可细化晶粒，改善材料剩磁。Ru元素可以提高材料的居里温度、抗氧化能力和耐蚀性。

本发明制备方法采用材料成分优化和微波烧结相结合方式，在制备过程中将成型件放入微波烧结炉中烧结，保证了永磁材料的成分均匀化和性能的均一性。

本发明制备过程中，所用稀有元素微量，所取原料成本较低；另外该方法采用微波烧结，保证了永磁材料成分、组织和性能的均匀性，保证了永磁材料的质量。本发明制备工艺简单，生产的永磁材料具有良好的性能，非常便于工业化生产。