[发明专利]一种低稀土含量的各向异性纳米晶NdFeB致密磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有较低稀土含量的各向异性纳米晶NdFeB致密永磁材料及其制造方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

纳米复合Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁合金，由于具有较高的理论磁性能以及较低的稀土含量，生产成本较低，现已被广泛用于制作粘结磁体。然而由于其稀土含量少于12at%，合金中不含有富稀土晶界相，利用传统的制备方法无法获得微观结构理想的各向异性磁体，因此现有磁体的磁性能较低。

为获得纳米晶Nd₂Fe₁₄B/α-Fe永磁合金，并使硬磁相具有理想的c轴取向，提高磁体磁能积，现有研究多集中于以下两个方面：以纳米晶富稀土NdFeB材料为基体，混合纳米复合Nd₂Fe₁₄B/α-Fe粉末，或在基体表面镀纳米软磁颗粒，如Fe和FeCo等，然后采用热压、热变形来制得各向异性磁体；以低稀土含量的NdFeB合金为基体，加入特定成分，利用强磁场热处理来制得各向异性NdFeB薄带。前者，只有当软磁相含量不大于5%时，合金才具有较好的磁性能，其总体稀土含量仍大于12%；后者，需要很大的磁场（5～10T），技术条件要求较高，且磁性能并不理想。

热压热变形法是一种制备各向异性纳米晶NdFeB较为简单易行的方法，且制备的磁体磁性能较高。但纳米复合Nd₂Fe₁₄B/α-Fe合金由于稀土含量较低，高温热变形后，晶粒容易异常长大，造成矫顽力剧烈下降，严重影响永磁性能。

发明内容

本发明针对上述技术中存在的问题，采用掺杂特定合金元素，利用低能球磨，并结合热压热变形技术，制备出各向异性度高的、晶粒尺寸较小的致密低稀土NdFeB磁体，为实现高性能、低稀土含量的NdFeB合金的制备提供一条新途径。

一种低稀土含量的各向异性纳米晶NdFeB致密磁体，以原子百分比计，稀土含量为8～12%，B元素含量5.6～6.2%，Zn元素0.5～2.5%，Nb元素0.5～3%，Co元素0～9%，Ga元素0～0.5%，其余为Fe元素。

进一步的，本发明提供一种所述的低稀土含量的各向异性纳米晶NdFeB致密磁体的制备方法，包括以下步骤：

母合金制备：以原子百分比计进行配料：稀土元素含量为8～12%，B元素5.6～6.2%，Nb元素0.5～3%，Co元素0～9%，Ga元素0～0.5%，其余为Fe元素；配料后，经真空熔炼得到铸锭，而后将铸锭破碎成5～10mm的小块进行真空快淬处理，快淬时辊轮线速度为16～32m/s，将快淬后的条带破碎成合金粉末，合金粉末粒度为60～100目；

将所述合金粉末与占合金粉末质量0.5～2.5%的锌粉或纳米锌粉混合，并放入球磨罐中，进行低能球磨处理；低能球磨时，利用正庚烷作为保护溶剂，利用油胺作为表面活性剂；将球磨后的粉末取出，先用正庚烷和丙酮清洗，放入高温真空烘箱中烘干，而后放入特制硬质合金模具中进行真空热压烧结，烧结方式是感应加热或电阻加热或放电等离子烧结，真空度为5～7×10^-3Pa或为氩气气氛，烧结温度为650～750℃，压力为300～800MPa，保温时间2-5min；

将热压样品取出，并放入内径较样品直径大60%～90%的模具中，放入真空热压炉中进行热变形处理，烧结方式可以是感应加热或电阻加热或放电等离子烧结，真空度5～7×10^-3Pa或为氩气气氛，热变形温度为700～850℃，压力为30～70MPa，热变形速率为0.02～0.1mm/s，然后自然冷却，并脱模取出样品。

进一步的，所述的制备方法，所述正庚烷用量为混合粉末质量的1-5%，表面活性剂加入量为混合粉末质量的10-15%。

进一步的，所述的制备方法，所述球磨罐中为氩气气氛，转速为120～160转/min，球磨时间为10-30min。