[发明专利]一种含铈钕铁硼磁钢及制造方法

说明书

本发明公开了一种含铈钕铁硼磁钢及其制造方法，包括：在真空下将包括纯铁、硼铁、氟化稀土的一部分原料坩埚进行精炼；然后将包含稀土的剩余原料加入坩埚内精炼，精炼后的熔液通过中间包浇铸到水冷旋转辊的外缘上形成合金片；将两种以上成分不同的合金片进行氢破碎、气流磨制粉、磁场成型、真空预烧结、机械加工、烧结等工序，制成含铈钕铁硼磁钢。含铈钕铁硼磁钢密度在7.５‑7.7g/cm³，平均晶粒尺寸在3‑7μm范围内，含铈钕铁硼磁钢包括主相和晶界相，晶界相分布在主相的周围，主相中包含有稀土元素且至少包括La、Ce、Pr、Nd，晶界相中包含有Ce、N和F元素；在主相和晶界相之间存在包含有Tb元素的复合相；含铈钕铁硼磁钢中La、Ce的合计重量占稀土总量的1‑69%。

技术领域

本发明属于稀土永磁领域,特别是涉及一种含铈钕铁硼磁钢及其制造方法。

背景技术

稀土永磁材料,以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁材料又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。

1983年，日本专利1,622,492和2,137,496首先公开了钕铁硼稀土永磁材料，公布了钕铁硼稀土永磁材料的特性、成分和制造方法，美国专利US6,461,565、US6,491,765、US6,537,385、US6,527,874、US5,645,651也公开了钕铁硼稀土永磁的制造方法。

目前制造高性能的稀土永磁材料一般都采用真空熔炼速凝法来制备稀土永磁合金，在现有的真空熔炼速凝工艺中，通常将纯铁、硼铁、稀土原料、以及其它添加金属等速凝合金原料采用一次性进入坩埚进行熔炼的方式，这样在熔炼过程中可能会出现稀土等较贵重的原材料在高温下挥发损失的现象；另外，在大气环境中将原料放入坩埚，还会使稀土材料发生氧化，增加了熔炼中的造渣。上述因素影响了贵金属材料的利用率，造成了一定程度的浪费。日本爱发科株式会社所生产的真空熔炼速凝炉，虽然采用了二次加料的设计，但其目的是为了填充在熔炼过程中坩埚内因原料熔化而出现的装料空间，达到增大装炉量的效果，并未解决贵重合金原料在高温下发生损失以及稀土原料熔炼造渣严重的问题。

在钕铁硼稀土永磁器件生产过程中，通常将钕铁硼原料熔炼成合金，再将钕铁硼合金采用粉末冶金的方法烧结成钕铁硼毛坯，之后采用机械加工的方法将钕铁硼毛坯加工成各种形状的器件；由于钕铁硼即硬又脆，在进行机械加工过程中，会产生大量的边角废料。另外，随着时间的推移，一些使用钕铁硼稀土永磁体的机械设备由于故障、寿命到期等原因退出使用，可以回收许多报废的钕铁硼永磁体。由于稀土永磁材料的材料成本较高，行业内一直在研究和开发回收利用稀土永磁次品、边角废料以及报废的钕铁硼永磁体等稀土永磁废料的方法，用以降低稀土永磁材料的原材料成本，节约现有的自然资源。由于上述稀土永磁废料中的氧化程度较高，如果将这些废料作为熔炼原料重熔利用，会在熔炼过程中产生大量的熔渣，这一难题使重熔废料工艺收到限制而无法广泛应用。因此，日本相关企业普遍采用非重熔的工艺方法来回收利用稀土永磁废料。例如，ZL99800997.0和US6,149,861公开了一种回收利用烧结钕铁硼废料的方法，在这种方法中，对废料进行粉碎、酸洗和干燥，然后对此产物进行钙还原处理，由此获得可再利用的原材料合金粉末，再通过向这种粉末中添加其它合金粉末来调节其成分组成，进而制造烧结钕铁硼永磁材料。ZL02800504.X和US7,056,393公开了一种利用烧结钕铁硼次品的方法，在该方法中，采用氢破碎工艺对烧结钕铁硼次品进行粗粉碎，然后制成细粉，然后将由次品制成的细粉与正常原材料制成的细粉进行混合后，制成烧结钕铁硼永磁体。上述非重熔利用废料的方法不但工序比较复杂，还需要制备不同成分的合金粉末调配其成分和改善其烧结能力，给生产过程带来不便。更重要的事，该废料利用方法中，由于未重熔，废料制成的粉末中氧及其它杂质含量较高，使由此制成的稀土永磁材料的磁性能受到严重影响。