[发明专利]一种还原扩散法制造尺寸可调的单晶钕铁硼颗粒及氢破除钙的方法

说明书

一种还原扩散法制造尺寸可调的单晶钕铁硼颗粒及氢破除钙的方法，属于稀土永磁制造领域。主要包括：在还原扩散反应配料阶段调整Fe/RE比例为(4.0～6.8)，铁粉尺寸50nm～50μm，反应温度控制在900℃～1150℃，保温1～4h。在除钙阶段样品先吸氢后粉化，粉化后样品在无水乙醇中初步磁选除钙，可将大部分氧化钙颗粒除去；初步除钙后的样品将使用冰水再次除钙。通过本发明制造钕铁硼粉末，可获得理想尺寸的Nd₂Fe₁₄B单晶颗粒，大幅度提高了除钙效率。本发明在调节颗粒尺寸、获得单晶颗粒、控制粉体氧含量及提升粉体抗腐蚀性等方面具有明显优势，制得的尺寸可调的单晶粉末可实现多元化应用。

技术领域

本发明涉及的是一种还原扩散法制造尺寸可调的单晶钕铁硼颗粒及氢破除钙的方法，属于稀土永磁制造领域。

背景技术

钕铁硼材料自1983年发明以来，因其优异的磁性能而广泛应用于各工业领域。目前，钕铁硼材料的制造主要以高纯度的单质金属为原料，通过熔炼-速凝-氢破-气流磨等工艺制得用于烧结的粉末。但该方法对原料的纯度要求高，直接导致生产成本的提高。在20世纪70年代，还原扩散法开始应用于制造稀土永磁材料。该方法是以氧化物为原料，金属钙(Ca)或(CaH₂)为还原剂，通过还原扩散直接获得稀土永磁合金粉末与氧化钙(CaO)的混合物，再经过除钙工艺将CaO与稀土永磁合金分离，获得所需的稀土永磁粉末。

目前，还原扩散法虽然在制造成本上有较大的优势，但在稀土永磁领域的应用仍具有一定的限制性。以钕铁硼材料为例，受限制的原因主要有：一是还原扩散法制得粉末主要为大尺寸多晶颗粒，难以直接获得尺寸均匀可调且满足制备烧结钕铁硼磁体的粉末；二是还原扩散后样品需经除钙过程才可获得钕铁硼粉末。根据现有的报道，还原扩散制得钕铁硼粉末需要经球磨工艺调整颗粒尺寸以获得符合要求的粉体，但在球磨过程中粉体极易氧化且产生大量细粉(尺寸小于1μm)，这将大幅降低烧结磁体的磁性能。另外，还原扩散制造钕铁硼材料最常见的除钙方法是漂洗法：用水或水的溶液为漂洗液，在0奥斯特的磁场中清洗CaO(专利号：CN85100860)。该方法可使CaO与水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂溶于水可被除去，但Ca(OH)₂微溶于水(溶解度为0.16％)，所以需要消耗大量的水。另一方面，除钙过程中，还原扩散样品遇水反应剧烈，采用水溶液漂洗的方法除钙需要多次重复清洗，因剩余的金属钙和产生的CaO遇水反应放热，粉末经长时间清洗将导致粉体氧化。该方法获得的磁粉氧含量较高，制造的磁体磁性能较低或者不能制造出磁体。若长时间未能降低磁粉中的钙含量，则导致生产周期延长，且难以获得高性能磁体，这使得工业应用变得极其困难。