[发明专利]一种稀土永磁合金片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种稀土永磁合金片及制造方法，该稀土永磁合金片成分包含LR、NR、M和T，LR的重量含量在2‑33%范围内，NR的重量含量在0‑33%范围内，且LR+NR合计重量含量在28‑35%范围内；其中LR代表稀土元素La和Ce中的一种以上，NR代表稀土元素Nd、Pr、Gd、Tb、Dy和Ho中的一种以上，M代表包括B元素和一种以上的Al、Nb、Ga、Zr、Cu、Mo元素，T代表包括选自Fe、Co元素中的一种以上；稀土永磁合金片的晶界相中含有Nd、Pr、La和Ce元素中的至少一种。该稀土永磁合金片的制造方法包括：将原料装入真空感应熔炼炉的熔炼坩埚内，进行中频感应熔炼和精炼；精炼后的合金熔液浇铸到水冷旋转辊上形成合金片，合金片离开旋转辊后落到旋转的冷却滚筒内进行冷却。

技术领域

本发明属于稀土永磁领域，特别是涉及一种稀土永磁合金片及其制造方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁体，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，钕铁硼稀土永磁体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首先公开了日本住友金属发明的钕铁硼稀土永磁体，公布了钕铁硼稀土永磁体的特性、成分和制造方法，确认了主相为Nd₂Fe₁₄B相，晶界相主要由富Nd相、富B相和稀土氧化物杂质等组成；钕铁硼稀土永磁体以其优异的磁性能得到广泛应用，并被称为永磁王；1997年授权的美国专利US5.645,651进一步明确了添加Co元素和主相具有四方相结构。

随着钕铁硼稀土永磁的广泛应用，稀土变得越来越短缺，特别是近年来，随着钕铁硼稀土永磁器件总产量不断增长，对稀土金属使用不平衡的问题也凸显出来。传统钕铁硼稀土永磁器件对稀土元素Pr、Nd以及重稀土元素Dy、Tb的依赖程度过高，致使此类元素的地壳储量在不断增加的生产需求面前捉襟见肘。地壳中储存的稀土资源多以共生的方式存在，其中镧、铈元素约占70%以上，镨、钕元素约占20%，重稀土元素不足10%。由于镧铈在稀土矿中的丰度远高于镨钕，所以钕铁硼稀土永磁产业的迅猛发展会造成在提取镨钕合金过程中所产生的副产品镧铈大量积压，使稀土元素应用不平衡的矛盾加剧。

在此情况下，如果能用镧铈替代钕铁硼稀土永磁器件中的一部分镨钕不仅能大大降低烧结钕铁硼稀土永磁器件的成本，又能实现稀土资源的综合平衡利用。但简单地用镧和铈这两种元素代替镨钕将会对磁体的耐热性和磁性带来较大影响，限制了钕铁硼稀土永磁器件中对镧铈的利用。因此，如何才能实现用镧铈替代钕铁硼稀土永磁器件中的镨钕，又能使器件保持较高的磁性能成为国内外的研究热点。

日本丰田公司与2018年2月发布了开发的新型稀土永磁材料，除了未使用重稀土元素镝和铽之外，还使用镧和铈替代了原本永磁材料中必不可少的钕，钕的使用量较常规产品削减了约20～50%。但目前该技术仍处于实验室阶段，尚未实现商业化。

另外，现有的稀土永磁合金片的真空熔炼速凝制造工艺中，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和中北真空早期生产的真空熔炼速凝炉采用二次加料的设计，主要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，并在一定程度上解决了贵重合金原料在高温下发生损失的问题，但上述真空熔炼速凝炉仍然采用将主要的速凝合金原料在大气环境下一次性装填到熔炼坩埚里的进料方式，并没有解决稀土原料易氧化导致熔炼造渣，严重浪费稀土原料的问题。另一方面，由于现有技术的真空熔炼速凝炉在本质上还属于单室炉，每炉次合金片浇铸完毕都需要将炉盖打开破坏炉内的真空环境才能进行合金原料的装填，严重影响了生产效率。

发明内容