專利名稱：鑭鈰摻雜制備低成本燒結釹鐵硼的方法
技術領域：
本發明屬于磁性材料技術領域，涉及ー種燒結釹鐵硼的制備方法，特別是利用鑭鈰低成本燒結釹鐵硼的制備方法。
背景技術：
中國稀土資源占世界已知儲量的80%，而中國稀土資源的70%在包頭。在包頭稀土中La :PrNd=35:25，Ce、Sm含量也較高。釹鐵硼永磁材料的應用領域和應用量逐日増加，毎年市場需求量以接近20%幅度增長，因此鐠釹合金的價格越來越高，供應量十分緊張。然而作為稀土金屬的鑭、鈰等雖儲量較大，卻沒有大的用處，所以鑭鈽價格相對于鐠釹便宜很多。在《燒結釹鐵硼稀土永磁材料與技木》ー書中，周壽增等人研究了鑭、鈰取代鐠釹的作用。文中指出(NcULax) 15.5Fe77B5.5合金隨著鑭含量的増加，合金的Js、Br、Hcj和(BH) m都迅速降低；(NdhCex) 16Fe77B7合金隨著鈰含量的增加，合金的Js、Br、Hcj和(BH) m也迅速 降低。在《稀土永磁材料及其應用》ー書中，周壽增提出富La28. 9%、富Ce48. 2%混合稀土金屬(MM)部分取代Nd的作用。文中指出在(NdhMMx) 16Fe76.5B7.5合金中當x<0. 4，Br、Hcj緩慢降低；當x>0. 4, Br急劇降低。從上面我們可以看出，隨著鑭、鈰含量的增加磁體性能都會衰減，但考慮到鑭鈰合金價格比鐠釹合金便宜很多，在制備低性能燒結釹鐵硼時，可以適當添加鑭鈰合金取代鐠釹合金。目前通過在熔煉過程中添加部分鑭鈰合金取代鐠釹合金，可以制備出低性能的燒結釹鐵硼，但此種方法是在損失性能的基礎上降低成本。那么如何改變エ藝使得添加鑭鈰替代部分鐠釹合金后，燒結釹鐵硼材料的性能與不加鑭鈰的相當或是有所提高將是研究的重點。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供ー種利用鑭鈰取代鐠釹燒結釹鐵硼的エ藝方法，SP添加特殊エ藝處理的鑭鈰粉末替代釹鐵硼中的富釹相，避免鑭鈰過多進入釹鐵硼主相，影響磁性能，達到既提高產品性能又降低產品成本的作用。本發明鑭鈰摻雜制備低成本燒結釹鐵硼的方法，其具體步驟為
1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將準備好的釹鐵硼材料在氬氣保護下，在140(Tl60(TC溫度下熔煉，熔化的鋼液澆鑄到旋轉的冷卻銅棍上，制備出0. 3^0. 5mm厚度的釹鐵硼合金薄片；
2)利用氫破爐，在0.IMPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度下脫氫，將釹鐵硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的釹鐵硼合金粉末；
3)將步驟2)得到的粉末進ー步經過氣流磨破碎成3.5^4. 5 u m的釹鐵硼合金粉末；
4)將41u m的鑭鈰合金粉末加入到步驟3)所得的粉末中，利用三維混料機混粉3小時，保證兩種粉末均勻混合；
5)利用磁場壓機，將步驟4)中混合均勻的粉末在I.7T的磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，壓カ為200MPa，得到密度為4. 6^4. 8g/cm3的壓坯；
6)將壓坯置于真空燒結爐中，在107(Tll00°C燒結保溫3 4小時，在850 950でー級回火保溫2 3小時，在50(T60(TC ニ級回火保溫3 4小吋，最終獲得燒結磁體，釹鐵硼成分為(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°本發明在釹鐵硼制成粉末后加入鑭鈰合金粉末，以富鑭鈰相存在，替代部分富釹相，起到富釹相的作用。通過本發明方法制備生產出來的燒結釹鐵硼有以下優點(I)與不添加鑭鈰合金的磁體相比，富鑭鈰相熔點低，流動性好，易于燒結，可以降低燒結溫度，與稀土含量相同、不摻雜鑭鈰的磁體相比，磁性能略有提高，成本明顯下降；(2)與相同名義成分的利用傳統方法在熔煉時添加鑭鈰合金的相比，矯頑カ略有増加，磁能積明顯提高。
具體實施方式
本發明鑭鈰摻雜制備低成本燒結釹鐵硼的方法，其具體步驟為
1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將準備好的釹鐵硼材料在氬氣保護下，在140(Tl60(TC溫度下熔煉，熔化的鋼液澆鑄到旋轉的冷卻銅棍上，制備出0. 3^0. 5mm厚度的釹鐵硼合金薄片；
2)利用氫破爐，在0.IMPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度脫氫，將釹鐵硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的釹鐵硼合金粉末；
3)將步驟2)得到的粉末進ー步經過氣流磨破碎成3.5^4. 5 u m的釹鐵硼合金粉末；
4)將41y m的鑭鈰合金粉末加入到步驟3)所得的粉末中，利用三維混料機混粉3小時，保證兩種粉末均勻混合；
5)利用磁場壓機，將步驟4)中混合均勻的粉末在I.7T的磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，壓カ為200MPa，得到密度為4. 6^4. 8g/cm3的壓坯；
6)將壓坯置于真空燒結爐中，在107(Tll0(TC燒結保溫:T4小時，在85(T950°C—級回火保溫2 3小時，在50(T60(TC ニ級回火保溫3 4小吋，最終獲得燒結磁體，其成分為(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°其中，步驟I)中的釹鐵硼材料的成份為(PrNdGd) 29.95 (FeCoAlCu) 68.98BL07°在步驟4)中，鑭鈰合金粉末的純度> 99. 5%。其中，鑭鈰合金粉末中鑭鈰重量比為64飛6:36 34，鑭鈰合金粉末的添加比例為釹鐵硼合金粉末重量的1 2%。以下通過實施例對本發明的技術方案做進ー步詳細的說明
實施例I
1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將釹鐵硼材料(PrNdGd)29.95 (FeCoAlCu)6a98B1.07在氬氣保護下，在148(T155(TC溫度下熔煉，熔化的鋼液澆鑄到旋轉的冷卻銅棍上，制備出
0.3^0. 5mm厚度的釹鐵硼合金薄片；
2)利用氫破爐，在0.IMPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度脫氫，破碎成130 u m的釹鐵硼合金粉末；
3)以上粉末進ー步經過氣流磨破碎成平均粒度4ii m的釹鐵硼粉末；
4)將5y m鑭鈰合金粉末加入到3)中所述的粉末中，利用三維混料機混粉3小時，保證兩種粉末均勻混合；其中，鑭鈰合金粉末中鑭鈰重量比為64. 7: 35. 3，鑭鈰合金粉末的添加比例為釹鐵硼合金粉末重量的I. 52% ；5)利用磁場壓機，將4)中混合均勻的粉末在I.7T的磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，壓カ為200MPa，得到密度為4. 68g/cm3的壓坯；
6)將成型壓坯置于真空燒結爐中，在1075°C燒結保溫3小時，在890°C—級回火保溫2小時，在560でニ級回火保溫3小時，獲得最終名義成分為(PrNdGd)29.5(LaCe) L5(FeCoAlCu)^95Bu5燒結磁體。其性能列于表I中。實施例2
1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將釹鐵硼材料(PrNdGd)29.95 (FeCoAlCu)6a98B1.or在氬氣保護下，在148(T155(TC溫度下熔煉，熔化的鋼液澆鑄到旋轉的冷卻銅棍上，制備出
0.3^0. 5mm厚度的釹鐵硼合金薄片；
2)利用氫破爐，在0.IMPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度脫氫，破碎成130 的釹鐵硼合金·粉末；
3)以上粉末進ー步經過氣流磨破碎成平均粒度4iim的釹鐵硼粉末；
4)將5y m鑭鈰合金粉末加入到3)中所述的粉末中，利用三維混料機混粉3小時，保證兩種粉末均勻混合。其中，鑭鈰合金粉末中鑭鈰重量比為64. 7: 35. 3，鑭鈰合金粉末的添加比例為釹鐵硼合金粉末重量的2% ；
5)利用磁場壓機，將4)中混合均勻的粉末在I.7T的磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，壓カ為200MPa，得到密度為4. 7g/cm3的壓坯；
6)將成型壓坯置于真空燒結爐中，在1075°C燒結保溫3小時，在890°C—級回火保溫2小時，在560 °C ニ級回火保溫3小吋，獲得最終名義成分為(PrNdGd) 29.36 (LaCe) L 96(FeC0AlCu)f^63B1.Q5燒結磁體。其性能列于表I中。表I本發明所得到的產品的性能
]Br (kGs) [Hcj (kOe) IBHm(MGOe) 1 義成分實施例 I 12. 48 12.70 38. I(PrNdGd)29 S5(LaCe)1 5 (FeCoAlCu) B^95B1 05
實施例 2[12.44 ]13.30 137. 95 ] (PrNdGd) 29 36 (LaCe) L 96 (FeCoAlCu) 67 ^B1 05
下面表2中的產品3是不摻雜鑭鈰的產品的性能，產品4是在熔煉時摻雜I. 5%鑭鈰的廣品的性能。表2、無鑭鈰摻雜和在熔煉時摻雜鑭鈰合金的產品的性能
IBr (kGs) iHcj(kOe) IBHm(MGOe) ]名義成分產品 3 12.33 12.3837.44(PrNdGd)31 (FeCoAlCu) 67 95B105
產品 4〔12.03 ]ll. 88135.32] (PrNdGd)29 J5(LaCe)1 5 (FeCoAlCu) ^95B1 os
從表2可以看出，產品4在熔煉時摻雜I. 5%鑭鈰與不摻雜鑭鈰的產品3相比，矯頑カ下降，磁能積明顯下降。這與周壽增等人的介紹相同，與專利號CN 102360657 A的方法類似，可當低性能N35使用，降低成本。這主要是因為在熔煉過程中加入鑭鈰元素，鑭鈰替代鐯釹形成鑭鐵硼、鈰鐵硼主相，降低了基體主相的矯頑カ和磁能積。從表I和表2可以看出，本發明實施例I的產品通過制粉后引入相同比例的鑭鈰合金粉末，保證了與產品4相同的名義成分，與產品4相比，實施例I產品的矯頑カ、磁能積都明顯增加，甚至比產品3的磁性能略有増加。這是因為本發明是在釹鐵硼制粉后加入鑭鈰合金粉末，以富鑭鈰相存在，替代部分富釹相，起到富釹相的作用。因此，本發明方法得到的燒結釹鐵硼與不添加鑭鈰合金的磁體相比，富鑭鈰相熔點低，流動性好，易于燒結，可以降低燒結溫度，與稀土含量相同、不摻雜鑭鈰的磁體相比，磁性能略有提高，成本明顯下降，優于傳統的直接在熔煉中加入鑭鈰合金的方法。從表I中可以看出，在本發明的實施例2相對于實施例1，増加了鑭鈰合金的摻雜比例的情況下，產品的矯頑カ提高明顯，磁能積稍有降低這是因為增加了富鑭鈰相的比例，增強磁交換耦合作用，提高了矯頑カ；鑭鈰比例増加，釹鐵硼主相相對減少，略微降低磁能積，但綜合磁性能提高。本發明方法步驟I中的釹鐵硼材料并不局限于(PrNdGd)2a95(FeC0AlCu)f^98Bu7,也可以為別的成分的釹鐵硼材料，這樣最后得到的產品也會有所不同。總之，按照本發明的エ藝，在制粉后加入倆鋪合金粉末，有利于提聞磁體的矯頑カ和磁能積，進一步增加倆鋪合金粉末摻加比例，矯頑カ進ー步増加，對磁能積的影響較小，明顯優于傳統的熔煉添加工 藝。本發明起到了既提高產品性能又降低產品成本的作用。
權利要求
1.鑭鈰摻雜制備低成本燒結釹鐵硼的方法，其具體步驟為 1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將準備好的釹鐵硼材料在氬氣保護下，在140(Tl60(TC溫度下熔煉，熔化的鋼液澆鑄到旋轉的冷卻銅棍上，制備出0. 3^0. 5mm厚度的釹鐵硼合金薄片； 2)利用氫破爐，在0.IMPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度下脫氫，將釹鐵硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的釹鐵硼合金粉末； 3)將步驟2)得到的粉末進ー步經過氣流磨破碎成3.5^4. 5 u m的釹鐵硼合金粉末； 4)將41u m的鑭鈰合金粉末加入到步驟3)得到的粉末中，利用三維混料機混粉3小時，保證兩種粉末均勻混合； 5)利用磁場壓機，將步驟4)中混合均勻的粉末在I.7T的磁場下取向成型，再經過冷等 靜壓，壓カ為200MPa，得到密度為4. 6^4. 8g/cm3的壓坯； 6)將壓坯置于真空燒結爐中，在107(Tll00°C燒結保溫3 4小時，在850 950でー級回火保溫2 3小時，在50(T60(TC ニ級回火保溫3 4小吋，最終獲得燒結磁體，釹鐵硼成分為(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°
2.根據權利要求I所述的エ藝，其特征是步驟I)中的釹鐵硼材料的成份為(PrNdGd) 29 95 (FeCoAlCu) 68.98BL07。
3.根據權利要求I所述的エ藝，其特征是步驟4)中鑭鈰合金粉末中鑭鈰重量比為64~66:36 34，鑭鈰合金粉末的添加比例為釹鐵硼合金粉末重量的1 2%。
4.根據權利要求I或3所述的エ藝，其特征是步驟4)中鑭鈰合金粉末的純度>99. 5%。
全文摘要
本發明公開了鑭鈰摻雜制備低成本燒結釹鐵硼的方法，其具體步驟為1)利用速凝甩片真空感應熔煉爐，將釹鐵硼材料熔煉，制備出0.3~0.5mm厚度的釹鐵硼合金薄片；2)利用氫破爐，將釹鐵硼合金薄片破碎成110~150μm左右的釹鐵硼合金粉末；3)將得到的粉末經過氣流磨破碎成3.5~4.5μm的釹鐵硼合金粉末；4)將鑭鈰合金粉末加入到粉末中，使兩種粉末均勻混合。5)利用磁場壓機，將粉末在磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，得到密度為4.6~4.8g/cm3的壓坯；6)將壓坯置于真空燒結爐中燒結，燒結磁體為(PrNdGd)2936~29.65(LaCe)0.99~1.96(FeCoAlCu)67.63~68.3B1.05~10.6。本發明通過添加特殊工藝處理的鑭鈰粉末替代釹鐵硼中的富釹相，避免鑭鈰過多進入釹鐵硼主相，影響磁性能，達到既提高產品性能又降低產品成本的作用。
文檔編號B22F1/00GK102842400SQ20121028801
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者周軍, 張瑜, 孫紅軍, 宋偉, 劉軍 申請人:中鋼集團安徽天源科技股份有限公司