一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法，其特征在于，采用双主相合金工艺，并在混粉时添加少量的钕镨氢化物粉末进行晶界组织重构。钕镨氢化物粉末的引入，不仅改变了晶界组织的分布，而且改变了晶界组织的相组成，因此同时提高了钕铈铁硼烧结磁体的磁性能和抗腐蚀性能。钕镨氢化物粉末具有易于工业制备的优点，其所需原材料和设备为钕铁硼工业生产所用的钕镨合金以及熔炼甩带炉、氢破炉、气流磨制粉机。本方法集合了双主相合金工艺和晶界组织重构技术的优点，在保证磁性能和抗腐蚀性能的同时，有效地降低了磁体成本，这有利于促进铈在稀土永磁材料中的应用，具有广阔的市场空间。

A method to improve the magnetic properties and corrosion resistance of neodymium iron boron sintered magnets at the same time

The invention discloses a method for improving the magnetic and corrosion resistance of ndce magnets at the same time, which is characterized by the use of a dual principal phase alloy process and a small amount of neodymium praseodymium hydride powder added to the powder to reconstruct the grain boundary tissue. The introduction of neodymium praseodymium hydride powder not only changed the distribution of grain boundary, but also changed the phase composition of grain boundary structure, so it also improved the magnetic and corrosion resistance of NdFeB sintered magnets. Neodymium praseodymium hydride powder has the advantages of easy industrial preparation, its raw materials and equipment are neodymium and praseodymium alloys used in the industrial production of NdFeB, smelting furnace, hydrogen breaking furnace and air mill pulverizer. This method combines the advantages of dual principal phase alloy technology and grain boundary tissue reconstruction technology. It can effectively reduce the cost of magnets while ensuring magnetic and corrosion resistance, which is conducive to the promotion of the application of Cerium in rare earth permanent magnets, and has a broad market space.

【技术实现步骤摘要】
一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法
本专利技术涉及一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法。
技术介绍
烧结钕铁硼磁体具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等优点，是目前综合磁性能最好的永磁材料，广泛应用于消费电子、风力发电和新能源汽车等领域。烧结钕铁硼磁体消耗大量的钕、镨和少量的镝、铽，稀土成本占其原材料成本的80％左右。近年来，受我国稀土产业政策调整和供给侧改革的影响，钕、镨、镝、铽等稀土价格不断上涨，这给钕铁硼生产企业带来了很大的经济压力。因此降低烧结钕铁硼磁体的重稀土用量或用轻稀土取代中重稀土是现阶段的研究热点。铈是储量最高的稀土元素，但在永磁材料中的应用很少，长期供大于求的滞销状态，其价格约为钕、镨的1/10，镝、铽的1/100。用铈部分取代钕、镨，不仅可以降低磁体的成本并增强市场竞争力，而且可以缓解稀土资源的非平衡利用状态并发挥我国稀土资源的战略优势。但是因为Ce2Fe14B的内禀磁性能远不如Nd2Fe14B，若采用直接熔炼添加的方法将铈引入会造成严重的磁稀释效应而使磁体的磁性能显著恶化，尤其是当铈含量较高时，这严重限制了钕铈铁硼烧结磁体的实际应用。另外，烧结钕铁硼磁体具有基体相和晶界相共存的复相结构，这使其抗腐蚀性能较差，必须经过表面防护处理才能实际应用，而钕铈铁硼烧结磁体的实际应用也同样受其抗腐蚀性能限制。为了将铈应用于烧结钕铁硼磁体并使其保持较为良好的磁性能，全世界科技工作者已进行了诸多研究。近年来发展的双主相合金工艺通过设计并制备一种含铈主合金磁粉和一种不含铈主合金磁粉，将其按一定比例均匀混合后再磁场压型、等静压、烧结和热处理来制备钕铈铁硼烧结磁体。对基于双主相合金工艺的钕铈铁硼烧结磁体来说，钕、铈在主相晶粒中非均匀分布并呈现“核-壳”结构，这有效减弱了磁稀释效应从而使磁体保持较为良好的磁性能，尤其是磁能积。但是当铈含量较高时，磁体的磁性能仍然较差，尤其是矫顽力低于12kOe，无法达到商业使用的标准。近年来发展的晶界组织重构技术通过向磁粉中添加少量辅合金粉末，使晶界相的分布和物理化学性质得到改善，可以有效提升磁体的矫顽力或抗腐蚀性能。这一技术目前广泛应用于烧结钕铁硼磁体，主要是通过形成连续分布的富稀土晶界相或提高富稀土晶界相的电极电位来提升磁体的矫顽力或抗腐蚀性能。而钕铈铁硼烧结磁体除含有富稀土晶界相外，往往还含有CeFe2晶界相，尤其是当铈含量较高时。CeFe2晶界相有着与富稀土晶界相截然不同的晶体结构和物理化学性质，电极电势更高且化学稳定性更强，其存在对磁体的抗腐蚀性能有显著的积极影响。虽然晶界组织重构技术已被应用于钕铈铁硼烧结磁体来提升其矫顽力，但这一技术对磁体的CeFe2晶界相和抗腐蚀性能的影响，目前尚未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善钕铈铁硼烧结磁体的磁性能和抗腐蚀性能，促进铈在稀土永磁材料中的应用，降低磁体成本，提高市场竞争力。为实现该目的，本专利技术提供了一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法，包括以下步骤：1)分别对一种含Ce主合金和一种不含Ce主合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的两种主合金甩片，然后对两种甩片分别进行氢破和气流磨处理，制备平均粒度为3～4μm的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉；2)对钕镨合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的甩片，然后将甩片在350～450℃的温度下氢化1.5～2.5h，得到钕镨氢化物，再对钕镨氢化物进行气流磨处理，制备平均粒度在1～5μm的钕镨氢化物粉末；3)称取一定质量比的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉，并添加主合金磁粉总质量1～3％的钕镨氢化物粉末，将这三种粉末均匀混合，得到混合粉末；4)将混合粉末在1.5～2T的磁场下进行取向压型，然后在150～300MPa的压力下冷等静压，得到生坯；5)将生坯在1020～1070℃的温度下烧结2～4h，然后在500～700℃的温度下热处理3～6h，得到钕铈铁硼烧结磁体。优选的，所述的钕铈铁硼烧结磁体的质量百分式为(Nd,Pr)xCeyFe100-x-y-z-wMzBw，M为Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Al、Zr、Nb、Mo、Ta、Sn，其中28≤x+y≤35、0.25≤y/x≤1、0.75≤z≤1.5、0.8≤w≤1.2。优选的，所述的含Ce主合金的质量百分式为(Nd,Pr)aCebFe100-a-b-c-dM′cBd，M′为Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Al、Zr、Nb、Mo、Ta、Sn，其中28≤a+b≤32、1≤b/a≤4、0.75≤c≤1.5、0.8≤d≤1.2；所述的不含Ce主合金的质量百分式为(Nd,Pr)eFe100-e-f-gM″fBg，M″为Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Al、Zr、Nb、Mo、Ta、Sn，其中28≤e≤32、0.75≤f≤1.5、0.8≤g≤1.2。优选的，所述的钕镨合金的原子百分式为NdrPr100-r，其中0<r<100；所述的钕镨氢化物及其粉末的原子式为(NdpPr1-p)Hq，其中0<p<1、0.1≤q≤3.0。优选的，所述的步骤3)中含Ce主合金磁粉与不含Ce主合金磁粉的质量比为1:0.1-10。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1)钕镨氢化物粉末具有易于工业制备的优点，其所需原材料和设备为钕铁硼工业生产所用的钕镨合金以及熔炼甩带炉、氢破炉、气流磨制粉机。2)钕镨氢化物粉末的引入促使钕镨原子进入主相晶粒，使钕镨原子在主相晶粒外层富集，这不仅抑制了磁稀释效应，而且抑制了反磁化畴形核，从而提升了磁体的磁性能。3)钕镨氢化物粉末的引入不仅改变了晶界组织的分布，而且改变了晶界组织的相组成。具体来说，钕镨氢化物晶界组织重构不仅使传统的富稀土晶界相变得更厚且更连续，而且增大了电极电势高且化学稳定性强的CeFe2晶界相的体积分数。这不仅提升了磁体的磁性能，而且提升了磁体的抗腐蚀性能。本专利技术结合了双主相合金工艺和晶界组织重构技术的优点，同时又具有自己独特的优点。本专利技术制备的钕铈铁硼烧结磁体，同时具有良好的磁性能和抗腐蚀性能，而且成本较低，因此具有较强的市场竞争力。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的实施例不仅限于此。实施例1：1)以质量百分数计，成分为(Nd,Pr)15.4Ce15.4Fe67.4Co0.8B1的含Ce主合金和成分为(Nd,Pr)30.8Fe67.4Co0.8B1的不含Ce主合金分别配料，然后熔炼并通过速凝铸带得到平均厚度为0.26mm的两种主合金甩片，然后对两种甩片分别进行氢破和气流磨处理，得到平均粒度为3μm的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉；2)对成分以原子百分数计为Nd80Pr20的钕镨合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.25mm的甩片，然后将甩片在375℃下吸氢2.5h，得到钕镨氢化物，再对钕镨氢化物进行气流磨处理，得到平均粒度为2.4μm、成分以原子式计为(Nd0.8Pr0.2)Hα的钕镨氢化物粉末，其中0.1≤α≤3.0；3)称取质量比为80:20的含Ce主合金磁粉和不含Ce主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法，其特征在于包括以下步骤：1)分别对一种含Ce主合金和一种不含Ce主合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的两种主合金甩片，然后对两种甩片分别进行氢破和气流磨处理，制备平均粒度为3～4μm的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉；2)对钕镨合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的甩片，然后将甩片在350～450℃的温度下氢化1.5～2.5h，得到钕镨氢化物，再对钕镨氢化物进行气流磨处理，制备平均粒度在1～5μm的钕镨氢化物粉末；3)称取一定质量比的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉，并添加主合金磁粉总质量1～3％的钕镨氢化物粉末，将这三种粉末均匀混合，得到混合粉末；4)将混合粉末在1.5～2T的磁场下进行取向压型，然后在150～300MPa的压力下冷等静压，得到生坯；5)将生坯在1020～1070℃的温度下烧结2～4h，然后在500～700℃的温度下热处理3～6h，得到钕铈铁硼烧结磁体。

【技术特征摘要】
1.一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法，其特征在于包括以下步骤：1)分别对一种含Ce主合金和一种不含Ce主合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的两种主合金甩片，然后对两种甩片分别进行氢破和气流磨处理，制备平均粒度为3～4μm的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉；2)对钕镨合金进行熔炼和速凝铸带，得到平均厚度为0.2～0.4mm的甩片，然后将甩片在350～450℃的温度下氢化1.5～2.5h，得到钕镨氢化物，再对钕镨氢化物进行气流磨处理，制备平均粒度在1～5μm的钕镨氢化物粉末；3)称取一定质量比的含Ce主合金磁粉和不含Ce主合金磁粉，并添加主合金磁粉总质量1～3％的钕镨氢化物粉末，将这三种粉末均匀混合，得到混合粉末；4)将混合粉末在1.5～2T的磁场下进行取向压型，然后在150～300MPa的压力下冷等静压，得到生坯；5)将生坯在1020～1070℃的温度下烧结2～4h，然后在500～700℃的温度下热处理3～6h，得到钕铈铁硼烧结磁体。2.根据权利要求1所述的一种同时提高钕铈铁硼烧结磁体磁性能和抗腐蚀性能的方法，其特征在于所述的钕铈铁硼烧结磁体的质量百分式为(Nd,Pr)xCeyFe100-x-y-z-wMzBw，M为Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Al、Zr、Nb、Mo、Ta、Sn...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，钱泽宇，严密，马天宇，金佳莹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33