一种含Y的易切削烧结永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含Y的易切削烧结永磁体及其制备方法，属于稀土永磁材料技术领域。对应含Y稀土永磁合金的化学式的质量百分比为(RE1‑xYx)a(Fe1‑yMy)100‑a‑b Bb，其中，0≤x≤0.1，0≤y≤0.2，28.5≤a≤32.5，0.8≤b≤1.2，RE为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho元素中的一种或几种，M为Zn、Ga、Co、Cu、Al、Nb、Sn、Mn元素中的一种或几种。本发明专利技术利用高丰度稀土Y替代磁体中的RE元素，不仅在保有磁体磁性能的基础上，一定程度降低制造成本；同时也有效改善磁体切削性能，提升了切削速率与切削合格率，具有非常广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种含Y的易切削烧结永磁体及其制备方法
本专利技术属于稀土永磁材料
，尤其涉及一种低成本、易切削的含Y烧结永磁及其制备方法。
技术介绍
Nd-Fe-B永磁凭借优异的磁性能，被称为“磁王”，广泛应用于航空航天、风力发电、节能家电、电子电器以及新能源汽车等领域。并且随着制造技术的不断进步和人们环保意识的提升，在节能环保、新能源、新能源汽车三大领域备受市场瞩目，成为实现“中国制造2025”发展规划的关键材料，其用量以每年10-20%的速度快速增长，表现出良好的前景。对于磁体而言，除磁性能以外，切削性能也是评判其优劣的重要指标。而烧结Nd-Fe-B永磁属于脆性材料，在切削过程中容易掉边掉角，甚至开裂，影响了磁体服役稳定性，增加了制造成本。因此，改善磁体的切削性能不仅能有效减少切削所消耗的时间，避免切削过程对刀具造成的损耗，同时也能保证切削磁体表面的质量，减少了切学过程中崩边、掉角等现象的发生率，提升了生产效率，节约了制造成本。通常可采用采用适合的金属切削液来提升时的进刀量，但是更加直有效的方式是通过元素添加来改善磁体自身的切削性能，如向永磁合金中添加适量的Ti或者Nb，但这类也会引起磁性能的显著降低。高丰度稀土Y主要贮藏于中国南方高钇或中钇富铕型稀土矿中，其价格相对低廉。并且受到Y2Fe14B自身內禀性能的影响，Y的取代会导致磁体磁性能的降低，在专利CN101834045A及专利CN102360655A中也有提及，但是上述专利着重介绍Y取代后磁性能，而未对切削加工性能进行描述。此外，随着技术工艺不断成熟，通过控制Y元素取代量，优化工艺参数可避免Y取代后磁性能的锐减，同时实现磁体切削性能有效提升。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种含Y的易切削烧结永磁体，在不明显降低磁性能的情况下，提升磁体自身切削加工性能；本专利技术的另一个目的在于提供一种含Y的易切削烧结永磁体的制备方法，运用小粒径、低氧含量的制备技术实现磁体的稳定、批量化生产，降低制造成本。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种含Y的易切削烧结永磁体，其组成按质量百分比表示为(RE1-xYx)a(Fe1-yMy)100-a-bBb，其中，0≤x≤0.1，0≤y≤0.2，28.5≤a≤32.5，0.8≤b≤1.2。RE为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho元素中的一种或几种，M为Zn、Ga、Co、Cu、Al、Nb、Sn、Mn元素中的一种或几种。本专利技术中高丰度稀土Y的使用，有利于改善轻重稀土使用失衡的现状，并在一定程度上降低磁体制造成本。尽管Y的添加不利于磁性能提升，但通过含量的控制，不仅能降低其添加对于磁性能的损耗，还能改善其切削性能，减少磁体加工过程中崩边掉角现象，增加了成品率。进一步地，本专利技术的上述合金成分中，高丰度稀土Y的取代量范围：0.05≤x＜0.1。在磁体中添加高丰度稀土Y可以降低原料成本，但过多的添加则引起磁性能的降低，因此，需避免磁体中Y取代量过高造成的磁性能大幅下降，但也需保证一定的Y取代量，最大化改善磁体的切削性能。所述磁体制备方法包括以下几个步骤制备：（1）真空速凝：按照质量百分比称量原料，并在真空熔炼炉进行熔炼，当炉内真空度需达到8×10-3Pa再通入高纯氩气，在炉内压力在-0.06MPa时进行浇注，误差＜±0.02MPa，浇注时的线速度为4m/s，熔融合金液经过水冷铜辊快速冷却制得厚度为0.1~0.5mm的速凝薄片。（2）氢破碎：将速凝薄片放入氢碎炉吸氢1~2h，随后在560~600oC下保温6~8h，随后冷却至室温制得颗粒尺寸1~3mm的氢破碎粉末。（3）气流磨：向氢破碎粉末中加入抗氧化剂及润滑剂，添加量1~5ml/kg，并通过气流磨将其细化至粒度为1~2.2μm的超细磁粉，气流磨过程中分选轮转速控制在3600~4000r/min，氧含量＜360ppm。（4）取向压制成型：在惰性气体保护下，对磁粉施加1~2T的磁场并将其压制成块，取向成型过程中粉料仓氧含量＜360ppm。随后块体真空封装并放入冷等静压机，压制压力为150~200MPa的，压制时间为0.01~3h，等静压后坯体密度为5.1~5.5g/cm3。（5）真空烧结：将压制好的块体放入烧结炉，在高真空环境下分级升温，温度400~800oC范围内保温1~3h脱氢处理，脱氢阶段升温速率＜2oC/min；随后在温度980~1040oC下保温2~5h，烧结阶段升温速率＜0.3oC/min，烧结温度需精确控制，其误差＜±1oC；而后将烧结试样随炉缓慢冷却。（6）回火处理：将烧结试样在800~900oC和450~550oC进行回火处理。时间1~3h。上述制备步骤（3）中制得的粉末粒度在1~2.2μm。采用超细粉末进行压制烧结，令含Y磁体在烧结后仍保持有较为细小的晶粒，不仅具有优异的磁性能和力学性能，还有利于降低烧结温度，抑制晶粒长大现象，降低磁体烧结成本。上述制备步骤（4）中严格控制制备环境中的含氧量，令其低于360ppm，制备易切削烧结永磁体。磁体所用超细磁粉，由于粒径细小，表面活性能较高，极易氧化，不利于烧结磁体性能的提升，故若配合低氧的制备环境，可避免粉末氧化损害烧结磁体磁性能。上述制备步骤（5）中采用分级升温，温度400~800oC范围内保温1~3h脱氢处理，随后在温度980~1040oC下保温2~5h，并随炉冷却处理。适当脱氢处理有利于消除磁体内部残余的氢，改善磁性能，而充分的烧结则有利于磁体的致密化，保证磁体的剩磁。此外，通过随炉缓慢冷却，可消除磁体内部残余应力，提升磁体力学性能以及切削效率。上述制备步骤（5）中需精确控制烧结温度，误差＜±1oC。由于Y的添加会缩减磁体的烧结区间，因此温度误差对于烧结的影响更加显著，需要通过精确控温来保证烧结温度的精准性。与现有技术比，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术使用高丰度稀土Y部分取代Nd-Fe-B磁体中的Nd，提升了Y的使用量，使稀土资源得到有效利用，降低了磁体的制造成本。（2）通过调控制备工艺及Y取代量，使磁体在保有磁性能的同时自身切削特性得以改善，且该专利技术适用于批量化生产。（3）较传统单合金法粉末具有更细的粒度（1~2.2μm），这也对制备环境提出了更高的要求（含氧量＜360ppm），有效避免了制备过程中超细粉体的氧化，提升了磁性能；超细磁粉也降低了磁体烧结温度（10~60oC），节约生产时对能源消耗。附图说明图1为本专利技术实施例1中的烧结磁体磁性能图。图2为本专利技术对比例1中的烧结磁体磁性能图。图3为本专利技术对比例2中的烧结磁体磁性能图。图4为本专利技术对比例3中的烧结磁体磁性能图。图5为本专利技术实施例2中的烧结磁体磁性能图。图6为本专利技术对比例4中的烧结磁体磁性能图。图7为本专利技术对比例5中的烧结磁体磁性能图。图8为本专利技术对比例6中的烧结磁体磁性能图。图9为本专利技术对比例7中的烧结磁体磁性能图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。实施例1：（1）按质量百分比配制Nd31.5(Fe0.9Co0.07Cu0.03)67.5B1.0原料，并经过真空熔炼制得厚度为0.1~0.5mm的速凝薄片。（2）将速凝薄片放入氢碎炉吸氢2h，随后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Y的易切削烧结永磁体，其组成按质量百分比表示为(RE1‑xYx)a(Fe1‑yMy)100‑a‑bBb，其中，0＜x＜0.1，0≤y≤0.2，28.5≤a≤32.5，0.8≤b≤1.2，RE为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho元素中的一种或几种，M为Zn、Ga、Co、Cu、Al、Nb、Sn、Mn元素中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种含Y的易切削烧结永磁体，其组成按质量百分比表示为(RE1-xYx)a(Fe1-yMy)100-a-bBb，其中，0＜x＜0.1，0≤y≤0.2，28.5≤a≤32.5，0.8≤b≤1.2，RE为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho元素中的一种或几种，M为Zn、Ga、Co、Cu、Al、Nb、Sn、Mn元素中的一种或几种。2.如权利要求1中所述的烧结永磁体，其特征在于：高丰度稀土Y的取代量范围：0.05≤x＜0.1。3.一种如权利要求1所述的含Y的易切削烧结永磁体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）真空速凝：按照质量百分比配备永磁合金原料，并通过真空熔炼炉制得速凝薄片,本步骤中，在速凝阶段炉腔真空度应低于8×10-3Pa再通入氩气熔炼；（2）氢破碎：将速凝薄片放入氢破炉，令其加热吸氢破碎制得粗粉；（3）气流磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨牧南，卢耀军，杨斌，钟淑伟，喻玺，庞再升，游峰，
申请(专利权)人：江西理工大学，赣州富尔特电子股份有限公司，天津博雅全鑫磁电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36