生产钕铁硼永久磁铁的方法技术

技术编号:3111367 阅读:277 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种生产基本上由25.0~50.0重量%的硼、其余大体上为铁秘组成的钕铁硼永久磁铁合金的方法,该方法包括下列诸工序:往氟化钕、铁和硼(或铁硼合金)中加入作为还原剂的金属钙、氢化钙或它们的混合物,再加入作为助熔剂的氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种,将得出的混合物在1,000~1,300°C下的惰性气体气氛中或还原气体气氛中或大体上真空中熔化,从而还原所述氟化钕以制取钙含量低到0.1重量%或以下的所述合金。(*该技术在2007年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种花费不大生产钕铁硼永久磁铁合金的方法。众所周知,用稀土金属、电解铁、电解钴、纯硼或铁硼合金作原料,经熔化、粉碎、在磁场中压制和烧结这样一种方法,可以制取稀土金属铁硼永久磁铁-一种新型优质永久磁铁(日本专利公开59-215460)。但这种传统的熔炼法采用价昂的稀土金属,因而成本高。最近有人提出了一种所谓还原法作为熔炼法的另一种可供选择的方法。例如日本专利公开59-219404公开了一种通过还原反应生产稀土铁硼永久磁铁合金的方法,该方法包括下列工序将稀土氧化物粉料、铁粉、铁硼合金粉和钴粉与还原稀土氧化物粉料所需还原剂按化学计算量的2~4倍(以重量计)的金属钙或氢化钙进行混合,将它们在900~1200℃下的惰性气体气氛中加热,用水清洗反应产物,以除去反应副产物。还有,日本专利公开59-177346公开了在还原法中采用助熔剂降低低熔点熔体粘度的作法。上述一般还原法(日本专利公开59-219404)需要长时间水洗以除去还原反应产物氧化钙。对富铁的稀土元素铁硼合金来说,在水洗工序中有激烈的氧化反应产生,这增加了生成的合金中的含氧量,因此难以稳定地获取磁性能良好的磁铁合金。同时,要通过水洗完全除去氧化钙非常困难,且残留的氧化钙在烧结工序中降低永久磁铁合金的可烧结性,从而劣化所得永久磁铁的磁性能。此外,普通采用助熔剂的还原法(日本专利公开59-177346)并不能将所得合金中的钙含量降低到可容许的水平。最近有人提出一种生产钕铁硼磁铁合金用的钕铁或钕铁硼母合金的生产方法,该方法是将氟化钕、钙、铁必要时氧化硼等原料与作为助熔剂的氯作钙一起加入铁容器中,将它们在750至1000℃下的非氧化气氛中熔化,以便将氟化钕还原成钕(日本专利公开61-84340)。但这种方法不能提供钙含量极低的钕铁硼合金。因此,用这些母合金制造出来的磁铁不可避免地具有较高的能降低磁性能的钙含量。此外,由于母合金的组成与最终的永久磁铁大不相同,因而需要加入铁和硼以使合金改变为所需的组成。因此本专利技术的一个目的是解决普通方法中的这些问题,从而提供钙和氧含量极低因而磁性能优异的钕铁硼永久磁铁合金。计对上述目的进行深入研究的结果,本专利技术者同人发现,由于钙对钕的亲合力强,上述现有技术的母合金不可避免地会含有大量的钙;将钕含量降低到25~50重量%的程度不仅可以降低生成的合金的钙含量,而且还可提供可直接制成钕铁硼磁铁的合金。本专利技术就是以这个发现为基础的。就是说,本专利技术生产钕铁硼永久磁铁合金的方法是往氟化钕、铁和硼(或铁硼合金)组成的混合物中加入作为还原剂的金属钙、氢化钙或它们的混合物,再加入作为助熔剂的氯化钙、氯化钠或氯化钾中的至少一种,再将由此得出的混合物在1000~1300℃下的惰性气体气氛中,或在还原气体气氛中,或在大体上真空中熔化,从而还原氟化钕以制取主要由25.0~50.0重量%的钕、0.3~5.0重量%的硼、其余大体上为铁和极少量的钙所组成的合金。原料中可含有氟化镝,使生成的合金中含0.5~15重量%的镝。图1是根据本专利技术的一个实施方案制取的钕铁硼永久磁铁的钕含量与其磁性能的关系曲线。图2是根据本专利技术的另一个实施方案制取的钕铁硼永久磁铁的硼含量与其磁性能的关系曲线。作为稀土组份的原料,采用了氟化钕,将其按这样的量与铁和硼(或铁硼合金)混合;使得还原反应之后的组成大致为25.0~50.0重量%的钕、0.3~5.0重量%的硼,其余为铁。要制备主要由25.0~50.0重量%的钕、0.5~15重量%的镝、0.3~5.0重量%的硼、0.05~5.0重量%的铌、其余为铁组成的合金时,原料中还应含有氟化镝和铌或铁铌合金。氟化钕在加热过程中开始时是在大致800℃下由还原剂还原,在1000~1300℃下完全还原。还原剂的量应为完成还原所需的按化学计算量(以重量计)的1.0倍或以上。但还原剂最好不过量,因为这样会提高合金的生产成本,而且还增加生成合金中的钙含量。因此还原剂实际用量的上限为4.0倍(以重量计)。还原剂量最好为1.25~2.0倍(以重量计)。附带说一下,当原料中含氟化镝时,它也和氟化钕一样被还原。经还原的钕和镝(如有的话)与铁、硼(或铁硼合金)和铌(或铁铌合金,如有的话)熔成合金。此工艺中生成的氟化钙副产品形成熔渣。氟化钙的熔点高达1360℃左右,因而很难在1000~1300℃温度下将熔渣从合金中分离出来。本专利技术最重要的特点是作为助熔剂的氯化钙、氯化钠和氯化钾中至少其中一种的加入;其目的是降低熔渣熔点以利以熔渣从合金中的分离。氯化钙的熔点约为770℃,氯化钠约为800℃,氯化钾约为780℃,加入这些助熔剂混合物之后,熔渣就更易于在1000℃或稍高的温度下从上述组成的合金中分离出来。助熔剂的加入量为还原反应生成的氟化钙化学计算量的0.05~4.0倍(以克分子计)。当助熔剂量少于0.05倍(以克分子计)分,降低不了熔渣的熔点,结果使熔渣不能充分从合金中分离。另一方面,当助熔剂量高于4.0倍(以克分子计)时,助熔剂对原料的百分比值(特别是体积比)就过高,从而使合金的生产效率不太高。此外,采用过量的助熔剂会增加合金的生产成本和从熔渣转移到合金中的钙量。助熔剂以克分子计的使用量最好取0.5~3.0倍。作为助熔剂,氯化钙、氯化钠和氯化钾中任何一种都具有分离作用。但加入两种或两种以上上述助熔剂混合物,其分离效果与只加入一种助熔剂成分的效果相等或更好。本专利技术的第二要点是氟化钕,必要时氟化镝、铁和硼,还有必要时铌(或铁铌合金)的用量应达到这样的程度,使得氟化钕和氟化镝(如有的话)经还原之后,合金的组成可成为25.0~50.0重量%的钕、0.5~15.0重量%的镝(如有的话)、0.3~5.0重量%的硼、0.05~5.0重量%的铌(如有的话),其余为铁。就是说,钕的量远低于与铁形成类低共熔体所需的量。因此熔化25.0~50.0重量%的钕加铁,比熔化它们的类低共熔体需要高得多的温度。尽管提高加热温度通常没有好处,但用钙还原剂进行还原直接生产具有上述组成的钕铁硼合金却有好处,因为会得出钙含量极低(通常为0.1重量%或更低)的合金,这是我们杰出的发现,生成合金中的钙含量最好为0.06重量%或更低。上述组成范围可提供磁性能优异的永久磁铁。具体地说,钕应为25.0~50.0重量%。当钕低于25.0重量%时,不能提供足够的矫顽磁力,而超过50.0重量%时,剩余磁通密度低。钕的量最好为30~40重量%。图1就是这方面的例子,这是含1.3重量%硼、其余为铁的钕铁硼合金的磁性能。部分钕可用镝代替。加镝的话,镝含量以0.5~15.0重量%为宜,低于0.5重量%则矫顽磁力得不到充分改善,超过15.0重量%则会降低合金的剩余磁通密度。硼应取0.3~0.5重量%,低于0.3重量%则不能获得足够的剩余磁通密度和矫顽磁力,而且居里温度Tc低;高于5.0重量%则剩余磁通密度低。硼的量最好为0.6~2.0重量%。图2就是这方面的一个例子,这是含36.0重量%钕其余为铁的钕铁硼合金的磁性能。此外,还可以加入0.05~5.0重量%的铌。当铌含量低于0.05重量%时,基本上还觉察不出矫顽磁力有什么提高,而当超过5.0重量%时,合金的剩余磁通密度下降,且产生不希望有的相。因此本专利技术的特征在于提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产基本上由25.0~50.0重量%的钕、0.3~5.0重量%的硼、其余大体上为铁所组成的钕铁硼永久磁铁合金的方法,其特征在于,该方法包括下列诸工序:往氟化钕、铁和硼(或铁硼合金)中加入作为还原剂的金属钙、氢化钙或它们的混合物合,再加入作为助熔剂的氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种,将得出的混合物在1,000~1,300℃下的惰性气体气氛中或还原气体气氛中或大体上真空中熔化,从而还原所述氟化钕,以制取钙含量极低的所述合金。

【技术特征摘要】
JP 1986-7-21 61-171304;JP 1986-10-29 61-257285规定的本发明的范围是可以进行的。权利要求1.一种生产基本上由25.0~50.0重量%的钕、0.3~5.0重量%的硼、其余大体上为铁所组成的钕铁硼永久磁铁合金的方法,其特征在于,该方法包括下列诸工序往氟化钕、铁和硼(或铁硼合金)中加入作为还原剂的金属钙、氢化钙或它们的混合物,再加入作为助熔剂的氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种,将得出的混合物在1,000~1,300℃下的惰性气体气氛中或还原气体气氛中或大体上真空中熔化,从而还原所述氟化钕,以制取钙含量极低的所述合金。2.根据权利要求1生产钕铁硼永久磁铁合金的方法,其特征在于,作为还原剂的金属钙、氢化钙或它们的混物,其加入量为所述氟化钕还原反应所需按化学计算加入量的1.0~4.0倍(以重量计)。3.根据权利要求1生产钕铁硼永久磁铁合金的方法,其特征在于,作为助熔剂的氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种,其加入量为由所述氟化钕还原反应生成氟化钙所需按化学计算加入量的0.05~4.0倍(以克分子计)。4.根据权利要求1生产钕铁硼永久磁铁合金的方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:德永雅亮内田公穗平本明敏
申请(专利权)人:日立金属株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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