一种高性能烧结钕铁硼永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能烧结钕铁硼永磁体，其由包括以下组分的原料制成，PrNd：30‑32.5wt％，B：0.92‑1wt％，Al：0.05‑0.8wt％，Cu：0.05‑0.3wt％，Co：0.5‑2wt％，Zr：0.1‑0.5wt％，Ga：0.05‑0.5wt％，Fe余量。本发明专利技术通过优化组成元素和控制熔炼浇铸温度以优化铸片微观结构以及控制粉料体积平均粒径SMD和粒度分布X90/X10等工艺参数，以制备52M和48H高性能钕铁硼磁体，生产工艺简单、生产周期短、过程氧含量控制要求与普通中低性能要求一致，并且与常规磁体生产工艺一致，生产过程无需特殊对待。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于稀土永磁材料
，具体涉及一种低成本(无镝)52M和48H烧结钕铁硼永磁体及其制备方法。
技术介绍
烧结钕铁硼磁体作为第三代永磁材料，具有高磁能积和高矫顽力的特点。高能积磁体可以使器件小型化，轻量化，因而在计算机、通讯等领域得到广泛应用。随着磁体的小型化，磁体的机加工以及电镀对磁体的损伤较大，从而导致磁体无法满足耐温要求。目前，主要通过提高磁体的内禀矫顽力来满足磁体的耐温要求。对于52M和48H牌号而言，目前主要通过添加一定量的镝或铽或采用双合金工艺来达到性能要求。由于镝和铽价格昂贵，添加部分镝或铽，增加了磁体的成本，降低了市场竞争力。同时由于添加镝或铽，降低了磁体的Br，为了使Br能达到牌号标准要求，只能通过降低稀土总量来达到Br要求，这么一来，对工厂生产过程管控又提出了更高的要求，而对于目前普遍采用控氧工艺的工厂来说，是很难达到低氧工艺的要求的(磁体氧含量控制在800ppm以下)。另外一些双合金工艺虽然无需添加镝或铽，但是由于双合金(主相合金、辅相金属)需要分别制备，即主相合金包括熔炼、氢碎、制粉等工艺步骤，辅相合金也包括氢碎、制粉等工艺步骤，主相合金和辅相合金制粉完成后还需混粉工艺步骤，工艺流程繁杂，对一般钕铁硼永磁体加工制造厂商来说，需大量设备投入和改造，成本极高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高性能烧结钕铁硼永磁体及其制备方法，通过优化组成元素和控制熔炼浇铸温度以优化铸片微观结构以及控制粉料体积平均粒径SMD和粒度分布X90/X10等工艺参数，以制备52M和48H高性能钕铁硼磁体，生产工艺简单、生产周期短、过程氧含量控制要求与普通中低性能要求一致，并且与常规磁体生产工艺一致，生产过程无需特殊对待。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高性能烧结钕铁硼永磁体，所述永磁体由包括以下组分的原料制成，PrNd：30-32.5wt％，B：0.92-1wt％，Al：0.05-0.8wt％，Cu：0.05-0.3wt％，Co：0.5-2wt％，Zr：0.1-0.5wt％，Ga：0.05-0.5wt％，Fe余量。其中，所述组分PrNd中，Pr含量25％，纯度大于99.5％；所述组分Fe为碳含量小于100ppm的高纯铁。烧结永磁体氧含量小于1000ppm。优选的方案，一种52M烧结钕铁硼永磁体，所述永磁体由包括以下组分的原料制成，PrNd：30.4wt％，B：0.96wt％，Al：0.1wt％，Cu：0.2wt％，Co：0.5wt％，Zr：0.15wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。优选的方案，一种48H烧结钕铁硼永磁体，所述永磁体由包括以下组分的原料制成，PrNd：32.0wt％，B：0.94wt％，Al：0.5wt％，Cu：0.2wt％，Co：1.0wt％，Zr：0.15wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。一种高性能烧结钕铁硼永磁体的制备方法，包括以下步骤：1)计算最佳浇铸温度：T=Σi=1n(Ei*Wi)+k;]]>其中，T为最佳浇铸温度，Ei为各合金元素的熔点，Wi为各合金元素的质量分数，k为温度系数，90℃<k<110℃，一般地，k＝100℃；即各合金元素(晶体或非晶体)的熔点温度与该合金元素质量分数占比乘积的总和再加上温度系数为最佳浇铸温度；2)配料：将各合金元素的原材料按其对应的质量分数占比称重；3)熔炼：将步骤2)中的原材料按铁棒、硼铁等细碎料、镨钕依次装入速凝炉坩埚中，将速凝炉抽真空至5Pa以下，开始烘料，烘料达10-30分钟，当真空度低于3Pa时，充氩气至-0.065Mpa，开始熔炼，铁棒熔化完毕后继续熔炼8-10分钟，对钢液进行精炼熔炼，精炼熔炼时间为2-5分钟，待合金液面转为银白色，开始测温，当温度达到步骤1)中最佳浇铸温度T时，开始浇铸，得到铸片；4)氢碎：将步骤3)制得的铸片放入氢碎炉中吸氢至饱和，然后加热至500-600℃脱氢至20Pa以下，得到粗粉；5)制粉：在步骤4)制得的粗粉中加入0.05-0.2％抗氧化剂，在气流磨中磨成体积平均粒径SMD为2.5-3.0微米，粒度分布比值X90/X10为5.0以下的细粉，在细粉中加入0.05-0.2％润滑剂；其中测试仪器为新帕泰克激光粒度测试仪；6)成型：步骤5)制得的细粉在压机磁场大于1.5T的模具中成型得到成型密度为3.6-4.2g/cm3的生坯，密封箱氧含量在氮气保护下小于0.05％；7)等静压：将步骤6)制得的生坯用塑料薄膜包好并真空封装后放入等静压压机中，在150-300MPa油压下，毛坯密度进一步提高至4.4-4.8g/cm3；8)烧结：在氮气保护下，将步骤7)制得的毛坯剥去真空袋和薄膜，放入石墨盒，快速进炉，抽真空至5.0*10-1Pa以下后开始升温，升温至800-900℃时保温3-6小时，使真空度降至10-1Pa以下，继续升温至1000-1100℃进行烧结2-10小时；烧结结束后充氩气冷却至100℃以下，升温至860-950℃保温1-4小时进行一级回火，保温结束后充氩气冷却至80℃以下，升温至440-520℃保温3-6小时进行二级回火，保温结束后充氩气冷却至60℃以下出炉；制得成品。采用上述技术方案后，本专利技术和现有技术相比所具有的优点是：本专利技术所述的高性能烧结钕铁硼永磁体，由于精确控制熔炼浇铸温度，从而可获得最佳的铸片微观结构，具体而言，在烧结钕铁硼磁体生产过程中，熔炼浇铸最主要的任务是控制铸片(铸锭)的微观结构，铸片(铸锭)的微观结构不仅对制粉、取向、烧结工艺，而且对粉末性质和最终烧结磁体的磁性能均有重要影响，优良的铸片(铸锭)微观结构，要求不存在α-Fe，不存在细小等轴晶区域，具有穿透的片状晶，2:14:1相片状晶厚度为3μm±0.5μm，富钕相沿片状晶晶界均匀分布，目前国内普遍使用的真空感应铸片炉，相对来说，设备的结构以及控制铸片厚度已经基本达到了对铸片冷却速度的控制，为得到优良的铸片微观结构提供了保证，但是由于普遍浇铸温度在1450-1500℃范围，该范围是经验范围，并未考虑不同配方熔点的差异，而根据实践经验，浇铸温度高于合金熔点100℃左右时，可得到最佳的铸片微观结构，浇铸温度过低可能由于部分难熔材料(铌铁和锆铁)未化完使得实际成分发生变化，从而影响微观结构、后续烧结工艺甚至磁性能，材料产出率也大受影响；浇铸温度偏高或者过高，可能导致更多等轴晶甚至α-Fe的生成，从而难以得到最佳的铸片微观结构，因此，通过计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能烧结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述永磁体由包括以下组分的原料制成，PrNd：30‑32.5wt％，B：0.92‑1wt％，Al：0.05‑0.8wt％，Cu：0.05‑0.3wt％，Co：0.5‑2wt％，Zr：0.1‑0.5wt％，Ga：0.05‑0.5wt％，Fe余量。

【技术特征摘要】
1.一种高性能烧结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述永磁体由包括以下组分的原料
制成，PrNd：30-32.5wt％，B：0.92-1wt％，Al：0.05-0.8wt％，Cu：0.05-0.3wt％，Co：
0.5-2wt％，Zr：0.1-0.5wt％，Ga：0.05-0.5wt％，Fe余量。
2.根据权利要求1所述的一种高性能烧结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述组分PrNd
中，Pr含量25％，纯度大于99.5％；所述组分Fe为碳含量小于100ppm的高纯铁。
3.一种52M烧结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述永磁体由包括以下组分的原料制
成，PrNd：30.4wt％，B：0.96wt％，Al：0.1wt％，Cu：0.2wt％，Co：0.5wt％，Zr：0.15
wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。
4.一种48H烧结钕铁硼永磁体，其特征在于：所述永磁体由包括以下组分的原料制
成，PrNd：32.0wt％，B：0.94wt％，Al：0.5wt％，Cu：0.2wt％，Co：1.0wt％，Zr：0.15
wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。
5.一种如权利要求1-4任一所述的高性能烧结钕铁硼永磁体的制备方法，其特征在
于：包括以下步骤：
1)计算最佳浇铸温度：
T=Σi=1n(Ei*Wi)+k;]]>其中，T为最佳浇铸温度，Ei为各合金元素的熔点，Wi为各合金元素的质量分数，k为
温度系数，90℃<k<110℃；
2)配料：将各合金元素的原材料按其对应的质量分数占比称重；
3)熔炼：将步骤2)中的原材料按铁棒、硼铁等细碎料、镨钕依次装入速凝炉坩埚中，
将速凝炉抽真空至5P...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌聪，吴科军，胡勇，
申请(专利权)人：宁波耐力誉磁业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33