一种粘结钕铁硼永磁材料及其制备设备制造技术

一种粘结钕铁硼永磁材料，以重量百分比记为，基本表达式为RExFe100‑x‑y‑z‑oByMzNo，其中，RE为钕元素，Fe为铁元素，B为硼元素，M为Co元素，N为Ti、Cr、Mo、Nb、Zr等元素中的一种；x为22.0～32.4，y为4.0～5.85，z为3.96～6.01，o为0.3～4.82，通过添加过渡金属元素Co、Nb(或Zr)等起到协同改善钕铁硼磁粉稳定性、晶粒大小及內禀矫顽力大小。本发明专利技术的粘结钕铁硼稀土永磁材料，具有高内禀矫顽力、高磁能积、高剩磁及易充磁的优点。

【技术实现步骤摘要】
本申请为一分案申请，母案的申请日是2014年1月27日；母案的申请号是201410039752.9；母案的专利技术名称是《一种粘结钕铁硼永磁材料及其制备设备》。
本专利技术涉及一种具有高性能的稀土永磁材料及其制备设备，更涉及一种粘结钕铁硼稀土永磁材料及其制备设备，尤其涉及一种具有高内禀矫顽力、高磁能积、高剩磁及易充磁的粘结钕铁硼稀土永磁材料及其制备设备。现有技术粘结钕铁硼磁粉是制备粘结钕铁硼永磁体的主要原料。粘结钕铁硼具有以其比重小、易成型及性价比高等优点，广泛应用于计算机、汽车、军工、医疗设施、电动工具、办公设备、家用电器等领域。磁性器件、电子产品的小型化和薄型化要求永磁材料高磁能积、高剩磁及易充磁。粘结钕铁硼磁粉的性能直接决定粘结钕铁硼磁体的性能，各向同性粘结钕铁硼磁粉性能要求磁能积达到119KJ/m3以上。专利技术名称为《稀土永磁粉及其制备方法以及由其制备的磁体和磁性器件》的专利申请No.201210518331.5的基本表达式是[RExRE’(100-x)]yZrzFebalB6.2,其中，RE选自Nd、Pr和PrNd中的一种，RE’选自La、Ce、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种组合，20≤x＜100，9.4≤y≤13.2，1≤z≤5；优选地，11≤y≤12.4，1≤z≤3，通过向稀土永磁粉中添加同时复合添加一定量的合金元素，获得高密度和较好的磁性能。专利申请No.201210518331.5降低了生产成本，但是，磁性能无法满足高磁能积、高剩磁及易充磁的高要求，难以适应对磁性器件、电子产品的小型化和薄型化的要求。CN1986856A通过调整合金成分和控制合金溶液温度，用Nb、Zr、Ti等过渡金属元素(M)部分取代R-Fe-B中的稀土后，将部分Fe从R2Fe14B中富余出来，使富余的Fe与过渡金属元素M形成FeαMβ相。在快淬过程中FeαMβ相能抑制R2Fe14B晶粒长大，使R2Fe14B晶粒细化。CN1986856A中，R为Nd、Pr、La中的一种或多种轻稀土元素，且添加了Nb、Zr、Ti等过渡金属元素中的一种或几种，其磁粉的磁通损失却较大，均在5.6％以上。根据CN1986856A说明书第4页第2段4-5行的记载，“在通常生产条件下，晶化温度较低晶化时间有限的情况下，合金难以晶化完善，所以都含有残余的非晶相”，也就是说，合金中不能晶化的部分才形成非晶相，以此可推定非晶相中不存在已晶化的部分，而Nb元素既已与Fe形成晶相，便独立于非晶相存在，不属于非晶相。CN1557004A明确记载，R是包含Y在内的一种或两种以上的稀土元素；在说明书第3页第2段第5行、第4段以及说明书第5页第3段等处均记载，其公开的技术方案中添加了Zr元素，且其涉及的是烧结稀土类永久磁铁领域。CN202315816U只公开了该装置具备多个原料桶，并未暗示出本专利技术提及的比例控制器和配料器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种粘结钕铁硼稀土永磁材料及其制备设备，其具有高内禀矫顽力、高磁能积、高剩磁及易充磁。为此，根据本专利技术的一个方面，提供了一种粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，以重量百分比记为，基本表达式为RExFe100-x-y-z-oByMzNo，其中，RE为钕元素，Fe为铁元素，B为硼元 素，M为Co元素，N为Ti、Cr、Mo、Nb、Zr等元素中的一种；x为22.0～32.4，y为4.0～5.85，z为3.96～6.01,o为0.3～4.82，通过添加过渡金属元素Co、Nb(或Zr)等起到协同改善钕铁硼磁粉稳定性、晶粒大小及內禀矫顽力大小。优选地，所述x为22.4～31.8，y为4.0～5.6，z为4.1～5.9，o为0.34～4.6。优选地，所述x为23.1～30.2，y为4.2～5.4，z为4.4～5.6，o为0.38～4.4。优选地，通过下列工艺制得，即：将金属钕，硼铁，铌铁，钴等按重量百分比进行配料，通过配料器加入加料塔内，然后加入到坩埚内进行熔炼，经过抽真空、坩埚保温的程序后，进入真空快淬炉中进行快淬，其中，可控工艺参数有温度、气压、真空度、辊面线速等，再将快淬后的产品晶化破碎，从而制备出具有高磁能积，高剩磁，高内禀矫顽力的稀土永磁材料。优选地，热退火工艺温度在200℃～780℃，热退火时间在0.1～35min。优选地，在150℃以上高温处理1小时，磁粉不可逆磁通损失为2％以下。根据本专利技术的另外一个方面，提供了一种粘结钕铁硼磁粉的制备设备，其特征在于，包括配料装置，其具有按重量百分比进行配料的比例控制器和至少四个配料器；真空熔炼炉，其容纳配好的料，进行熔炼得到合金锭，具有熔炼装置和去皮去氧化层装置；真空快淬炉，其容纳将表面去皮去氧化层的合金锭，进行快淬，具有温度控制器、气压控制器、真空度控制器、辊面线速控制器；晶化破碎装置，其将快淬后的产品晶化破碎。优选地，还具有200℃～780℃的热退火温度控制器和0.1～35min的热退火时间控制器。优选地，包括钕元素配料器、铁元素配料器、硼元素配料器、钴元素配料器、铌锆类元素配料器；或者，包括金属钕配料器、硼铁配料器、铌铁配料器、钴元素配料器。优选地，以重量百分比记，所述比例控制器使钕元素、硼元素、钴元素、铌锆类元素比例控制在(22.0～32.4):(4.0～5.85):(3.96～6.01):(0.3～4.82)。优选地，以重量百分比记，所述比例控制器使钕元素、硼元素、钴元素、铌锆类元素的比例控制在(22.4～31.8):(4.0～5.6):(4.1～5.9):(0.34～4.6)。优选地，以重量百分比记，所述比例控制器使钕元素、硼元素、钴元素、铌锆类元素的比例控制在(23.1～30.2):(4.2～5.4):(4.4～5.6):(0.38～4.4)。根据本专利技术粘结钕铁硼的成分配方，通过添加过渡金属元素Co、Nb(或Zr)等，协同改善钕铁硼磁粉的稳定性、晶粒大小及內禀矫顽力大小。以重量百分比记为：基本表达式为RExFe100-x-y-z-oByMzNo，其中，RE为钕元素，Fe为铁元素，B为硼元素，M为Co元素，N为Ti、Cr、Mo、Nb，Zr等元素中的一种；x为22.0～32.4，y为4.0～5.85，z为3.96～6.01,o为0.3～4.82。优选地，所述x为22.4～31.8，y为4.0～5.6，z为4.1～5.9，o为0.34～4.6。更优选地，所述x为23.1～30.2，y为4.2～5.4，z为4.4～5.6，o为0.38～4.4。根据本专利技术，通过添加钕元素，并复合添加了Nb(或Zr)、Co等其他过渡金属，获得了高磁能积、高内禀矫顽力、高剩磁的粘结钕铁硼永磁材料。根据本专利技术，通过在钕铁硼永磁合金中添加Co，不仅能提高非晶相稳定性，细化晶粒，同时钴可以取代Fe原子，增强铁磁交换，提高钕铁硼永磁合金的內禀矫顽力。根据本专利技术，铌(Nb)在快速凝固过程中能够进入到非晶相中，稳定非晶组织，但无法进入到α-Fe相和Nd-Fe-B相，随着晶化的进行，Nb在晶粒间的剩余非晶相中越来越富集，使α-Fe成核密度增加，同时抑制了晶粒的长大，增强软磁相和硬磁相的交换耦合作用，提高了产品的稳定性等性能。根据本专利技术，添加Zr能进入钕铁硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，Nb在快速凝固过程中进入到非晶相中，稳定非晶组织，但无法进入到α‑Fe相和Nd‑Fe‑B相；在钕铁硼永磁合金中添加Co元素，不仅能提高非晶相稳定性，细化晶粒，同时Co取代Fe原子，增强铁磁交换，提高钕铁硼永磁合金的内禀矫顽力，以重量百分比记为，基本表达式为RExFe100‑x‑y‑z‑oByMzNo，其中，RE为钕元素，Fe为铁元素，B为硼元素，M为Co元素，N为Ti、Cr、Mo、Nb、Zr等元素中的一种；x为17.6～32.8(优选19.6～31.0，更优选22.0～32.4)，y为0.1～6.6(优选0.1～4.8，更优选4.0～5.85)，z为0.1～8(优选0.1～7.2，更优选3.96～6.01)，o为0.1～4.8(优选0.3～4.82)(通过添加过渡金属元素Co、Nb(或Zr)等，协同改善钕铁硼磁粉稳定性、晶粒大小及內禀矫顽力大小)。

【技术特征摘要】
1.一种粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，Nb在快速凝固过程中进入到非晶相中，稳定非晶组织，但无法进入到α-Fe相和Nd-Fe-B相；在钕铁硼永磁合金中添加Co元素，不仅能提高非晶相稳定性，细化晶粒，同时Co取代Fe原子，增强铁磁交换，提高钕铁硼永磁合金的内禀矫顽力，以重量百分比记为，基本表达式为RExFe100-x-y-z-oByMzNo，其中，RE为钕元素，Fe为铁元素，B为硼元素，M为Co元素，N为Ti、Cr、Mo、Nb、Zr等元素中的一种；x为17.6～32.8(优选19.6～31.0，更优选22.0～32.4)，y为0.1～6.6(优选0.1～4.8，更优选4.0～5.85)，z为0.1～8(优选0.1～7.2，更优选3.96～6.01)，o为0.1～4.8(优选0.3～4.82)(通过添加过渡金属元素Co、Nb(或Zr)等，协同改善钕铁硼磁粉稳定性、晶粒大小及內禀矫顽力大小)。2.如权利要求1所述的粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，优选地，所述x为19.1～30.2，y为0.23～5.0，z为0.5～7.0，o为0.15～3.6，或者，所述x为22.4～31.8，y为4.0～5.6，z为4.1～5.9，o为0.34～4.6。3.如权利要求1所述的粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，更优选地，所述x为21.1～28.2，y为0.55～4.2，z为1.1～5.3，o为0.2～3.0，或者，所述x为23.1～30.2，y为4.2～5.4，z为4.4～5.6，o为0.38～4.4。4.如权利要求1所述的粘结钕铁硼永磁材料，其特征在于，通过下列工艺制得，即：将金属钕，硼铁，铌铁，钴等按重量百分比进行配料，通过配料器加入加料塔内，然后加入到坩埚内进行熔炼，经过抽真空、坩埚保温的程序后，进入真空快淬炉中进行快淬，其中，可控工艺参数有温度、气压、真空度、辊面线速等，再将快淬后的产品晶化破碎，从而制备出具有高磁能积，高剩磁，高内禀矫顽力的稀土永磁材料(热退火工艺优选在10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，杨安，
申请(专利权)人：江西江钨稀有金属新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36