一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法技术

本发明专利技术公开一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，属于稀土永磁材料制备领域。该方法对Nd‑Fe‑B合金和Dy‑Fe‑B合金的成分进行优化设计，适当降低Nd‑Fe‑B合金中Nd含量、提高Dy‑Fe‑B合金中Dy含量。由于Nd‑Fe‑B合金中Nd元素含量较低，在烧结过程中Nd元素的扩散程度减小，因而Dy‑Fe‑B合金中的Dy被Nd元素替代的几率降低，Dy‑Fe‑B相的高磁晶各向异性场得到保持，这样少量添加Dy‑Fe‑B合金粉末磁体矫顽力能显著提高。该方法还能降低稀土和Dy元素的用量，在提高磁性能的同时降低原材料的成本。

A method to improve the coercivity of sintered NdFeB composite magnets

【技术实现步骤摘要】
一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法
：本专利技术涉及一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，属于稀土永磁材料制备领域。
技术介绍
：稀土永磁体钕铁硼Nd-Fe-B具有高磁能积，广泛应用于交通、能源、计算机、通讯、机械、医疗、家电以及国防科技等领域，推动了相关产业的发展，是现代科学技术不可缺少的关键材料，其产量和用量已成为衡量国家综合国力和国民经济发展水平的重要标志之一。目前，我国已成为全世界最大的稀土钕铁硼永磁体生产基地，也是钕铁硼永磁体重要的应用市场。钕铁硼永磁体虽然磁能积高，但矫顽力较低。为了进一步满足电动汽车、风力发电等领域的实际需求，需要进一步提高稀土钕铁硼永磁体的矫顽力。Dy2Fe14B合金的饱和磁化强度虽然低，但具有超高的磁晶各向异性场，磁体矫顽力高。因此通过在熔炼时将Nd元素和Dy混合制成(Nd,Dy)-Fe-B合金，磁体的矫顽力得到提高，但此方法磁体的剩磁会降低，要使矫顽力提高需要加入较多的Dy元素，磁体的生产成本也大大增加。在混料时将Dy元素或Dy合金粉末加入到钕铁硼粉末中，磁体的矫顽力得到提高，但此方法磁体的剩磁会降低，而且矫顽力提高程度并不太显著。在退火过程中将Dy合金粉末通过涂覆等方法添加在磁体表面，Dy元素会从磁体表面扩散到内部；但采用该方法Dy元素从磁体表面到内部的扩散并不均匀，磁体矫顽力提高程度是有限的，而且因扩散深度的限制此方法只适用于生产小尺寸磁体，不适用于烧结钕铁硼磁体的大批量生产。中国专利CN103219117A(申请公布号)采用双合金的方法将Nd-Fe-B和Dy-Fe-B合金混合，由于Dy-Fe-B相具有超高的磁晶各向异性场，磁体的矫顽力理论上能得到提高；但实际上在高温烧结时Nd元素会向Dy-Fe-B相中扩散取代Dy，从而会显著降低Dy-Fe-B相的磁晶各向异性场，磁体矫顽力提高程度并不很显著。中国专利CN103794322A(申请公布号)将高磁晶各向异性场主合金和低磁晶各向异性场主合金混合制备磁体，但该专利并无明确的方法控制两种合金之间元素的扩散，为提高磁体矫顽力需要混合添加一定量的晶间添加相，这会增加重稀土Dy元素的添加量，使磁体剩磁降低，同时还不利于降低磁体的生产成本。
技术实现思路
：本专利技术需要解决的问题在于克服Nd-Fe-B合金中稀土元素Nd扩散造成Dy-Fe-B合金中Dy被取代的不足，提供一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法。它适度降低Nd-Fe-B合金中稀土Nd元素的含量，提高Dy-Fe-B合金中稀土Dy元素含量。由于Nd-Fe-B合金中稀土含量低，接近RE2Fe14B相的正分含量，因此结构很稳定，在高温烧结时Nd元素向晶间液相扩散的可能性降低，难以向Dy-Fe-B合金中扩散替代Dy，因而Dy-Fe-B相具有的超高磁晶各向异性场得到保持。同时由于Dy-Fe-B合金中稀土元素含量相对较高，Dy元素会向晶间液相扩散，也可取代Nd-Fe-B相晶粒边界Nd元素，提高Nd-Fe-B相晶粒边界的磁晶各向异性场。综合上面两种因素，Dy-Fe-B相高磁晶各向异性场得到保持，Nd-Fe-B相晶粒表层磁晶各向异性场得到提高，磁体矫顽力可显著增强。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：1)将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末混合制备永磁材料，Nd-Fe-B合金化学式按原子百分比为RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc，Dy-Fe-B合金化学式按原子百分比为RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc，其中10.5≤a1≤13，15≤a2≤20，5≤b≤9，0≤c≤10，而且a2-a1≥3。2)上述化学式中RE’和RE”均选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的一种或几种，其中，RE’应至少包含Pr或Nd，RE”应至少包含Dy；上述化学式中M为添加元素，为Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V、Cr、Mn、C、Si、P、S、Ge、Se、Sn、Ta、Pb中的一种或几种。3)合金RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc中稀土元素RE’以Nd或Pr为稀土的主要成分，Nd或Pr总重量大于RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc合金中稀土总重量的70％，而且合金主相为RE’2Fe14B结构；合金RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc中稀土元素RE”以Dy为稀土的主要成分，Dy总重量大于RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc合金中稀土总重量的50％，而且合金主相为RE”2Fe14B结构。4)将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末按一定比例混合，其中Nd-Fe-B合金粉末不低于混合后粉末总重量的70wt％，Dy-Fe-B合金粉末不超过混合后粉末总重量的30wt％。5)将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末混合时，还可加入其它合金或金属粉末，但其它合金或金属粉末的加入量不高于混合后粉末总重量的30wt％。其它合金或金属粉末，包含稀土元素RE、Fe、B、M的一种或几种；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc的一种或几种；M为Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V、Cr、Mn、C、Si、P、S、Ge、Se、Sn、Ta、Pb中的一种或几种；粉末可通过熔炼、氢破碎、然后气流磨或球磨方法获得。本专利技术同时提供了一种所述的Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末混合制备烧结钕铁硼复合磁体的制备方法：按照成分设计要求对原料进行称重配料，配制至少两种合金，即稀土含量较低的Nd-Fe-B合金和具有超高磁晶各向异性场的Dy-Fe-B合金，其中稀土元素按过量5wt％配料，以补充后续工艺稀土元素的挥发。将配好的原料放入中频感应速凝炉坩埚内，抽真空后充入高纯氩气，然后送电加热，待熔融为液体时将熔融液浇注到线速度为1～3m/s的水冷铜辊上，获得平均厚度为0.1～2.0mm的速凝薄带；也可在真空条件下采用感应加热的方式使原料熔化为液体，并保证合金成分均匀，然后冷却为合金铸锭。将制得的速凝带或合金放入氢破碎炉中破碎，得到初破碎粉末；随后将氢破碎的粉末加高压氮气进行气流磨，也可在保护气氛下在氢破碎的粉末中加入少量防氧化剂预防粉末的氧化和团聚，防氧化剂和氢破碎粉末的比例为2～6ml/kg，通过气流磨将合金粉末制备成平均粒度1～6μm的磁粉；其中Dy-Fe-B合金粉末可进一步通过球磨使粉末颗粒平均尺寸降到3.5μm以下。按照组分设计要求，将获得的合金粉末按一定的比例混合均匀，其中必须包括Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末；Nd-Fe-B合金粉末不低于混合后粉末总重量的70wt％；Dy-Fe-B合金粉末含量不高于混合后粉末总重量的30wt％；加入的其它合金或金属粉末不高于混合后粉末总重量的30wt％。也可按成分要求将获得的速凝带和铸锭氢破碎后直接混合，然后再进行气流磨，气流磨时可在保护气氛下加入少量防氧化剂预防粉末的氧化和团聚，防氧化剂和氢破碎粉末的比例为2～6ml/kg，通过气流磨将混合后的合金粉末制备成平均粒度1～6μm的磁粉。将混合均匀的粉末在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：将Nd‑Fe‑B合金粉末和Dy‑Fe‑B合金粉末混合制备烧结永磁材料，Nd‑Fe‑B合金化学式按原子百分比为RE’a1Fe100‑a1‑b‑cBbMc，Dy‑Fe‑B合金化学式按原子百分比为RE”a2Fe100‑a2‑b‑cBbMc，其中10.5≤a1≤13，15≤a2≤20，5≤b≤9，0≤c≤10，Nd‑Fe‑B合金中稀土原子百分含量远低于Dy‑Fe‑B合金中稀土原子百分含量；RE’和RE”均选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的一种或几种，RE’应至少包含Pr或Nd，RE”应至少包含Dy；元素M为添加元素，为Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V、Cr、Mn、C、Si、P、S、Ge、Se、Sn、Ta、Pb中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末混合制备烧结永磁材料，Nd-Fe-B合金化学式按原子百分比为RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc，Dy-Fe-B合金化学式按原子百分比为RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc，其中10.5≤a1≤13，15≤a2≤20，5≤b≤9，0≤c≤10，Nd-Fe-B合金中稀土原子百分含量远低于Dy-Fe-B合金中稀土原子百分含量；RE’和RE”均选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的一种或几种，RE’应至少包含Pr或Nd，RE”应至少包含Dy；元素M为添加元素，为Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V、Cr、Mn、C、Si、P、S、Ge、Se、Sn、Ta、Pb中的一种或几种。2.如权利要求1所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：a2-a1≥3。3.如权利要求2所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：合金RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc稀土元素RE’以Nd和/或Pr为稀土的主要成分，Nd和/或Pr总重量大于RE’a1Fe100-a1-b-cBbMc合金中稀土总重量的70％，而且合金主相为RE’2Fe14B结构。4.如权利要求2所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：合金RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc稀土元素RE”以Dy为稀土的主要成分，Dy总重量大于RE”a2Fe100-a2-b-cBbMc合金中稀土总重量的50％，而且合金主相为RE”2Fe14B结构。5.如权利要求3或4所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末按一定比例混合，其中Nd-Fe-B合金粉末不低于混合后粉末总重量的70wt％，Dy-Fe-B合金粉末不超过混合后粉末总重量的30wt％。6.如权利要求5所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：将Nd-Fe-B合金粉末和Dy-Fe-B合金粉末混合时，还可加入其它合金或金属粉末，但其它合金或金属粉末的加入量不高于混合后粉末总重量的30wt％。7.如权利要求6所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：所述其它合金或金属粉末包含RE、Fe、B、M的一种或几种，RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc的一种或几种，M为Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V、Cr、Mn、C、Si、P、S、Ge、Se、Sn、Ta、Pb中的一种或几种；粉末可通过熔炼，氢破碎，然后气流磨或球磨方法获得。8.如权利要求7所述一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法，其特征在于：该方法包含如下工艺步骤：步骤1：按照成分设计要求对原料进行称重配料，配制至少两种合金，其中必须包括Nd-Fe-B合金和Dy-Fe-B合金；Nd-Fe-B合金化学式按原子百分比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柱柏，王东山，张雪峰，张志新，刘飞，刘艳丽，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15