一种双合金制备高性能磁体的方法技术

本发明专利技术涉及磁性材料技术领域，为解决现有技术制备低重稀土制备高性能磁体时需要引入大量有害元素F、H、O等有害元素，而无重稀土磁体则磁性能不够高的问题，本发明专利技术提供了一种双合金制备高性能磁体的方法。所述方法包括：配料；熔铸；制粉；调浆；制坯；烧坯；加工；前处理；涂覆；烧结。本发明专利技术采用一种特殊的双合金工艺，实现低重稀土制备高性能(SH档以上牌号)磁体，同时该方法不会引入有害元素F、H、O等，更环保、更高效。

A Method of Preparing High Performance Magnets with Double Alloys

The invention relates to the technical field of magnetic materials. To solve the problem that a large number of harmful elements such as F, H, O need to be introduced into the preparation of high-performance magnets with low heavy rare earth by the prior technology, while the magnetic properties of non-heavy rare earth magnets are not high enough, the invention provides a method for preparing high-performance magnets with double alloys. The method includes: batching; melting and casting; powder making; slurry mixing; billet making; sintering; processing; pretreatment; coating; sintering. The invention adopts a special double alloy process to realize the preparation of high performance (SH grade or above) magnets with low heavy rare earth. At the same time, the method does not introduce harmful elements F, H, O, etc., and is more environmentally friendly and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种双合金制备高性能磁体的方法
本专利技术涉及磁性材料
，尤其涉及一种双合金制备高性能磁体的方法。
技术介绍
钕铁硼磁体具有优异的磁性能而被广泛应用。随着新能源汽车等领域的兴起，对高性能磁体的需求越来越大，但高性能磁体往往要添加大量的镝、铽来提高磁体的内禀矫顽力(Hcj)，但镝铽的储量很低，大规模高性能钕铁硼磁体的应用可能会带来重稀土危机。所以人们一直在寻求低重稀土制备高性能磁体的方法。为了降低重稀土的用量，人们尝试采用晶界扩散工艺。如中国专利局于2010年5月5日公开的一种稀土永磁材料的制备方法的专利技术专利授权，授权公开号为CN1898757B，其包括以下步骤：在R1-Fe-B成分的烧结磁成形体上提供包含选自R2的氧化物、R3的氟化物和R4的氟氧化物的一种或更多种成分的粉末，其中，R1是选自包含Y和Sc的稀土元素中的一种或更多种元素，R2、R3和R4分别是选自包含Y和Sc的稀土元素中的一种或更多种元素，在真空中或在不活泼气体中、在等于或低于磁体的烧结温度的温度下对磁成形体和粉末进行热处理。该技术方案使采用氟化稀土进行晶界扩散来实现降低重稀土用量的目的。由于氟有腐蚀性，会损害炉体，同时残留在磁体表面而影响磁体耐蚀性。晶粒细化技术可以实现中低牌号(H档以下)的无重稀土化，但无法实现低重稀土制备高性能(SH档以上牌号)磁体，很难满足新能源汽车等高端应用领域的要求。且现有的技术大多在晶粒细化过程中会引入F、H、O等对磁体性能造成不利影响的有害元素。
技术实现思路
为解决现有技术制备低重稀土制备高性能磁体时需要引入大量有害元素F、H、O等有害元素，而无重稀土磁体则磁性能不够高的问题，本专利技术提供了一种双合金制备高性能磁体的方法。本专利技术首先要实现高性能磁体的低重稀土化的目的，并在此目的基础上避免F、H、O等有害元素的引入，提高磁体的力学和耐腐蚀等性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种双合金制备高性能磁体的方法，所述方法包括以下步骤：1)配料：按照R120～35wt％，硼0.8～1.2wt％，添加剂A0～5wt％，余量为铁的比例称取合金A的各组分，按照R235～100wt％，余量为添加剂B的比例称取合金B的各组分；2)熔铸：将合金A和合金B的称取的各组分别置于真空或保护气氛中熔炼，再分别冷却制成合金A和合金B；3)制粉：将合金A和合金B分别破碎研磨为细粉；4)调浆：按一定比例将合金B细粉和有机物混合调制为合金B浆料；5)制坯：将合金A细粉直接填充至模腔中或将合金A细粉和一定比例的有机物混合后填充至模腔中后，施加磁场取向同时进行压制成型，制得生坯；6)烧坯：将生坯置于真空或保护气氛中烧结或烧结并回火后制得毛坯；7)加工：将毛坯机械加工至所需形状尺寸，得到黑片；8)前处理：对黑片进行表面处理，去除油污和氧化层；9)涂覆：将合金B浆料涂覆在经前处理的黑片表面；10)烧结：将表面涂覆合金B浆料的黑片置于真空或保护气氛中进行高温热处理或依次进行高温热处理和低温热处理，得到高性能磁体。在配料过程中，R1和R2均为稀土成分，通过调整R1和R2的成分组成、配比可实现低重稀土化，并相应分别以R1和R2为基础制备合金A和合金B，其中合金A制备以Nd或Pr中至少一种作为主要稀土元素成分的低重稀土基体，以合金B制备重稀土合金涂覆层并实现合金B在合金A中的扩散。以此方法能够实现磁体的低重稀土化，降低重稀土含量并保持磁体的高磁性能。作为优选，步骤1)中所述R1为Nd、Pr、Dy和Tb中的任意一种或多种的混合物，添加剂A中含有至少一种元素，R2为Dy和Tb中的任意一种或多种的混合物，添加剂B中含有至少一种元素。合金A的稀土成分以Nd和/或Pr为主，不添加或适量添加少量重稀土元素的Dy和/或Tb，可实现低重稀土化，并在此基础上根据需求对添加剂A进行调整，以实现对例如力学性能、耐腐蚀性能或耐热性能等多方面所需求方面性能的改良。合金B以提供重稀土元素为主，并在此基础上进一步对添加剂B进行调整，以对磁体表层性能进行进一步精确的把控和强化。作为优选，所述添加剂A中的元素包括但不仅限于Co、Cu、Al、Nb、Ga、Zr、Ti、W、Mo、V、Zn、Si、Mn和Ni中的任意一种或多种；所述添加剂B中的元素包括但不仅限于Cu、Al、Nb、Ga、Zr、Ti、W、Mo、V、Zn、Si、Mn、Ni、B、Fe和Co中的任意一种或多种。添加剂A是选择性添加或不添加的，并且添加剂A和添加剂B成分均是可根据性能需求进行调整的，因此通过本方法所制得的磁体在保持高磁性能的基础上，在力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能等多方面均有较大的弹性空间，具有极强的普适性。作为优选，步骤3)所述破碎研磨分为粗破碎和细磨两个步骤，细磨后合金A细粉的平均粒度为2～5μm，合金B细粉的平均粒度为1～10μm。合金A细粉平均粒度超过该范围容易出现压制成型过程中出现气孔或漏粉等问题，合金B细粉平均粒度超过该范围容易在后续涂覆过程中出现涂覆不均的问题。作为优选，合金B细粉的平均粒度为1～5μm。该平均粒度范围的合金B细粉能够进一步提高合金B细粉所制得浆料在后续涂覆时的涂覆效果，提高涂覆均匀性。作为优选，合金B细粉的平均粒度为1～3μm。该平均粒度范围的合金B细粉制成的浆料具有最佳的涂覆效果。作为优选，粗破碎包括但不限于采用颚式破碎机、中碎机或捣碎机等机械破碎手段或氢破碎法中的任意一种或多种，细磨包括但不仅限于气流磨、球磨、振动磨等方式中的任意一种或多种。可根据实际生产条件以及需求选择合适的加工工艺。作为优选，步骤4)和步骤5)所述有机物包括但不仅限于液态醇类有机物、液态醛类有机物和/或液态酮类有机物中的任意一种或多种，步骤4)所制得的合金B浆料中合金B的占浆料总重量的5～80wt％。所述有机物均可选自常温下液态且挥发性较优的有机物，其可起到润湿合金细粉的作用，提高合金细粉的流动性，在某些由于成分原因导致不易压制的合金A细粉压制过程中可提高压制效果，减少气孔等问题，还可在合金B细粉均匀涂覆后快速挥发。作为优选，步骤5)中填充时所用有机物占合金A粉末质量的0～2000wt％，所施加的磁场≥1T，所述压制成型在保护气氛中进行。有机物用来可根据需求进行调整。所施加的磁场若小于1T则无法产生良好的取向效果，影响所制得磁体的磁性能。压制成型过程中会产生热量，若不在保护气氛中进行则容易造成合金A细粉被氧化等问题发生。作为优选，步骤6)所述烧结过程中烧结温度为1000～1120℃、烧结时间为1～10h。烧结过程能够使得生坯开始形核和生长，初步生长晶粒，为后续涂覆和热处理做准备。作为优选，步骤6)所述回火过程的回火温度为880～960℃、回火时间为1～5h。回火温度在该范围内，晶界交隅处的富R1相变成液相，主晶相边缘也有部分溶于富R1相，可大幅度提高所制得的毛坯的烧结密度，并提高最终所制得磁体的剩磁、矫顽力以及最大磁能积。而温度过高时，富R1相形成液相速度过快，使得富R1相重新分布，部分重新回溶回主晶相，导致毛坯的烧结密度下降，并且剩磁、矫顽力以及最大磁能积下降。温度过低时富R1相则无法转变为液相或大部分无法转变为液相，因此无法起到提高磁体剩磁、矫顽力以及最大磁能积的效果。作为优选，步骤9)所述涂覆过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双合金制备高性能磁体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)配料：按照R1 20～35wt％，硼0.8～1.2wt％，添加剂A 0～5wt％，余量为铁的比例称取合金A的各组分，按照R2 35～100wt％，余量为添加剂B的比例称取合金B的各组分；2)熔铸：将合金A和合金B的称取的各组分别置于真空或保护气氛中熔炼，再分别冷却制成合金A和合金B；3)制粉：将合金A和合金B分别破碎研磨为细粉；4)调浆：按一定比例将合金B细粉和有机物混合调制为合金B浆料；5)制坯：将合金A细粉直接填充至模腔中或将合金A细粉和一定比例的有机物混合后填充至模腔中后，施加磁场取向同时进行压制成型，制得生坯；6)烧坯：将生坯置于真空或保护气氛中烧结或烧结并回火后制得毛坯；7)加工：将毛坯机械加工至所需形状尺寸，得到黑片；8)前处理：对黑片进行表面处理，去除油污和氧化层；9)涂覆：将合金B浆料涂覆在经前处理的黑片表面；10)烧结：将表面涂覆合金B浆料的黑片置于真空或保护气氛中进行高温热处理或依次进行高温热处理和低温热处理，得到高性能磁体。

【技术特征摘要】
1.一种双合金制备高性能磁体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)配料：按照R120～35wt％，硼0.8～1.2wt％，添加剂A0～5wt％，余量为铁的比例称取合金A的各组分，按照R235～100wt％，余量为添加剂B的比例称取合金B的各组分；2)熔铸：将合金A和合金B的称取的各组分别置于真空或保护气氛中熔炼，再分别冷却制成合金A和合金B；3)制粉：将合金A和合金B分别破碎研磨为细粉；4)调浆：按一定比例将合金B细粉和有机物混合调制为合金B浆料；5)制坯：将合金A细粉直接填充至模腔中或将合金A细粉和一定比例的有机物混合后填充至模腔中后，施加磁场取向同时进行压制成型，制得生坯；6)烧坯：将生坯置于真空或保护气氛中烧结或烧结并回火后制得毛坯；7)加工：将毛坯机械加工至所需形状尺寸，得到黑片；8)前处理：对黑片进行表面处理，去除油污和氧化层；9)涂覆：将合金B浆料涂覆在经前处理的黑片表面；10)烧结：将表面涂覆合金B浆料的黑片置于真空或保护气氛中进行高温热处理或依次进行高温热处理和低温热处理，得到高性能磁体。2.根据权利要求1所述的一种双合金制备高性能磁体的方法，其特征在于，步骤1)中所述R1为Nd、Pr、Dy和Tb中的任意一种或多种的混合物，添加剂A中含有至少一种元素，R2为Dy和Tb中的任意一种或多种的混合物，添加剂B中含有至少一种元素。3.根据权利要求2所述的一种双合金制备高性能磁体的方法，其特征在于，所述添加剂A中的元素包括：Co、Cu、Al、Nb、Ga、Zr、Ti、W、Mo、V、Zn、Si、Mn...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝忠彬，洪群峰，吴宇飞，黎龙贵，李润锋，叶志晓，
申请(专利权)人：浙江东阳东磁稀土有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33