一种钕铁硼磁性材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钕铁硼磁性材料及其制备方法，涉及磁性材料制备技术领域。其技术要点是：一种钕铁硼磁性材料，包括如下重量百分比的原料：PrNd：25‑30%；Dy：0.5‑3%；B：0.95‑0.98%；Cu：0.1‑0.2%；Al：0.1‑0.4%；Nb：0‑0.2%；Ga：0.15‑0.3%；Co：1‑1.5%；余量为铁，通过在原料中添加其他稀土元素，以及控制稀土元素的加入量，使得制成的钕铁硼磁性材料具有优良的耐高温性能。

A neodymium iron boron magnetic material and its preparation

The invention discloses a neodymium iron boron magnetic material and a preparation method thereof, which relates to the technical field of magnetic material preparation. The technical points are as follows: a neodymium iron boron magnetic material, including the following raw materials in weight percentage: PRND: 25 \u2011 30%; dy: 0.5 \u2011 3%; B: 0.95 \u2011 0.98%; Cu: 0.1 \u2011 0.2%; al: 0.1 \u2011 0.4%; Nb: 0 \u2011 0.2%; GA: 0.15 \u2011 0.3%; CO: 1 \u2011 1.5%; the surplus is iron, and the neodymium is made by adding other rare earth elements into the raw materials and controlling the amount of rare earth elements Ferroboron magnetic materials have excellent high temperature resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼磁性材料及其制备方法
本专利技术涉及磁性材料制备
，更具体地说，它涉及一种钕铁硼磁性材料及其制备方法。
技术介绍
钕铁硼磁体是由钕、铁、硼形成的四方晶系晶体，属于第三代稀土永磁材料，具有体积小、重量轻和磁性强的特点。钕铁硼磁体的(BH)max值是铁氧体磁体的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍。由于钕铁硼永磁体具有高剩磁高矫顽力、高磁能积等优异性能和较高的性价比，是目前磁性最强的永磁材料，因此钕铁硼永体在市场上得到了广泛的应用。钕铁硼在电机领域的应用越来越广泛，因电机在工作中会产生大量的热量，要求磁体具有较好的耐温性能，保证电机的有效运行。这就需要磁体具有更高的矫顽力和耐高温性能，以防止磁体在使用过程中因温度升高而导致磁性能的急剧下降。而一般的钕铁硼磁体在工作温度升高到120℃时磁性能就已经急剧降低，甚至不能正常使用。但新能源汽车等领域使用的电机工作温度通常高达180℃以上，显然普通的钕铁硼磁体不能满足这种高温需求。因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种钕铁硼磁性材料，其具有耐高温的优点。为实现上述目的一，本专利技术提供了如下技术方案：一种钕铁硼磁性材料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：PrNd：25-30％；Dy：0.5-3％；B：0.95-0.98％；Cu：0.1-0.2％；Al：0.1-0.4％；Nb：0-0.2％；<br>Ga：0.15-0.3％；Co：1-1.5％；余量为铁。通过采用上述技术方案，少量Dy元素会代替Nd元素形成Dy2Fe14B四方结构相，其磁各向异性场远高于Nd2Fe14B，在原料中添加Dy元素可使磁体的各向异性场显著提高，使烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力大幅提高，提高磁体材料的耐高温性能，但是Dy元素过多后，其易于Fe形成反铁磁耦合，使磁感应强度降低，所以Dy含量最佳用量为0.5-3％。通过添加一定量的Al元素和Cu元素，可改善晶粒边界微结构，细化烧结钕铁硼的晶粒，并且Al元素和Cu元素可提高钕铁硼合金中的富Nd相和主相之间的浸润性，使得富Nd相更加均匀地沿边界分布，从而提高烧结钕铁硼的矫顽力和耐温性能。通过添加一定量的Ga元素，其可取代部分Fe元素，导致平面各向异性降低，单轴各向异性提高，即提高磁体材料的内禀矫顽力，此外Ga元素作为掺杂元素可改善富Nd相与主相之间的浸润性或者形成含Ga的富Nd晶界相，使得磁性主相晶粒之间更好的分隔，减弱了主相晶粒之间的交换耦合退磁作用，从而提高磁性材料的内禀矫顽力，提高磁性材料的耐高温性。Co元素具有比Fe元素更高的居里温度，其加入到磁性材料中后可取代部分Fe元素，参与到交换作用，提高居里温度，改善磁体材料的耐温性能。进一步优选为，所述原料中还包括重量百分比为1-4％的Gd。通过采用上述技术方案，添加适量的Gd，可能会略微降低磁体材料的各向异性场，但是Gd在稀土储量中较高，可用来替代部分Dy，从而降低生产成本，提高经济性。进一步优选为，所述原料中还包括重量百分比为1-3％的Ho。通过采用上述技术方案，Go元素的加入可改善磁体制备过程中的铸片的组织结构以及粉末粒度的分布特性，从而改善了磁场取向成型过程中粉末的流动及取向特性，也就可以提高磁体材料的取向度，增加产品致密性，提高磁体材料的耐温性能。本专利技术的目的二在于提供一种钕铁硼磁性材料的制备方法，采用该方法制备的钕铁硼磁性材料具有耐高温的特点。为实现上述目的二，本专利技术提供了如下技术方案：一种钕铁硼磁性材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，熔炼浇铸：按配方要求称取各元素原料，放入感应熔炼炉内于1350-1550℃温度条件下进行熔炼，感应熔炼炉抽真空0.1-1Pa，熔炼成均匀的钢液后浇铸成铸片，待用；步骤二，氢碎：将铸片放入氢炉中，充入氢气，对铸片进行氢碎处理，得到铸片粗粉，然后采用气流磨方法将氢碎后的铸片粗粉进一步磨细得到粒度为1-4μm的铸片细粉；步骤三，取向成型：将氢碎后的铸片细粉在氮气保护下放入成型模具中，进行磁场取向压制成生坯并真空封装好，将封装好的生坯通过等静压加以压力，保压形成更加致密的生坯；步骤四，烧结回火：将致密的生坯进行烧结3-4h，烧结完成后保温2-3h，保温后进行一级回火处理，一级回火处理后再保温3-4h，保温后进行二级回火处理，采用惰性气体进行气淬冷却，得到钕铁硼磁性材料。进一步优选为，步骤一中，所述钢液浇铸成铸片的具体步骤为：将钢液浇注到高速旋转的水冷铜辊上并得以快速冷却，通过离心力甩出铸片到水冷盘上继续冷却，所述铸片的厚度控制在0.2-3.8mm。通过采用上述技术方案，通过采用离心甩出铸片，可控制铸片的厚度在0.2-3.8mm内，得到的铸片晶粒细小，可避免产生较多的α-Fe相析出，从而提高磁体材料的性能。进一步优选为，所述水冷铜辊的转速为42m/s，所述水冷铜辊和水冷盘的系统温度为10℃。通过采用上述技术方案，相对普通的铸片工艺，提高水冷铜辊的转速，降低水冷铜辊和水冷盘的系统温度，可提高铸片的冷却速度，从而得到的铸片晶粒更加细小，晶粒分布均匀，磁体材料的耐温性提高。进一步优选为，步骤二中，所述铸片粗粉的脱氢温度为500-600℃，脱氢时间为8-10h。进一步优选为，步骤三中，所述磁场取向压制成生坯的过程中，磁场大小采用1280-1440kA/m。通过采用上述技术方案，铸片细粉在模压成型过程中，通过外加磁场进行磁场取向处理，以及等静压保压致密处理，可使生坯具有更高的磁性能。进一步优选为，步骤四中，所述烧结回火的具体工艺参数设置为：在10-2-10-3真空条件下，将致密的生坯在1040-1080℃条件下进行烧结3-4h，烧结完成后在850-950℃下保温2-3h，保温后进行一级回火处理，一级回火处理后再在400-600℃下保温3-4h，保温后进行二级回火处理，采用惰性气体进行气淬冷却，得到钕铁硼磁性材料。通过采用上述技术方案，烧结温度对钕铁硼磁性材料的晶粒产生较大影响，回火温度改善晶界均匀性，通过优化烧结升温曲线，达到充分脱气的目的，使得制成的钕铁硼磁性材料具有良好的各磁性能和耐温性能。综上所述，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的钕铁硼磁性材料中添加了Dy、Al、Ga、Co四种元素，并优化个元素的用量，显著提高钕铁硼磁性材料的矫顽力，从而使得制成的钕铁硼磁性材料具有优良的耐高温特性；(2)在保证不明显降低磁体材料的磁通量情况下，添加适量的Gd和Ho来代替Dy，可大大降低成本，制得的钕铁硼磁性材料依然具有较好的耐高温性；(3)通过优化熔炼和制备磁体的工艺条件，细化铸片粉料的粒度，显著提高钕铁硼磁性材料的磁性能和耐温性能。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。...

【技术保护点】
1.一种钕铁硼磁性材料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：/nPrNd：25-30%；/nDy：0.5-3%；/nB：0.95-0.98%；/nCu：0.1-0.2%；/nAl：0.1-0.4%；/nNb：0-0.2%；/nGa：0.15-0.3%；/nCo：1-1.5%；/n余量为铁。/n

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁性材料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：
PrNd：25-30%；
Dy：0.5-3%；
B：0.95-0.98%；
Cu：0.1-0.2%；
Al：0.1-0.4%；
Nb：0-0.2%；
Ga：0.15-0.3%；
Co：1-1.5%；
余量为铁。


2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述原料中还包括重量百分比为1-4%的Gd。


3.根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述原料中还包括重量百分比为1-3%的Ho。


4.一种钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，熔炼浇铸：按配方要求称取各元素原料，放入感应熔炼炉内于1350-1550℃温度条件下进行熔炼，感应熔炼炉抽真空0.1-1Pa，熔炼成均匀的钢液后浇铸成铸片，待用；
步骤二，氢碎：将铸片放入氢炉中，充入氢气，对铸片进行氢碎处理，得到铸片粗粉，然后采用气流磨方法将氢碎后的铸片粗粉进一步磨细得到粒度为1-4μm的铸片细粉；
步骤三，取向成型：将氢碎后的铸片细粉在氮气保护下放入成型模具中，进行磁场取向压制成生坯并真空封装好，将封装好的生坯通过等静压加以压力，保压形成更加致密的生坯；
步骤四，烧结回火：将致密的生坯进行烧结3-4h，烧结完成后保温2-3h，保温后进行一级回...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯立峰，
申请(专利权)人：宁波可可磁业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33