一种添加钇元素的钕磁铁加工方法技术

本发明专利技术公开了一种添加钇元素的钕磁铁加工方法，涉及多合金永磁体制备方法领域，方法包括以下步骤：按合金配方取合金原料，真空熔炼；所得合金进行速凝铸片；所得铸片经混合氢碎、气流磨磨粉得到合金粉末；合金粉末在磁场压机中制备成生坯；生坯经烧结、热处理，得到添加钇元素的钕磁铁；所述合金配方包括以下元素：Pr、Nd、Y、B、Fe。本发明专利技术提供的添加钇元素的钕磁铁加工方法，所得产品的磁性能可达到原来中高性能指标，且磁体氧含量更低，耐腐蚀性更好，可节省5‑10％左右的镨钕镝铽等金属，降低成本5‑10％。并使稀土资源得到更好的综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种添加钇元素的钕磁铁加工方法
本专利技术涉及多合金永磁体制备方法领域，具体涉及一种添加钇元素的钕磁铁加工方法。
技术介绍
永磁体是指在开路状态下能长期保留较高剩磁的磁体。钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。相对于铸造Al-Ni-Co系永磁材料和铁氧体永磁材料，钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，可吸起相当于自身重量的640倍的重物。高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用。随着钕铁碰永磁材料等新型稀土材料的高速增长，刺激了稀土行业的快速发展，也导致了各稀土元素应用极不平衡，这也进一步导致了钕铁碰永磁材料常用稀土元素价格直线上升，制备成本随之大幅增加。近年来也有部分研究涉及在钕铁碰永磁材料中添加其他稀土元素如金属钇等，但单一合金添加金属钇会导致磁体的剩磁和磁能积大幅下降，为避免这一缺陷，部分研究需添加其他高成本金属来解决这一问题，但这样做就无法达到降低成本的目标，使得金属钇的添加失去意义，部分研究不将金属钇添加到合金中，而是选择在永磁材料表面制备金属钇膜，但这会导致制备工艺复杂，且对工艺要求极为严格，否则会由于界面缺陷导致永磁材料整体性能的下降。
技术实现思路
为解决单一合金添加金属钇会导致磁体的剩磁和磁能积大幅下降等问题，本专利技术提供一种复合添加低成本金属，并且对生产加工工艺要求低，从整体上降低永磁材料制备成本，并且不影响永磁材料整体性能的方案，具体如下：一种添加钇元素的钕磁铁加工方法，包括以下步骤：(1)按合金配方取合金原料，真空熔炼；(2)所得合金进行速凝铸片；(3)所得铸片经混合氢碎、气流磨磨粉得到合金粉末；(4)磨粉后的合金粉末在磁场压机中制备成生坯；(5)所得生坯经烧结、热处理，得到添加钇元素的钕磁铁；步骤(1)所述合金配方包括以下元素：Pr、Nd、Y、B、Fe。优选地，所述合金原料包括稀土金属PrNd、Y、B、Fe。优选地，所述合金材料取料比例为，按质量份数计，稀土金属PrNd23-26份，Y5-10份，B0.9-0.95份，Fe63-68份。优选地，步骤(1)所述合金配方还包括以下元素：Ga、Zr、Cu、Co、Al。优选地，所述合金原料还包括稀土金属Nd、Ga、Zr、Cu、Co、Al。优选地，所述合金材料取料比例为，按质量份数计，稀土金属PrNd28-30份，Y5-10份，B0.9-0.95份，Fe63-68份，Nb0.1-0.3份，Ga0.1-0.3份，Zr0.1-0.3份，Cu0.1-0.5份，Co0.5-1份，Al0.1-0.5份。优选地，步骤(1)所述真空熔炼，真空度为1.5×10-1-8.5×10-1Pa。优选地，步骤(2)所述速凝铸片压力为2.5×102-8×103Pa，铸片厚度为0.4-0.6mm。优选地，步骤(3)所得合金粉末，粒度为2.2-4.3μm，更优选2.7-3.0μm。优选地，步骤(4)所述磁场压机磁场强度为2T。在本专利技术的一些实施方式中，优选地，步骤(5)所述烧结，温度为1040-1070℃，时间为3h；所述热处理，为在600-650℃失效热处理，时间为4h。优选地，步骤(5)所述烧结，真空度为5.5×10-1-9×10-2Pa。在本专利技术的一些实施例方式，优选地，步骤(5)所述烧结，为阶梯烧结，首先以200-300℃/min速率升温至第一烧结温度T11200-1250℃，保温0.5-0.75h；以50-100℃/min速率降温至第二烧结温度T2880-910℃，保温第二烧结时间t21-2.5h；以50-100℃/min速率升温至第三烧结温度T3980-1050℃，保温0.5-2h。优选地，步骤(5)所述热处理，包括第一次自然冷却、一级回火、二级回火和第二次自然冷却，所述第一次自然冷却，随炉自然冷却至回火前温度TM。所述一级回火，以100-200℃/min升温至一级回火温度TT1，保温时间为一级回火时间tT1；所述二级回火，以250-300℃/min降温至二级回火温度TT2，保温时间为二级回火时间tT2。所述第二次自然冷却，随炉自然冷却至室温。所述tT2＝2tT1。有益效果本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的方法所对应的合金配方，可在钕铁碰永磁材料中添加Y元素的基础上，仅增加一种Pr元素即可改善由单独添加Y元素带来的材料缺陷，无须添加其他元素，在采购人力方面和原料成本方面均降低制备成本。本专利技术真空熔炼所需真空度要求较常规方法要求低，对设备要求不高，同时节约能源。本专利技术速凝铸片步骤中所要求的压力较常规方法低，相应地，铸片厚度也较大，在节能环保的基础上，由于合金元素的选取合理，所得铸片经后续加工后得到的永磁材料性能未受到负面影响。本专利技术对合金粉末的粒度要求相对较宽松，氢碎和磨粉步骤及之后的筛选更加节省时间，且过程中对原材料浪费更少。本专利技术提供的方法，步骤(4)所得生坯无需进行真空封装，可直接进行烧结，简化制备步骤。采用本专利技术提供的配方，可采用非常简单的烧结和热处理程序：1040-1070℃烧结3h；600-650℃失效热处理4h，无需进行梯度热处理例如一级回火、二级回火等，简化操作步骤，节约时间和能源。本专利技术真空烧结步骤所需真空度要求较低，在不影响材料性能的前提下，进一步节约能源，降低制备成本；真空烧结为阶梯烧结，经实验验证，这样处理后最终得到的永磁材料更加均匀，物理性能良好，尤其是力学性能更优，有利于增加材料的使用寿命，并且增加材料的适用范围。本专利技术在回火过程中采用特定的变温速率，专利技术人发现，在一级回火后降温至二级回火过程中，如果降温速率低于200℃/min，材料性能明显低于降温速率250-300℃/min；且最佳回火温度、最佳回火时间与烧结温度、烧结存在联系，采用本专利技术规定的一级回火温度、时间、二级回火温度、时间与三阶梯烧结温度、时间之间的算法关系，计算所得的回火温度和时间，制备得到的永磁材料在力学性能上和整体性能上都有所提高。本专利技术的永磁材料制备方法，在回火前后分别加入一次自然冷却，这是专利技术人在上述调整回火温度、时间提升材料心梗后，再经多次调整一级回火、二级回火时间及温度后，均无法通过回火步骤进一步提升材料性能后，通过创造性劳动，取得的突破性进展，专利技术人发现，尤其是在一级回火前，将材料自然冷却至一定温度(TM)，较传统做法(烧结后直接进行一级回火)所得的材料性能有所提升，这在目前永磁材料制备方法已经成熟，并且通过优化制备步骤中的参数已经再难以进一步改良材料性能的技术背景下，是难能可贵的！具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。除非特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)按合金配方取合金原料，真空熔炼；/n(2)所得合金进行速凝铸片；/n(3)所得铸片经混合氢碎、气流磨磨粉得到合金粉末；/n(4)磨粉后的合金粉末在磁场压机中制备成生坯；/n(5)所得生坯经烧结、热处理，得到添加钇元素的钕磁铁；/n步骤(1)所述合金配方包括以下元素：Pr、Nd、Y、B、Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按合金配方取合金原料，真空熔炼；
(2)所得合金进行速凝铸片；
(3)所得铸片经混合氢碎、气流磨磨粉得到合金粉末；
(4)磨粉后的合金粉末在磁场压机中制备成生坯；
(5)所得生坯经烧结、热处理，得到添加钇元素的钕磁铁；
步骤(1)所述合金配方包括以下元素：Pr、Nd、Y、B、Fe。


2.根据权利要求2所述的添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：所述合金原料包括稀土金属PrNd、Y、B、Fe。


3.根据权利要求3所述的添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：所述合金材料取料比例为，按质量份数计，稀土金属PrNd23-26份，Y5-10份，B0.9-0.95份，Fe63-68份。


4.根据权利要求2所述的添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：步骤(1)所述合金配方还包括以下元素：Ga、Zr、Cu、Co、Al。


5.根据权利要求4所述的添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：所述合金原料还包括稀土金属Nd、Ga、Zr、Cu、Co、Al。


6.根据权利要求5所述的添加钇元素的钕磁铁加工方法，其特征在于：所述合金材料取料比例为，按质量份数计，稀土金属PrNd28-30份，Y5-10份，B0.9-0.95份，Fe63-68份，Nb0.1-0.3份，Ga0.1-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖德全，雷激，
申请(专利权)人：惠州市德创磁业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44