铽铁（Fe*Tb）合金粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种金属间化合物型的铽铁（Ｆｅ↓［２］Ｔｂ）合金粉的制备方法，该方法采用金属钙＋氯化盐ＮａＣｌ（ＣａＣｌ↓［２］）作还原剂，直接由稀土金属氧化物（Ｔｂ↓［４］Ｏ↓［７］）通过还原扩散法直接制备含铽（Ｔｂ）为４５％～５９％（重量）的铽铁（Ｆｅ↓［２］Ｔｂ）合金粉，与现有相关技术相比较，本发明专利技术的主要特点：采用金属钙＋氯化盐（ＮａＣｌ＋ＣａＣｌ↓［２］）作还原剂，在还原过程中低熔点的ＣａＯ.ＮａＣｌ、２ＣａＯ.ＣａＣｌ↓［２］（熔点分别为８０１℃和７８２℃）熔化后更利于还原金属的扩散和金属间化合物的形成，该方法无环境污染、工艺简单、合金中镝含量稳定可控，生产成本更低，可广泛应用于稀土永磁材料和磁光材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属间化合物型合金粉的制备方法，尤其涉及一种铽铁(Fe2Tb)合金粉的制备方法，属新材料

技术介绍
稀土永磁材料(NdFeB)，由于其强的磁性能，广泛应用电子、机械等行业，尤其高性能材料，在国防工业中得到应用，其市场前景极为广阔。为了大幅度提高稀土永磁材料(NdFeB)的磁性能，尤其提高内禀矫顽力和热稳定性，往往在稀土永磁材料(NdFeB)粉末冶金熔炼时均添加少量的稀土金属铽，从而改善稀土永磁材料(NdFeB)的热稳定性，即在较高的使用温度条件下，其磁性能不会明显下降，通常在NdFeB永磁材料中加入0.1％--3％的铽。稀土金属铽除了可作为稀土永磁材料(NdFeB)的添加剂之外，它还可用于其他稀土功能材料中，如稀土超磁致伸缩合金(FeDy0.7b0.3)和磁光存储材料(FeDyTbGd)中。在上述稀土功能材料中，稀土金属铽都是以纯金属形式加入的。根据冶炼过程原理，以母合金形式加入合金元素要比以纯金属形式加入更利于合金化，因为母合金的熔点通常均低于纯金属的熔点。因而在冶炼过程中更利于熔化，使合金成份更加均匀。由于金属铽在实际应用中，均在含铁的合金中，因而以铽铁(Fe2Tb)母合金形式加入铽尤为合理。从另一角度来看，铽铁(Fe2Tb)合金相对其生产工艺简单，生产成本又低。目前，铽铁(Fe2Tb)合金的制备方法大致有三种。其一，用稀土氟化物经钙热还原法，制备出纯金属铽，再经共熔法熔炼成不同含铽量的铽铁合金。其二，曾用共析电解法制取高含铽量的铽铁合金。其三，利用纯钙还原扩散法直接由氧化物制备铽铁合金。这些制备方法的缺点分别是用共熔法制备铽铁合金，具有生产成本高，有严重环境污染等缺点；共析电解法制备铽铁合金，其铽含量无法控制在一定范围内，给使用带来困难；钙还原扩散法具有无环境污染，其合金成份可控等优点。但单纯采用钙作为还原剂又存在如下缺点还原产物氧化钙，其熔点高达2600℃，在还原温度下仍为固态，对还原稀土金属铽的扩散有阻碍作用，甚至可将已还原的金属铽被氧化钙所包含，不但给合金提纯带来困难，而且使它无法同金属铁形成铽铁合金。因而，要想形成固定组成的铽铁合金，其氧化铽的加入量要大于理论量，通常加入110％--120％的氧化铽，从而又使生产成本大幅度提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述相关技术存在的生产成本过高，有严重环境污染和合金成份不稳定等缺点而提出一种新的生产工艺，其主要优点是工艺简单、无环境污染、生产成本更低的铽铁(Fe2Tb)合金粉末的制备方法。本专利技术可通过以下技术方案来实现一种铽铁(Fe2Tb)合金粉末的制备方法，采用钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)作还原剂，直接制备铽铁(Fe2Tb)合金粉末。还原过程中低熔点的CaO·NaCl，2CaO·CaCl2(熔点分别为801℃，782℃)，更利于还原金属的扩散和金属间化合物的形成。合金粉末中镝的含量45％--59％(重量)，其还原扩散化学反应方程式为……(1)……(2)…(3)制备过程是将一定量的氧化铽粉末、金属钙粒、铁粉和NaCl、CaCl2(其中Ca为理论量的1.5倍，NaCl和CaCl2为Ca用量的15％，其它为理论用量)粉末用混合机均匀混合1.5小时以上，然后在压机上把混合料在500Kg～800Kg/cm2的压力下压成圆环形料块，置于真空电阻炉中，抽真空达2Pa后，用纯净氩气清洗2-3次，再充氩气在正压保护下加热，使其进行还原和扩散反应，生成不同含铽量的铽铁合金。由于氧化铽加入量不同，合金中含铽量可以控制，通常其含铽量可在45％～59％范围内变化。当含铽量达59％时，其合金组成为Fe2Tb金属间化合物；当含铽量小于59％时，其合金组成为Fe2Tb和Fe23Tb6金属间化合物所组成，还原和扩散反应温度为900℃～1050℃，保温时间为7小时～10小时，反应完毕后试料随炉冷却，待试料冷却至60℃以下时即可出炉，出炉后的试料可直接放入5％～10％NH4Cl水溶液中至少浸泡5小时，在搅拌的条件下用水进行清洗，直至溶液由白色呈现棕色为止，然后用2％～4％(体积)醋酸水溶液和1％EDTA氨水溶液清洗1-2次，最后用清水洗至溶液的PH值为中性，在过滤条件下用水冲洗2-3次，再用无水乙醇冲洗2次，将沉淀合金粉置于60℃真空干燥箱中烘干，1小时～2小时后取出，真空包装成最终产品。本专利技术的有益效果是与现有技术相比，本专利技术采用钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)还原扩散法直接由金属氧化铽通过还原扩散与铁形成含铽量为59％的Fe2Tb金属间化合物，该方法不但无环境污染，而且生产成本均低于目前现有技术成本，其金属铽含量稳定可控，具有实用价值。具体实施例方式下面结合具体实施例，对本专利技术作进一步说明实施例1将Tb4O7228.3克，Fe粉146克，Ca粒128克，NaCl 19克，CaCl219克，用混合机均匀混合后，用500Kg/cm2压力将试料压成圆环形料块，放入反应器中，并置于电阻加热炉中，抽真空达2Pa后，再充入Ar气，在Ar气保护下加热至900℃，保温10小时，然后随炉冷却至60℃以下，取出试料置于5％NH4Cl水溶液中浸泡6小时，在搅拌条件下用水清洗至溶液呈现棕色，然后用2％(体积)醋酸水溶液和1％EDTA氨水溶液清洗2次，水洗至溶液呈中性(PH值)后过滤，并用无水乙醇冲滤2次，再进行真空干燥，所得合金粉326克，合金中含58.1％Tb，40.5％Fe，0.15％Ca，0.25％O。实施例2将Tb4O7456.6克，Ca粒256克，Fe粉292克，NaCl 38克，CaCl238克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气保护下加热至950℃，保温8小时按实施例1的方法处理反应料，所得合金粉650克，合金中含57.8％Tb，40.9％Fe，0.15％Ca，0.25％O。实施例3将Tb4O7356.3克，Ca粒204.8克，Fe粉229.9克，NaCl 30克，CaCl230克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1050℃，保温7小时，按实施例1的方法处理反应料，所得合金粉536.5克，合金中含57.9％Tb，40.8％Fe，0.16％Ca，0.24％O。实施例4将Tb4O7274克，Ca粒154克，Fe粉185.6克，NaCl 23克，CaCl223克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1050℃，保温7小时，再按实施例1方法处理反应料，所得合金粉400.8克，合金中含54.9％Tb，44％Fe，0.14％Ca，0.27％O。实施例5将Tb4O7342克，Ca粒231克，Fe粉259克，NaCl 34.6克，CaCl234.6克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1050℃，保温7小时再按实施例1方法处理反应料，所得合金粉527.7克，合金中含50.2％Tb，48.5％Fe，0.16％Ca，0.26％O。实施例6将Tb4O72283克，Ca粒1280克，Fe粉1437克，NaCl 192克，CaCl2192克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气的保护下加热至1050℃，保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属间化合物型铽铁（Ｆｅ↓［２］Ｔｂ）合金粉的制备方法，其特征在于：采用金属钙＋氯化盐（ＮａＣｌ＋ＣａＣｌ↓［２］）作还原剂，直接由稀土氧化物（Ｔｂ↓［４］Ｏ↓［７］）通过还原扩散制备含铽４５％～５９％（重量）的铽铁（Ｆｅ↓［２］Ｔｂ）合金粉。配料按下列化学反应方程式计算：Ｔｂ↓［４］Ｏ↓［７］＋７Ｃａ＋８Ｆｅ＝４Ｆｅ↓［２］Ｔｂ＋７ＣａＯ首先将一定量的氧化铽与金属钙粒、铁粉、氯化钠、氯化钙用混合机均匀混合１．５小时以上，然后在压机上把混合料在５０ ０Ｋｇ～８００Ｋｇ／ｃｍ↑［２］的压力下压成圆环形料块，置于真空电阻炉中，抽真空达２Ｐａ后，用纯净氩气清洗２－３次，再充氩气在正压保护下加热，使其进行原还扩散反应，其主要技术特征还表现在：还原剂中Ｃａ的用量为理论量的１．５倍，ＮａＣｌ和ＣａＣｌ↓［２］计算量为Ｃａ用量的１５％，其他料按理论用量，还原扩散反应温度为９００℃～１０５０℃。保持温度７小时～１０小时，反应完毕后，试料随炉冷却，待试料冷却至６０℃以下时，即可出炉。

【技术特征摘要】
1.一种金属间化合物型铽铁(Fe2Tb)合金粉的制备方法，其特征在于采用金属钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)作还原剂，直接由稀土氧化物(Tb4O7)通过还原扩散制备含铽45％～59％(重量)的铽铁(Fe2Tb)合金粉。配料按下列化学反应方程式计算首先将一定量的氧化铽与金属钙粒、铁粉、氯化钠、氯化钙用混合机均匀混合1.5小时以上，然后在压机上把混合料在500Kg～800Kg/cm2的压力下压成圆环形料块，置于真空电阻炉中，抽真空达2Pa后，用纯净氩气清洗2-3次，再充氩气在正压保护下加热，使其进行原还扩散反应，其主要技术特征还表现在还原剂中Ca的用量为理论量的1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：任忠平，段莉萍，任英良，
申请(专利权)人：任忠平，段莉萍，任英良，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]