稀土基永磁体的制备方法技术

公开了一种制备稀土基永磁体的粉末冶金方法的改进方法，包括将磁性合金粉末模压成粉坯的步骤和烧结粉坯得到烧结磁体步骤。能够提高烧结磁体密度从而提高磁体产品性能的所述改进包括采用分两步进行烧结热处理，即为在真空或低于大气压的惰性气氛中的第一部分烧结处理，和随后立即进行的常压到超过大气压（例如最高达２０个大气压）的压力下的第二部分烧结处理。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及通过包括烧结特定化学组成的稀土基磁性合金粉坯的步骤的粉末冶金工艺来制备钕/铁/硼基永磁体的方法。众所周知，尽管与铁氧体基和其它常规永磁体相比价格较高，但是稀土基永磁体以其优异的磁性能可实现其中内置了该永磁体的电气和电子设备的小型化设计，因而近年来对其的需求不断增长。在各种稀土基永磁体中，较早开发的钐基磁体不断为钕基永磁体，或具体为钕/铁/硼基永磁体所取代，因为后一类型磁体的磁性能明显优于前者，而且由于后者的构成元素较为廉价使其生产成本较前者低。众所周知，与其它稀土基磁体类似，钕基永磁体是通过粉末冶金工艺制备的，该工艺包括的步骤为将所述构成元素如钕、铁和硼的特定组成的合金铸锭粉碎成磁性合金细粉，通常在磁场中将该合金粉末模压成粉坯，然后在控制条件下对作为生坯的粉坯进行高温烧结热处理。通常认为，如此制备的钕基永磁体的磁性能受烧结热处理工艺条件影响很大。例如，通过使烧结磁体的密度尽可能接近相应磁性合金的真实密度可提高磁体的剩磁。显而易见，通过提高烧结温度和延长烧结时间可提高烧结磁体的密度。提高烧结磁体密度的这些措施，并不总是能够成功地用于其矫顽力对温度依赖性较大的钕基永磁体，因为提高烧结温度和/或延长烧结时间会造成晶粒不希望的长大，而趋势是粗晶粒的矫顽力低于细晶粒。这解释了目前实际使用的钕基磁体的剩磁要显著低于其烧结密度等于磁体合金真实密度的假想磁体的期望值。为了获得高剩磁，日本专利公报4-45573提出了一种方法，能将钕基烧结磁体的密度提高到接近该合金真实密度而矫顽力降低较小，根据该方法，通过在500-1300个大气压的流体静压下用热液压机对磁性合金粉进行模压可以提高烧结磁体的密度。显而易见，该高压静液压模压法的一个很大的问题是只有采用耐特高压的容器才能获得该静液压，因此对于该容器而言，即使不考虑其重量大和成本高的问题，也应处于严格的安全法规的约束之下，需要极为仔细的使用和维护。此外，该静液压模压法的缺点是每次模压的时间较长因而生产率低，从而增加了磁性产品的制造成本。此外，日本专利公报7-335468提出在50-500个大气压的压力下进行热处理可以使烧结磁体致密化。虽然其压力显著低于上述方法的500-1300个大气压的压力，但是仍然未解决需要耐特高压容器的缺点。烧结钕基永磁体因密度低而带来的问题不限于如剩磁等磁性能的降低。密度不足的钕基烧结磁体易于产生磁体机械强度低、表面生锈和磁体表面上的防锈涂层结合不牢的缺陷。本专利技术的目的是提供一种制备具有大的剩磁和实际足够大的矫顽力的高密度稀土基永磁体的简单、方便和廉价的方法，而不必使用精密、昂贵但生产率低的设备。因此，本专利技术提供一种制备稀土基永磁体的方法，包括以下步骤(a)在磁场中将稀土基合金粉模压成粉坯，其各构成元素的摩尔比例由化学组成式给出Rx(Fe1-aCoa)yBzTb， (I)其中R为稀土元素，T是选自铝、硅、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨中的元素，下标X为11-16间的数，下标Y为70-85间的数，下标Z为4-9间的数，下标a为0或不超过0.2的正数和下标b为0或不超过4的正数；并且(b)对该粉坯进行热处理，使其烧结成为烧结磁体，本专利技术方法的改进在于包括分两个部分热处理步骤来实施步骤(b)中对粉坯的热处理，(b1)在真空或惰性气氛中低于大气压的压力下及1000-1150℃的温度下进行第一部分热处理步骤，直到烧结的粉坯达到磁性合金真实密度的90-98％；然后(b2)在惰性气氛中、在1-20个大气压或优选1-10个大气压下以及900-1150℃的温度下进行第二部分热处理步骤0.1-5小时。如上所述，由于本专利技术人旨在克服现有技术中使用500-1300或50-500个大气压的高压所带来的缺点的不懈研究工作，得以完成本专利技术，其改进的特征在于分两步实施对粉坯的烧结热处理。尽管没使用所述的高压，但本专利技术获得的稀土基永磁体具有接近磁性合金真实密度的高密度，以获得大的剩磁以及实际上足够大的矫顽力和满足实际要求的矫顽力。本专利技术的制备方法可应用于任何化学组成的稀土基磁体，但是在用于制备所述稀土基永磁体的磁性合金的化学组成表达式为下式时，由本专利技术获得的改进效果尤其显著，Rx(Fe1-aCoa)YBzTb， (I)其中R为稀土元素，T是选自铝、硅、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨中的元素，下标X为11-16间的数，下标Y为70-85间的数，下标Z为4-9间的数，下标a为0或不超过0.2的正数和下标b为0或不超过4的正数。在上述给出的磁性合金组成式中，符号R是指一种稀土元素或两种或两种以上稀土元素的组合，它们选自钇和原子序数57-71中单质形式或一种以上的元素的组合物的形式的元素。优选该稀土元素R为钕或钕与小摩尔比例的其它稀土元素如镝的的组合。式中符号T是一种作为磁性合金任选添加剂成分的元素，它是选自铝、硅以及过渡金属元素包括钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨中单独一种或一种以上的元素的组合。虽然包括R、Fe、Co、B和T各个元素的摩尔比例分别由所述式中下标X、Y、Z、a和b限定，但是各种含少量碳、氧、氮、氢和其它在制备过程中引入磁性合金中的不可避免的杂质磁性合金也落入本专利技术的范围内。式(I)中各个下标具有的值为，下标X为11-16间的数，下标Y为70-85间的数，下标Z为4-9间的数，下标a为0或不超过0.2的正数和下标b为0或不超过4的正数。当X的值过小时会导致磁体的矫顽力由于α-铁相析出而显著降低；当X超过16时会导致磁体的剩磁降低。当Y的值过小时会导致磁体的剩磁降低；当Y的值过大时会导致磁体的矫顽力由于α-铁相析出而显著降低。当Z的值过小时，磁体的矫顽力由于例如Nd2Fe17相析出而显著降低；当Z的值过大时，磁体的剩磁由于例如NdFe4B4非磁性相的量的不希望的增加而降低。下标a确定了铁和钴的摩尔比例。已知用钴部分替代铁可以提高磁体的剩磁，但当钴的摩尔比例过高时，磁体的矫顽力将会大大下降。在合金组成中添加以T表示的任选的添加剂可增加磁体的矫顽力，但当下标b的值超过4伴随有磁体剩磁的显著下降。制备磁性合金粉时，以满足组成式(I)的比例选用元素形式的包括R、Fe、Co、B和T各个构成元素，在真空或如氩的惰性气氛中通过高频感应加热将其熔融，以得到均匀熔体浇铸成合金铸锭。此后，该铸锭在颌式粉碎机或其它合适的机械中粉碎成粗颗粒，该粗颗粒例如在喷射磨中磨成平均粒径1-20微米的细粉。在本专利技术制备方法的步骤(a)中，在1-2吨/厘米2的压力下和约15KOe的磁场下，模压按上述方式获得并填充在金属模腔中的磁性合金粉末，获得密度为3-5克/厘米3的粉坯，其中磁性合金颗粒的取向为易磁化轴沿模压时施加的磁场方向。然后，在步骤(b)中烧结按上述方式获得的磁性合金粉末的粉坯，步骤(b)是最具有本专利技术方法的特征的步骤，并分为第一和第二部分烧结处理步骤(b1)和(b2)两步进行。关键的是该第一和第二部分烧结处理步骤(b1)和(b2)要连续进行，而没有中间停顿步骤或中间冷却过程。粉坯的第一部分烧结处理步骤(b1)在真空或如氩的惰性气氛中在亚大气压下，即低于正常大气压的压力(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土基永磁体的改进制备方法，包括以下步骤： （ａ）在磁场中模压具有如下述组成式的化学组成的稀土基磁性合金粉末，形成粉坯；该式为： Ｒ↓［ｘ］（Ｆｅ↓［１－ａ］Ｃｏ↓［ａ］）↓［Ｙ］Ｂ↓［ｚ］Ｔ↓［ｂ］， （Ⅰ） 其中Ｒ为稀土元素或多种稀土元素的组合，Ｔ是选自铝、硅、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨中的一种元素或多种元素的组合，下标Ｘ为１１－１６间的数，下标Ｙ为７０－８５间的数，下标Ｚ为４－９间的数，下标ａ为０或不超过０．２的正数和下标ｂ为０或不超过４的正数；并且 （ｂ）对该粉坯进行热处理，使其烧结成为烧结磁体，其中所述改进在于包括分两个部分热处理步骤实施步骤（ｂ）中对粉坯的烧结热处理，这两个部分热处理为： （ｂ１）在真空或惰性气氛中在低于大气压的压力下及１０００－１１５０℃的温度下进行第一部分烧结处理步骤，直到烧结的粉坯密度达到所述磁性合金真实密度的９０－９８％；然后 （ｂ２）在惰性气氛中在１－２０个大气压下以及９００－１１５０℃的温度进行第二部分烧结处理０．１－５小时。

【技术特征摘要】
JP 1998-12-11 352710/19981.一种稀土基永磁体的改进制备方法，包括以下步骤(a)在磁场中模压具有如下述组成式的化学组成的稀土基磁性合金粉末，形成粉坯；该式为Rx(Fe1-aCoa)YBzTb， (I)其中R为稀土元素或多种稀土元素的组合，T是选自铝、硅、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨中的一种元素或多种元素的组合，下标X为11-16间的数，下标Y为70-85间的数，下标Z为4-9间的数，下标a为0或不超过0.2的正数和下标b为0或不超过4的正数；并且(b)对该粉坯进行热处理，使其烧结成为烧结磁体，其中所述改进在于包括分两个部...

【专利技术属性】
技术研发人员：楠的生，美浓轮武久，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]