稀土合金制造技术

一种生产永久磁钢的稀土合金，其包括１５～６５％（原子）Ｒ－［１］，３５～８３％（原子）Ｆｅ，以及０～１５％（原子）Ｂ，其中Ｒ－［１］代表至少一种Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ和Ｙｂ的重稀土元素，按下列方法制备该合金：用钙还原由相应的稀土氧化物，铁和含硼物组成的混合物，将还原的物质与水接触，再用水处理生成的浆状物。使用该合金可生产高性能的Ｆｅ—Ｂ—Ｒ基质磁钢而且价格低廉，其中Ｒ－［１］代表了Ｒ部分（Ｒ代表镧系和／或钇）。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有优良性能的Fe-B-R稀土磁钢材料，特别是涉及该种材料的生产方法。其中R代表下列元素中一种以上的元素，这些元素是：Nd、Pr、La、Ce、Tb、Dy、Ho、Er、Eu、Sm、Gd、Pm、Tm、Yb、Lu及Y。由于使用以Nd、Pr等为代表的稀土元素（R）来生产的Fe-B-R磁钢具有优良的性能，因而它作为一种新型的永久磁钢引起了普遍的关注。这些磁钢的突出优点是：它们显示出比那些常用的优良性能磁钢（例如Sm-Co磁钢）具有更好的性能，它们不需用昂贵而稀缺的Sm来作R组分，也不需用昂贵的Co。而且这种Co生产稳定性较差，正如日本公开特许公报No.59-46008或欧洲专利（EP）0101552所报导的那样。特别是迄今为止，Nd还被认为没有多大的应用价值，因此，把Nd作为一种主要成分来应用就具有很大的工业意义。近年来，一直在试图提供以及以较低的成本来生产一种具有优良磁性能的Fe-B-R磁钢。例如，申请人的公司研制了一种优良性能的磁钢，这种磁钢所用的R组分主要为Nd和/或Pr，还有一部分是选自下列元素中一个以上的元素，这些元素是：Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb（这些元素以下用R1表示）。申请人的公司还为此申请了专利（日本专利申请号No.58-140590，现在为日本公开特许公报No.60-32306或欧洲专利EP0134305）。在日本公开特许公报No.60-32306中，提出了一种生产优良的R1-R2-Fe-B稀土磁钢的方法（其中R1代表上述的元素，R2代表一种混合稀土，其中Nd和/或Pr占80%（原子）以上，而R2中的其余部分最-->少也有一个R1以外的稀土元素R）。所用的方法是，用选自重稀土元素R1中一个以上的元素来代替在R-Fe-B或R-Fe-Co-B稀土磁钢中的一部分稀土元素（如Nd、Pr等等），被取代的这部分，最多为稀土元素的5%（原子）。这些优良的R1-R2-Fe-B稀土磁钢能够明显地提高矫顽力（iHC），使它达到10千奥斯特或更大。並且这种磁钢可以在100-150℃下使用，也就是说可在高于室温的条件下使用，並且在此情况下还能保持一个较高的最大磁能积，使这个值大于20兆高-奥。用于生产R1-R2-Fe-B稀土磁钢的起始原料，主要是一些含杂质很少的昂贵的块状金属。例如，这些金属有纯度在99.9%以上的电解铁及纯度在99.5%以上靠电解法或热还原法生产的稀土金属。因此，这里的任何一种原料，都是具有很少杂质的高质量的原料，它们从矿石提取出来后还必须再经过精炼。由于使用了这些原料，所制得的磁钢都是相当昂贵的，尽管已经作了很大的努力，使用Nd、Pr等来降低它的成本。能够有效地提高矫顽力的重稀土金属组分R1（如Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等）在矿石中的含量最多只有7%，也就是说，它们的总和还少于Nd的含量（15%）。实际上，这些重稀土金属十分昂贵，还因为它们的生产需要有高分离效果的精炼技术，而且它们的生产效率又是较低的。当然，由于R1-R2-Fe-B磁钢具有优良性能及较高的矫顽力，故把它作为实用的磁钢是很好的，但它的缺点就是成本太高。日本特开昭59-219404中公开了一种方法，该方法包括：制备一种混合的原料粉末，该粉末含有至少一种稀土元素R（R可以包括Y）的氧化物，一种铁粉和一种硼铁粉;所述混合原料粉末还含有金属钙和/或氢化钙;把得到的混合原料粉末置于非氧化性气氛中，在900-1200℃的条件下进-->行还原一扩散处理;把已还原的物质用水掺和使之成为浆状物;用水处理所得之浆状物以回收所得之合金粉;其中所述合金粉含一定量的氧。本专利技术的主要目的是提供一种具有更优良性能的Fe-B-R磁钢和提供一种廉价生产这种磁钢的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用作磁钢原料的重稀土合金（或其粉末）及其制备方法。这种磁钢原料可用来制造优良性能的R1-R2-Fe-B稀土磁钢（R1代表选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb中一种以上的元素，而R2代表一种混合稀土，其中Nd和/或Pr的总量要占80%（原子）以上，而R2中的其余部分最少也有一个R1以外的稀土元素，包括Y）。本专利技术更进一步的目的是以较低的成本提供一种工业规模生产的R1稀土合金。即是说，本专利技术的一个具体的目的是要克服上述的各种缺点，以及要在大规模生产的条件下廉价地提供一种高质量的含有R1元素的稀土合金。一方面，本专利技术涉及了这样一种稀土合金，其特点是含有下列的基本组分：R1：15-65%（原子）;Fe：35-83%（原子）;以及B：0-15%（原子），其中，R1代表选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb之中一种以上的元素。这种合金的氧含量小于7000PPm，碳含量小于1000PPm。另一方面，本专利技术涉及了一种稀土合金的生产方法，该合金具有与上述合金相同的组成，它的氧含量小于7000PPm，碳含量小于1000PPm。这种方法的步骤特征如下：从上述的R1中选一种以上的稀土元素氧化物粉末，另外准备一-->些铁粉，再从硼、硼铁、氧化硼中选一种含硼粉末，把这几种粉末按一定的比例进行混合，作为起始原料。这种合金或混合氧化物粉末的组成比例应使它在制成合金以后具有以下的主要组成：15-65%（原子）R1;35-83%（原子）Fe;以及0-15%（原子）B。其中R1代表选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb之中一种以上的重稀土元素;上述的混合原料粉末还包含有金属钙和/或氢化钙，其含量为化学计算量的1.2-3.5倍（重量），这化学计算量是指要把上述原料粉末中的氧和上述的稀土元素R1之中一种以上的氧化物中的氧还原所需要的钙和/或氢化钙的量。另外还包含有一定量的氯化钙，其含量为稀土元素R1的氧化物的1-15%（重量）;把所获得的混合物在一种非氧化性气氛中和在950-1200℃的条件下进行还原-扩散处理;把所获的已还原过的物质用水掺和，使之成为一种浆状物;以及把上述的浆状物用水进行处理，以便回收所获的合金粉末;此处所说的合金粉末，合氧量小于7000PPm，含碳量小于1000PPm。对于上述的两个方面，其中所说的R1组分最好为15-50%（原子），而B最好为2-15%（原子）;在一个进一步的实例中，所说的混合原料粉末应按这样的比例来配制，使它制成的合金产品能具有如下的组成：25-40%（原子）R1;50-71%（原子）Fe;4-10%（原子）B。还原-扩散处理可使起始原料中的氧化物直接还原。-->最好是把还原所得物质先粉碎为8至35目大小的颗粒，然后再用水掺和。把还原所得物质（或经压碎，或经粉碎）置于水中，即可进行掺和。把所得的混合物压紧成块后即可进行还原-扩散处理。但是，压紧成块这一步也可省去。作为重稀土元素的R1，最好使用Ho、Tb和/或Dy，而且最好还是用Dy。Tm及Yb难以大量地获得，並且价格昂贵。最好是能使R-Fe-B型合金产品具有表达式为R2Fe14B的正方晶系的结构，並且这种结构的量应占整个合金体积总量的50%以上，达到80%以上更好。下面将对本专利技术的最佳实施例作详细的叙述。利用本专利技术的这种R1-Fe-B合金粉末，可以制得一种廉价的R1-R2-Fe-B稀土磁钢。这种磁钢在高于室温的条件下使用仍然处于一种足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产永磁钢的稀土合金，它具有以下主要组成：１５－６５％（原子）Ｒ↓［１］；３５－８３％（原子）Ｆｅ；以及０－１５％（原子）Ｂ，其中Ｒ↓［１］代表选自Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ和Ｙｂ之中一个以上的元素；该合金中 的氧含量小于７０００ｐｐｍ，碳含量小于１０００ｐｐｍ。

【技术特征摘要】
1、一种用于生产永磁钢的稀土合金，它具有以下主要组成：15-65%(原子)R1；35-83%(原子)Fe；以及0-15%(原子)B，其中R1代表选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb之中一个以上的元素；该合金中的氧含量小于7000ppm，碳含量小于1000ppm。2、按权利要求1所述的稀土合金，该合金具有如下主要组成：15-50%（原子）R1;35-83%（原子）Fe;以及2-15%（原子）B。3、按照权利要求1中所说的稀土合金，该合金具有如下的主要组成：25-40%（原子）R1;50-71%（原子）Fe;以及4-10%（原子）B，4、按照权利要求1中所说的稀土合金，其中R1的含量至少为30原子%。5、按照权利要求1中所说的稀土合金，其中的R1是Tb和/或Dy。6、按照权利要求5中所说的稀土合金，其中的R1是Dy。7、按照权利要求1中所说的稀土合金，这种稀土合金是一种粉末形式的物质。8、按照权利要求1中所说的稀土合金，这种稀土合金是一种紧密化形式的物质。9、按照权利要求1中所说的稀土合金，其特征在于所说的合金是由下列步骤制造的：制备一种混合的原料粉末，该粉末含有至少一种稀土元素R1的氧化物、一种铁粉和一种硼铁粉，其中R1代表选自Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb之中一种以上的重稀土元素;所述混合原料粉末还含有金属钙和/或氢化钙;把得到的混合原料粉末置于非氧化性气氛中，在950-1200℃温度下进行还原扩散处理;把已还原的物质用水掺和，使之成为一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：石垣尚幸，浜田隆树，藤村节夫，
申请(专利权)人：住友特殊金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]