一种稀土铁氮磁粉及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种稀土铁氮磁粉及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)按照Re

【技术实现步骤摘要】
一种稀土铁氮磁粉及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于稀土永磁合金领域，尤其涉及一种稀土铁氮磁粉及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钕铁硼稀土永磁材料自诞生以来，由于其具有极高的剩磁、高矫顽力和高磁能积等优点，已经广泛应用于航天航海、信息电子、能源交通、医疗卫生、音响音像、信息存储等领域。
[0003]钐铁氮型永磁材料是第三代永磁材料，因为钕铁硼永磁材料虽有优异的磁性能，但居里温度低，在一些特殊应用上，钕铁硼无法满足，在第二代钐钴型永磁材料的基础上，进行改良，既保证了永磁材料适应一定的高温环境，也在磁性能上进一步增强。
[0004]Sm2Fe
17
N
x
稀土永磁材料由于具有优异的内禀赋磁性能，它的饱和磁化强度达1.54T，可与Nd
‑
Fe
‑
B的1.6T相媲美；居里温度为470℃(Nd
‑
Fe
‑
B为312℃)、各向异性场为14T(Nd
‑
Fe
‑
B为8T)均比Nd
‑
Fe
‑
B材料高，并且其耐腐蚀性、热稳定性、抗氧化性也更优于Nd
‑
Fe
‑
B永磁材料已经成为新一代的稀土永磁材料。Sm2Fe
17
N
x
化合物具有优异的内禀磁性能。它的Js可达1.54T，(BH)
max
可达472.0kJ/m3，完全可以和Nd
‑
Fe
‑
B相媲美；同时它的各向异性场约为Nd
‑
Fe
‑
B永磁体的3倍；居里温度比Nd
‑
Fe
‑
B永磁体高160℃，也正因为如此，Sm2Fe
17
N
x
稀土永磁材料成为了当今永磁材料研究领域的热点之一。
[0005]目前钐铁氮的制备方法大都是采用先制备钐铁合金，再破碎成粉末，然后进行氮化，再做成磁体。由于钐铁氮在高温下会分解，所以无法制备烧结永磁体，主要用于做粘结磁体，可以通过模压的方式做成模压磁体，也可以通过注塑的方式做成注塑磁体。
[0006]无论是模压磁体还是注塑磁体，粉末的粒度和形貌对于磁体的性能都是至关重要的。机械破碎的粉末一般多呈片状，棱角较多，形貌不佳，而且粉末应力大。而采用气雾化制粉不仅可以除去由破碎、球磨等整形工艺带来的应力、降低氧含量，而且粉末形貌好，有利于产品性能的提升。
[0007]雾化法生产率高，适用于多种金属及合金粉末。双流雾化法通过雾化喷嘴产生高压高速的流体，快速冲击熔融金属液体，将熔体液粉碎成很细的液滴并冷凝得到金属粉末。常用雾化介质为水或者气体。气雾化制备的粉末粒度细小、球形度高、氧含量低，具备大生产能力且成本低。
[0008]CN 107818853A公开了一种氮化磁性粉体及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)磁粉制备：将磁性材料进行破碎、粗磨，制成粒径15
‑
150μm的磁粉；(2)粉体氮化：将磁粉用等离子气雾化制粉设备制成表面有氮化层的氮化球形粉体，所述等离子气雾化制粉设备的设置参数：氮气条件，功率为40
‑
60K，给料速度为1
‑
3kg/h，收集室压力为大气压；(3)烧结固氮：将氮化球形粉体在氮气条件下进行热处理，热处理温度为200
‑
550℃，热处理时间为0.5
‑
5小时；(4)冷却：热处理后的氮化球形粉体自然冷却后，制得氮化磁性粉体成品。上述方法采用机械破碎的手段得到磁粉，使得磁粉棱角较多，形貌不佳，不利于产品性
能的提升。
[0009]CN 108994311A公开了一种固体盐喷雾造粒及还原扩散法制备各向异性高性能钐铁氮永磁合金粉末的方法，所述方法包括如下步骤：1)配料、混合：按照化学式Sm2Fe
17
的原子比，称量钐离子化合物、亚铁离子化合物，并使得钐离子化合物比理论化学计量过量lat％
‑
10at％；将钐离子化合物和亚铁离子化合物溶解入pH为1
‑
3的盐酸中；2)喷雾造粒：将上步中的溶液喷雾造粒，得到微球：3)将上步得到的微球与钙粒混合，还原扩散反应，得到铁合金4)渗氮处理，得到各向异性衫铁氮永磁合金粉末；或者，按照上述步骤1)
‑
2)得到微球后，将微球置于氧气氛下氧化，再置于氢气气氛下还原，再按照上述步骤3)
‑
4)，制得各向异性高性能钐铁氮永磁合金粉末。上述方法采用离子溶液进行喷雾造粒，后续仍需要还原扩散和渗氮处理，使得工艺过程复杂化，不利于工业化处理。
[0010]综上所述，提供一种使得磁粉粉末形貌好，粒度适宜，工艺过程简单的方法制备钐铁氮永磁粉已经成为本领域迫切需要解决的问题之一。

技术实现思路

[0011]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种稀土铁氮磁粉及其制备方法与应用。本专利技术通过采用气雾化制粉技术，将稀土材料与铁在高温熔化后，经过导液管流出，从超声紧耦合喷嘴中喷出，在高温高压氮气的作用下雾化成球形粉末，同时对合金进行渗氮，获得高性能永磁磁粉。解决了现有技术中磁粉粒径过粗导致的渗氮率较低和性能不高的问题。
[0012]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种稀土铁氮磁粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0014](1)按照Re
x
Fe
y
的原子比并考虑稀土元素Re 5
‑
20wt％损耗配料，放入熔炼坩埚中，抽真空后依次进行熔炼和搅拌后得到精炼后的合金液；
[0015](2)对步骤(1)所得精炼后的合金液同时进行气雾化和氮化，得到所述稀土铁氮磁粉；
[0016]步骤(1)所述Re
x
Fe
y
中的Re为Sm和La系金属的混合物；
[0017]所述La系金属包括La系元素中除Sm外的任意一种元素或至少两种元素的组合；
[0018]所述稀土铁氮磁粉的平均粒径为1
‑
10μm。
[0019]本专利技术通过采用气雾化制粉技术，以及在高温高压氮气的作用下雾化成球形粉末，同时对合金进行渗氮，获得高性能稀土铁氮磁粉。解决了现有技术中磁粉粒径过粗导致的渗氮率较低和性能不高的问题。所述稀土铁氮磁粉的平均粒径可以达到1
‑
10μm，且分布均匀，形貌球形度高，有利于提升磁体的性能。
[0020]优选地，所述Sm和La系金属的混合物中Sm的质量分数≥80wt％，例如可以是80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或100wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(1)所述Re
x
Fe...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土铁氮磁粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)按照Re
x
Fe
y
的原子比并考虑稀土元素Re 5
‑
20wt％损耗配料，放入熔炼坩埚中，抽真空后依次进行熔炼和搅拌后得到精炼后的合金液；(2)对步骤(1)所得精炼后的合金液同时进行气雾化和氮化，得到所述稀土铁氮磁粉；步骤(1)所述Re
x
Fe
y
中的Re为Sm和La系金属的混合物；所述La系金属包括La系元素中除Sm外的任意一种元素或至少两种元素的组合；所述稀土铁氮磁粉的平均粒径为1
‑
10μm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Sm和La系金属的混合物中Sm的质量分数≥80wt％；优选地，步骤(1)所述Re
x
Fe
y
中x和y的比值为1:(2
‑
9)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述抽真空后熔炼坩埚中的真空度≤1Pa；优选地，步骤(1)所述熔炼的温度为1500
‑
1700℃；优选地，步骤(1)所述搅拌过程采用加热功率交替式搅拌；优选地，所述加热功率的最高值为50
‑
55kw；优选地，所述加热功率的最低值为30
‑
35kw。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述气雾化和氮化过程包括如下步骤：将步骤(1)所得精炼后的合金液倒入保温坩埚中，并进入导液管和喷嘴，从喷嘴出来的合金液被高温高压氮气雾化破碎成大量细小的液滴，在液滴快速凝固的过程中迅速施加高压氮气，使其发生氮化，得到所述稀土铁氮磁粉。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氮气雾化过程中通入氮气的温度为200
‑
500℃；优选地，所述氮气雾化过程中通入氮气的压力为0.8
‑
5MPa，优选为1
‑
2.5MPa；优选地，所述导液管的内径为1
‑
5mm；优选地，所述氮化过程中使用的高压氮气的温度为400
‑
500℃；优选地，所述氮化过程中使用的高压氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永阳，李玉平，蒋云涛，张云逸，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：