一种用于混合励磁同步电机的磁钢及其制备方法技术

本申请涉及一种用于混合励磁同步电机的磁钢及其制备方法，其包括有主体合金和添加剂；主体合金按照质量百分比，由以下组分组成：PrNd 18~24%，Gd 1~3%，Ce 8~10%，Cu 0.05~0.2%，Co 0.5~0.7%，Zr 0.6~0.8%，Al 0.3~0.5%，V 0.05~0.1%，B 1~2%，余量为铁，各组分之和为100%；添加剂为MgZn合金，其添加量为主体合金总质量的0.1~0.5%。在本申请中的主体合金组成添加了多种金属元素，其可以对Nd2Fe14B主相、富Nd相以及富B相进行改变，从而从多方面提升磁钢的整体磁性能。在本申请中还采用了MgZn合金作为添加剂，其可以使添加的金属元素更好的与Nd2Fe14B主相、富Nd相进行作用，提升各相的性能，从而改善磁钢的磁性能，更重要的是添加MgZn合金还可以提升磁钢的耐腐蚀性能。MgZn合金还可以提升磁钢的耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
0.7％，Al 0.4％，V 0.1％，B 1.5％，余量为铁，各组分之和为100％；添加剂的添加量为主体合金总质量的0.2％。
[0008]在本申请中在主体合金中，稀土元素加入了Pr、Gd和Ce，其中Gd和Ce主要是替代Nd
‑
Fe
‑
B永磁体中的Nd元素，形成磁晶各项异相场H
A
更高的Re2Fe
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B主相从而提高永磁体的矫顽力Hcj，同时优化微观结构的作用，但是单一只加入稀土金属，虽然可以提高矫顽力Hcj，但是会引起永磁体的剩磁Br发生降低，所以本申请中采用Gd和Ce共同加入，这样的加入方式可以有利于硬磁相和软磁相的细化，进一步提高软磁相之间的耦合，从而提高永磁体的剩磁Br。加入稀土元素Pr，Pr代替主相中的Nd不明显，Pr元素主要是分布在晶界相中，获得均匀、连续和完整的晶界相，降低了晶粒之间的耦合，从而提高永磁体矫顽力Hcj，因为本申请中的稀土元素的组合可以从多个方面提高磁钢的性能。在本申请中的主体合金中，还加入了Cu、Co、Zr、Al和V几种元素；Cu的加入会在晶界处形成NdCu、NdCu2、Nd
39
Fe
65
Cu2等相，新的晶界相可以减弱Nd2Fe
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B主相间的磁交换耦合作用，提高磁性能。Co的加入可以取代Nd2Fe
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B主相表层区域的Nd从而提高永磁体矫顽力Hcj。Zr的加入有利于Nd2Fe
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B主相内析出共格沉淀物，具有钉扎畴壁的作用，抑制晶粒的长大，提高矫顽力Hcj和改善温度稳定性。Al的加入可以改善富Nd相与Nd2Fe
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B主相的浸润性，使富Nd相更均匀，同时能细化Nd2Fe
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B主相晶粒，提高反磁化畴的形核场。V的加入，可以想成V3‑
x
Fe
x
B
2x
相取代富B相，富Nd液相含量增多，有利于磁体烧结致密化。本申请中的主体合金从多方面的改进出发，添加了多种金属元素，多种金属元素之间有协同增效的的作用，可以综合改进磁钢的磁性能，使其具有高剩磁和高矫顽力，同时还具有较好的高温性能和力学性能。
[0009]在本申请中还加入了添加剂镁锌合金，镁锌合金的加入可以与添加的主体合金中的Cu、Co、Zr等元素在烧结过程中形成合金，降低这些金属元素的熔点，与其形成连续的固溶相，从而更好的将这些金属元素引入到永磁体的Nd2Fe
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B主相和富Nd相，起到更好提升磁钢综合性能的作用。镁锌合金有一定的还原性，可以避免富Nd相的氧化。镁锌合金具有较高的挥发性，在烧结过程中大部分会挥发，只有极少的部分会存在与磁钢的富Nd相和富B相中，可以提高磁钢的抗腐蚀性能。
[0010]作为优选，所述的MgZn合金中，Mg的含量为80～95％，余量为锌；是按照两者的比例真空熔炼获得。
[0011]采用上述比例的MgZn合金更有利于其与铜、铝、镐等金属形成连续的固溶相。
[0012]第二个方面，本申请提供一种用于混合励磁同步电机的磁钢的制备方法，包括以下步骤：1)按照主体合金质量百分比，将各原料PrNd、Cu、Co、Zr、Al、V、B和Fe装入真空感应炉中进行熔炼，熔炼完毕后，浇注成铸片，然后将铸片在氢破炉中进氢破反应粉碎成粗粉，接着向粗粉中加入润滑剂进行气流磨，得到主体合金粉末；2)将镁锌合金在鄂式破碎机进行粗破碎，然后加入润滑剂进行气流磨，得到镁锌合金粉末；3)将步骤1)中的主体合金粉末和步骤2)中镁锌合金粉末按照设定的比例进行混和，并加入润滑剂和抗氧化剂，混合均匀后，得到混合料；在惰性气氛下，将混合料通过磁场压机压制成毛坯，然后将真空包装毛坯，置于等静压的模具中，进一步进行压制，得到坯体；4)将步骤3)中的坯体进行多段温度真空烧结，得到烧结坯，将烧结坯进行多次循
环固溶+时效处理，处理完毕后，得到用于混合励磁同步电机的磁钢。
[0013]在本申请方法中采用了多次循环固溶+时效处理的处理工艺，固溶处理可以有效的降低烧结过程中引起的晶粒异常长大，而且可以使磁钢中的富Nd相分布更均匀；时效处理可以有效防止磁体主相晶粒边界不平直、富Nd相在主相晶粒边界分布不均匀、偏聚严重等现象的发生。在本申请中采用固溶+时效的循环处理，可以使晶粒分布更均匀，形状更规则，并且可以使富Nd相分布更均匀，达到充分抑制磁体主相晶粒间的磁耦合效应，从而显著提高钕铁硼磁体的矫顽力。而且固溶+失效处理可以进一步提升磁钢的密度，从而提升其力学性能。
[0014]作为优选，所述步骤1)中，熔炼温度为1500～1700℃，铸片厚度为0.1～0.5mm；润滑剂为汽油，润滑剂加入量为粗粉质量的0.02～0.04％；气流磨至主体合金粉末的粒度为2～4um。
[0015]作为优选，所述步骤2)中，镁锌合金粗破碎至粒度为2～3mm，润滑剂为汽油，润滑剂加入量为镁锌合金质量的0.02～0.04％；气流磨至镁锌合金粉末的粒度为2～4um。
[0016]在本申请中将主体合金粉末明采用氢碎处理+气流破碎的破碎工艺，避免组分的氧化，将其破碎至2～4um，在保持晶粒的完整性的同时，可以更好进行后续的混粉；镁锌合金进行破碎至2～4um可以更好的与主体合金粉末进行混合，从而更好的起到提升主体合金磁性能的作用。
[0017]作为优选，所述步骤3)中，润滑剂为汽油，相对主体合金粉末的加入量为0.04～0.1％，抗氧化剂为聚环氧乙烷烷基醚、聚环氧乙烷单脂肪酯、和亚磷酸酯中的至少一种，抗氧化剂相对于主体合金粉末的加入量为0.04～0.1％。
[0018]作为优选，所述步骤3)中，磁场压机的压制时磁场强度为1.5～3T；等静压压制的压力为180～220MPa。
[0019]采用上述的混粉工艺和压制工艺，可以有效提高坯体的密度，从而提高产品的强度。
[0020]作为优选，所述步骤4)中，多段真空烧结具体工艺为：首先升温至450～500℃，保温0.5～1.5h；接着升温至700～800℃，保温1.5～2h；然后升温至1000～1200℃，保温3～4h。
[0021]采用上述的烧结工艺，在450～500℃下保温可以将润滑剂和抗氧化剂烧结排出；然后升温至700～800℃，使镁锌合金与其它添加金属(Cu、Zr和Al等)形成连续固溶相，将连续的固溶相可将添加金属引入到的Nd2Fe
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B主相和富Nd相，从而使添加金属更好的与两相发生作用；在1000～1200℃进行烧结可以获得磁钢。
[0022]作为优选，所述步骤4)中，多次循环固溶+时效处理的次数为2次。
[0023]进一步优选的，2次循环固溶+时效处理的具体步骤为：将烧结坯升温至1000～1050℃固溶1～2h，接着快速风冷至室温，再接着升温至900～950℃进行时效处理3～4h，然后以1～3℃温度降温至室温，然后升温至800～850℃固溶1～2h，接着快速风冷至室温，再然后升温至600～750℃进行时效处理3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于混合励磁同步电机的磁钢，其特征在于，包括有主体合金和添加剂；主体合金按照质量百分比，由以下组分组成：PrNd 18~24%，Gd 1~3%，Ce 8~10%，Cu 0.05~0.2%，Co 0.5~0.7%，Zr 0.6~0.8%，Al 0.3~0.5%，V 0.05~0.1%，B 1~2%，余量为铁，各组分之和为100%；添加剂为MgZn合金，其添加量为主体合金总质量的0.1~0.5%。2.根据权利要求1所述的用于混合励磁同步电机的磁钢，其特征在于，主体合金按照质量百分比，由以下组分组成：PrNd 21%，Gd 2%，Ce 9%，Cu 0.15%，Co 0.6%，Zr 0.7%，Al 0.4%，V 0.1%，B 1.5%，余量为铁，各组分之和为100%；添加剂相对于为主体合金总质量的0.2%。3.根据权利要求1所述的用于混合励磁同步电机的磁钢，其特征在于，所述的MgZn合金中，Mg的含量为80~95%，余量为锌；是按照两者的比例进行真空熔炼获得。4.一种根据权利要求1~3中任意一项所述的用于混合励磁同步电机的磁钢的制备方法，包括以下步骤：1）将主体合金中按照质量百分比，将各原料PrNd、Cu、Co、Zr、Al、V、B和Fe装入真空感应炉中进行熔炼，熔炼完毕后，浇注成铸片，然后将铸片在氢破炉中进氢破反应粉碎成粗粉，接着向粗粉中加入润滑剂进行气流磨，得到主体合金粉末；2）将镁锌合金在鄂式破碎机进行粗破碎，然后加入润滑剂进行气流磨，得到镁锌合金粉末；3）将步骤1）中的主体合金粉末和步骤2）中镁锌合金粉末按照设定的比例进行混和，并加入润滑剂和抗氧化剂，混合均匀后，得到混合料；在惰性气氛下，将混合料通过磁场压机压制成毛坯，然后将真空包装毛坯，置于等静压的模具中，进一步进行压制，得到坯体；4）将步骤3)中的坯体进行多段温度真空烧结，得到烧结坯，将烧结坯进行多次循环固溶+时效处理，处理完毕后，得到用于混合励磁同步电机的磁钢。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱明，楼永华，
申请(专利权)人：宁波中杭磁材有限公司，
类型：发明
国别省市：