一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法技术

一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法，包括以下步骤：S1：配料及熔炼，将合金按照商业钕铁硼永磁合金的名义成分进行配料，随后采用真空感应熔炼将炉内的原料加热至钕铁硼合金完全熔化，且真空度不低于6

【技术实现步骤摘要】
一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法。

技术介绍

[0002]钕铁硼永磁材料因其优异的磁性能被广泛应用于航空航天、风力发电、节能家电、电子电器以及新能源汽车等领域。现有钕铁硼永磁材料主要分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼，前者是通过速凝、氢破、气流磨、取向成型、压制以及烧结回火等获得毛坯磁体。后者则是通过熔炼、快沾、破碎、晶化处理以及压制或注射成型获得毛坯磁体。
[0003]上述两类钕铁硼永磁材料的核心关键技术均是在于各向异性合金粉末的制备。然而现有工艺和技术难以制备颗粒尺寸细小、各向异性良好的钕铁硼合金粉末，使得磁体的沿充磁方向的磁性能难以满足业界的实际应用需求，限制了钕铁硼永磁合金在高精尖领域的应用和发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：包括以下步骤：S1：配料及熔炼，将合金按照商业钕铁硼永磁合金的名义成分进行配料，随后采用真空感应熔炼将混合炉内的原料加热至钕铁硼合金完全熔化，液面呈现亮红色时进行保温；S2：喷射雾化，对合金进行喷射雾化，待合金溶液充分熔化均匀后，通过流量控制阀控制合金液向下流动，同时在垂直液流方向施加氮气或氩气，使合金溶液在冲击下形成雾化颗粒，经过细小孔径后沿竖直向下喷射；S3：颗粒分化，在雾化颗粒向下喷射过程中撞击颗粒保温板尖端，当雾化颗粒在触及尖端后进一步分化成细小颗粒向下滑动；S4：定向冷却，液滴沿保温板向下流动，流至铜辊时迅速冷却，冷却后合金沿铜辊转动方向形成柱状晶，得到具有小晶粒、高织构的钕铁硼永磁合金粉末。
[0006]优选的，保温板或其表面涂层为低摩擦系数，并且由高温材料制成，由难熔金属以及稀土金属来制成。
[0007]优选的，所述混合炉内的真空度不低于6
×
102Pa，1100℃
‑
1400℃。
[0008]优选的，所述流量控制阀将速度流量控制在0~0.2m3/s。
[0009]优选的，施加的氮气或氩气的喷射气压≥2.0
×
105Pa。
[0010]优选的，喷射孔的直径为：20μm≤孔径大小≤500μm，孔径和保温板的距离控制在5
‑
30mm。
[0011]优选的，保温板尖端的厚度为：20μm≤尖端厚度≤100μm。
[0012]优选的，所述保温板的保温温度与溶液完全熔化时的温度差为0
‑
60℃，合金液滴
在保温板上形成粒径大小为3
‑
8μm的液滴。
[0013]优选的，所述铜辊转速控制在10
‑
45m/s。
[0014]与现有技术相比，本专利技术一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法优点在于：（1）利用喷射成型设备制备的粉末颗粒相较于常规钕铁硼粉末具有小的晶粒尺寸，能够显著增强合金内部的交换耦合作用，显著提升最大磁能积和剩磁；（2）在喷射成型设备中增设颗粒分化保温装置，实现颗粒尺度的显著细化，并且经过铜辊冷却后形成强织构的合金粉末，显著提升矫顽力；（3）本专利技术工艺简单，设备要求相对较低，可在原有烧结钕铁硼生产设备基础上进行改造完成，具有大规模推广使用的前景。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的制备流程示意图。
[0016]附图标记：1
‑
混合炉，2
‑
流量控制阀，3
‑
保温板，4
‑
铜辊。
实施方式
[0017]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0018]如附图1所示，本专利技术的一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法，包括有以下步骤：步骤一：对成分进行配料以及熔炼，将合金按照商业钕铁硼永磁合金的名义成分进行配料，随后采用真空感应熔炼将混合炉1内的原料加热至钕铁硼合金完全熔化，且真空度不低于6
×
102Pa，1100℃
‑
1400℃，本实施例中真空度6
×
102Pa，1300℃，液面呈现亮红色时进行保温；步骤二：对合金进行喷射雾化，待合金溶液充分熔化均匀后，通过流量控制阀控制合金液向下流动的流量和速度流量控制在0~0.2m3/s，本实施例中流量为0.1m3/s，同时在垂直液流方向施加高压氮气或氩气，喷射气压≥2.0
×
105Pa，且在本实施例中喷射气压为：2.0
×
105Pa，使合金溶液在高压冲击下形成雾化颗粒，经过细小孔径后沿竖直向下喷射（20μm≤孔径大小≤500μm），本实施例中孔径大小为30μm，得到粒径大小为30μm的合金液滴，通过控制孔径和保温板3的距离为5
‑
30mm，本实施例中孔径和保温板3的距离为20mm；步骤三：在雾化颗粒向下喷射过程中撞击颗粒保温板3尖端，保温板3尖端的厚度为：20μm≤尖端厚度≤100μm，当雾化颗粒在触及尖端后进一步分化成细小颗粒向下滑动（保温板3或其表面涂层为低摩擦系数、高温材料制成，其中可以为CrAlN、Ti(C,N)基金属陶瓷、钨、钼、钽、铌、钒、铬、钛、锆等难熔金属以及稀土金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物和硫化物等），其中保温板3的保温温度与溶液完全熔化时的温度差为0
‑
60℃，合金液滴在保温板3上形成粒径大小为3
‑
8μm的液滴，本实施例中的温度为20℃，合金液滴在保温板3上形成粒径大小为5μm的液滴，液滴为雾化液态颗粒；步骤四：液滴沿保温板3向下流动，流至铜辊4时迅速冷却，铜辊4转速控制在10
‑
45m/s，本实施例中转速为25m/s，冷却后合金粉末沿铜辊4转动方向形成柱状晶，得到具有小
晶粒、高织构的钕铁硼永磁合金粉末。
[0019]通过以上四个步骤所制出的粉末如表1：表1 钕铁硼合金粉末性能
样品磁晶各向异性场/kOe最大磁能积/MGOe剩磁/kGs矫顽力/kOe粒径/μm润湿性接触角/
°
实施例一35.1753.2014.520.553
‑
642
实施例
[0020]实施例二与实施例一不同处在于：未采用步骤（2）中使合金溶液在高压冲击下形成雾化颗粒，经过细小孔径后沿竖直向下喷射（10 μm≤孔径大小≤50 μm），而是将孔径大小设置为参数范围之外，合金名义成分和其余步骤皆一致，由该实施例一所制备的钕铁硼合金粉末性能如表2所示：表2 钕铁硼合金粉末性能
样品磁晶各向异性场/kOe最大磁能积/MGOe剩磁/kGs矫顽力/kOe粒径/μm润湿性接触角/
°
对比例128.4248.3013.617.381
‑
1065
实施例
[0021]实施例三与实施例一不同处在于：未采用步骤（2）中控制孔和保温板3的距离为5
‑
30 mm，而是将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：配料及熔炼，将合金按照商业钕铁硼永磁合金的名义成分进行配料，随后采用真空感应熔炼将混合炉内的原料加热至钕铁硼合金完全熔化，液面呈现亮红色时进行保温；S2：喷射雾化，对合金进行喷射雾化，待合金溶液充分熔化均匀后，通过流量控制阀控制合金液向下流动，同时在垂直液流方向施加氮气或氩气，使合金溶液在冲击下形成雾化颗粒，经过细小孔径后沿竖直向下喷射；S3：颗粒分化，在雾化颗粒向下喷射过程中撞击颗粒保温板尖端，当雾化颗粒在触及尖端后进一步分化成细小颗粒向下滑动；S4：定向冷却，液滴沿保温板向下流动，流至铜辊时迅速冷却，冷却后合金沿铜辊转动方向形成柱状晶，得到具有小晶粒、高织构的钕铁硼永磁合金粉末。2.根据权利要求1的一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法，其特征在于，保温板或其表面涂层为低摩擦系数，并且由高温材料制成，由难熔金属以及稀土金属来制成。3.根据权利要求1的一种制备各向异性钕铁硼合金粉末的方法，其特征在于，所述混合炉内的真空度不低于6
×
102Pa，1100℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨牧南，王海涛，
申请(专利权)人：宁波尼兰德磁业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：