一種高性能燒結釹鐵硼永磁體及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高性能燒結釹鐵硼永磁體，其由包括以下組分的原料制成，PrNd：30?32.5wt％，B：0.92?1wt％，Al：0.05?0.8wt％，Cu：0.05?0.3wt％，Co：0.5?2wt％，Zr：0.1?0.5wt％，Ga：0.05?0.5wt％，Fe余量。本發明專利技術通過優化組成元素和控制熔煉澆鑄溫度以優化鑄片微觀結構以及控制粉料體積平均粒徑SMD和粒度分布X90/X10等工藝參數，以制備52M和48H高性能釹鐵硼磁體，生產工藝簡單、生產周期短、過程氧含量控制要求與普通中低性能要求一致，并且與常規磁體生產工藝一致，生產過程無需特殊對待。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于稀土永磁材料
，具體涉及一種低成本(無鏑)52M和48H燒結釹鐵硼永磁體及其制備方法。
技術介紹
燒結釹鐵硼磁體作為第三代永磁材料，具有高磁能積和高矯頑力的特點。高能積磁體可以使器件小型化，輕量化，因而在計算機、通訊等領域得到廣泛應用。隨著磁體的小型化，磁體的機加工以及電鍍對磁體的損傷較大，從而導致磁體無法滿足耐溫要求。目前，主要通過提高磁體的內稟矯頑力來滿足磁體的耐溫要求。對于52M和48H牌號而言，目前主要通過添加一定量的鏑或鋱或采用雙合金工藝來達到性能要求。由于鏑和鋱價格昂貴，添加部分鏑或鋱，增加了磁體的成本，降低了市場競爭力。同時由于添加鏑或鋱，降低了磁體的Br，為了使Br能達到牌號標準要求，只能通過降低稀土總量來達到Br要求，這么一來，對工廠生產過程管控又提出了更高的要求，而對于目前普遍采用控氧工藝的工廠來說，是很難達到低氧工藝的要求的(磁體氧含量控制在800ppm以下)。另外一些雙合金工藝雖然無需添加鏑或鋱，但是由于雙合金(主相合金、輔相金屬)需要分別制備，即主相合金包括熔煉、氫碎、制粉等工藝步驟，輔相合金也包括氫碎、制粉等工藝步驟，主相合金和輔相合金制粉完成后還需混粉工藝步驟，工藝流程繁雜，對一般釹鐵硼永磁體加工制造廠商來說，需大量設備投入和改造，成本極高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高性能燒結釹鐵硼永磁體及其制備方法，通過優化組成元素和控制熔煉澆鑄溫度以優化鑄片微觀結構以及控制粉料體積平均粒徑SMD和粒度分布X90/X10等工藝參數，以制備52M和48H高性能釹鐵硼磁體，生產工藝簡單、生產周期短、過程氧含量控制要求與普通中低性能要求一致，并且與常規磁體生產工藝一致，生產過程無需特殊對待。為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：一種高性能燒結釹鐵硼永磁體，所述永磁體由包括以下組分的原料制成，PrNd：30-32.5wt％，B：0.92-1wt％，Al：0.05-0.8wt％，Cu：0.05-0.3wt％，Co：0.5-2wt％，Zr：0.1-0.5wt％，Ga：0.05-0.5wt％，Fe余量。其中，所述組分PrNd中，Pr含量25％，純度大于99.5％；所述組分Fe為碳含量小于100ppm的高純鐵。燒結永磁體氧含量小于1000ppm。優選的方案，一種52M燒結釹鐵硼永磁體，所述永磁體由包括以下組分的原料制成，PrNd：30.4wt％，B：0.96wt％，Al：0.1wt％，Cu：0.2wt％，Co：0.5wt％，Zr：0.15wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。優選的方案，一種48H燒結釹鐵硼永磁體，所述永磁體由包括以下組分的原料制成，PrNd：32.0wt％，B：0.94wt％，Al：0.5wt％，Cu：0.2wt％，Co：1.0wt％，Zr：0.15wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。一種高性能燒結釹鐵硼永磁體的制備方法，包括以下步驟：1)計算最佳澆鑄溫度：T=Σi=1n(Ei*Wi)+k;]]>其中，T為最佳澆鑄溫度，Ei為各合金元素的熔點，Wi為各合金元素的質量分數，k為溫度系數，90℃<k<110℃，一般地，k＝100℃；即各合金元素(晶體或非晶體)的熔點溫度與該合金元素質量分數占比乘積的總和再加上溫度系數為最佳澆鑄溫度；2)配料：將各合金元素的原材料按其對應的質量分數占比稱重；3)熔煉：將步驟2)中的原材料按鐵棒、硼鐵等細碎料、鐠釹依次裝入速凝爐坩堝中，將速凝爐抽真空至5Pa以下，開始烘料，烘料達10-30分鐘，當真空度低于3Pa時，充氬氣至-0.065Mpa，開始熔煉，鐵棒熔化完畢后繼續熔煉8-10分鐘，對鋼液進行精煉熔煉，精煉熔煉時間為2-5分鐘，待合金液面轉為銀白色，開始測溫，當溫度達到步驟1)中最佳澆鑄溫度T時，開始澆鑄，得到鑄片；4)氫碎：將步驟3)制得的鑄片放入氫碎爐中吸氫至飽和，然后加熱至500-600℃脫氫至20Pa以下，得到粗粉；5)制粉：在步驟4)制得的粗粉中加入0.05-0.2％抗氧化劑，在氣流磨中磨成體積平均粒徑SMD為2.5-3.0微米，粒度分布比值X90/X10為5.0以下的細粉，在細粉中加入0.05-0.2％潤滑劑；其中測試儀器為新帕泰克激光粒度測試儀；6)成型：步驟5)制得的細粉在壓機磁場大于1.5T的模具中成型得到成型密度為3.6-4.2g/cm3的生坯，密封箱氧含量在氮氣保護下小于0.05％；7)等靜壓：將步驟6)制得的生坯用塑料薄膜包好并真空封裝后放入等靜壓壓機中，在150-300MPa油壓下，毛坯密度進一步提高至4.4-4.8g/cm3；8)燒結：在氮氣保護下，將步驟7)制得的毛坯剝去真空袋和薄膜，放入石墨盒，快速進爐，抽真空至5.0*10-1Pa以下后開始升溫，升溫至800-900℃時保溫3-6小時，使真空度降至10-1Pa以下，繼續升溫至1000-1100℃進行燒結2-10小時；燒結結束后充氬氣冷卻至100℃以下，升溫至860-950℃保溫1-4小時進行一級回火，保溫結束后充氬氣冷卻至80℃以下，升溫至440-520℃保溫3-6小時進行二級回火，保溫結束后充氬氣冷卻至60℃以下出爐；制得成品。采用上述技術方案后，本專利技術和現有技術相比所具有的優點是：本專利技術所述的高性能燒結釹鐵硼永磁體，由于精確控制熔煉澆鑄溫度，從而可獲得最佳的鑄片微觀結構，具體而言，在燒結釹鐵硼磁體生產過程中，熔煉澆鑄最主要的任務是控制鑄片(鑄錠)的微觀結構，鑄片(鑄錠)的微觀結構不僅對制粉、取向、燒結工藝，而且對粉末性質和最終燒結磁體的磁性能均有重要影響，優良的鑄片(鑄錠)微觀結構，要求不存在α-Fe，不存在細小等軸晶區域，具有穿透的片狀晶，2:14:1相片狀晶厚度為3μm±0.5μm，富釹相沿片狀晶晶界均勻分布，目前國內普遍使用的真空感應鑄片爐，相對來說，設備的結構以及控制鑄片厚度已經基本達到了對鑄片冷卻速度的控制，為得到優良的鑄片微觀結構提供了保證，但是由于普遍澆鑄溫度在1450-1500℃范圍，該范圍是經驗范圍，并未考慮不同配方熔點的差異，而根據實踐經驗，澆鑄溫度高于合金熔點100℃左右時，可得到最佳的鑄片微觀結構，澆鑄溫度過低可能由于部分難熔材料(鈮鐵和鋯鐵)未化完使得實際成分發生變化，從而影響微觀結構、后續燒結工藝甚至磁性能，材料產出率也大受影響；澆鑄溫度偏高或者過高，可能導致更多等軸晶甚至α-Fe的生成，從而難以得到最佳的鑄片微觀結構，因此，通過計算本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高性能燒結釹鐵硼永磁體，其特征在于：所述永磁體由包括以下組分的原料制成，PrNd：30?32.5wt％，B：0.92?1wt％，Al：0.05?0.8wt％，Cu：0.05?0.3wt％，Co：0.5?2wt％，Zr：0.1?0.5wt％，Ga：0.05?0.5wt％，Fe余量。

【技術特征摘要】
1.一種高性能燒結釹鐵硼永磁體，其特征在于：所述永磁體由包括以下組分的原料
制成，PrNd：30-32.5wt％，B：0.92-1wt％，Al：0.05-0.8wt％，Cu：0.05-0.3wt％，Co：
0.5-2wt％，Zr：0.1-0.5wt％，Ga：0.05-0.5wt％，Fe余量。
2.根據權利要求1所述的一種高性能燒結釹鐵硼永磁體，其特征在于：所述組分PrNd
中，Pr含量25％，純度大于99.5％；所述組分Fe為碳含量小于100ppm的高純鐵。
3.一種52M燒結釹鐵硼永磁體，其特征在于：所述永磁體由包括以下組分的原料制
成，PrNd：30.4wt％，B：0.96wt％，Al：0.1wt％，Cu：0.2wt％，Co：0.5wt％，Zr：0.15
wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。
4.一種48H燒結釹鐵硼永磁體，其特征在于：所述永磁體由包括以下組分的原料制
成，PrNd：32.0wt％，B：0.94wt％，Al：0.5wt％，Cu：0.2wt％，Co：1.0wt％，Zr：0.15
wt％，Ga：0.1wt％，Fe余量。
5.一種如權利要求1-4任一所述的高性能燒結釹鐵硼永磁體的制備方法，其特征在
于：包括以下步驟：
1)計算最佳澆鑄溫度：
T=Σi=1n(Ei*Wi)+k;]]>其中，T為最佳澆鑄溫度，Ei為各合金元素的熔點，Wi為各合金元素的質量分數，k為
溫度系數，90℃<k<110℃；
2)配料：將各合金元素的原材料按其對應的質量分數占比稱重；
3)熔煉：將步驟2)中的原材料按鐵棒、硼鐵等細碎料、鐠釹依次裝入速凝爐坩堝中，
將速凝爐抽真空至5P...

【專利技術屬性】
技術研發人員：凌聰，吳科軍，胡勇，
申請(專利權)人：寧波耐力譽磁業科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33