一种钕铁硼磁体的烧结方法
【专利摘要】本发明提供了一种钕铁硼磁体的烧结方法，包括以下步骤：将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体；在真空或保护气体的条件下，将上述步骤得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体。使用本发明的方法烧结的钕铁硼磁体，具有较高的磁体密度和磁性能，尤其是针对一次烧结后得到的密度低、性能差的磁体，本发明提供的烧结方法能够有效的提高磁体密度和磁性能。
【专利说明】一种钕铁硼磁体的烧结方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磁体制备【技术领域】，尤其涉及一种钕铁硼磁体的烧结方法。
【背景技术】
[0002]磁体是能够产生磁场的物质，具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。磁体一般分为永磁体和软磁体，作为导磁体和电磁体的材料大都是软磁体，其极性是随所加磁场极性而变化的；而永磁体即硬磁体，能够长期保持其磁性的磁体，不易失磁，也不易被磁化。因而，无论是在工业生产还是在日常生活中，硬磁体最常用的强力材料之一。
[0003]硬磁体可以分为天然磁体和人造磁体，人造磁铁是指通过合成不同材料的合金可以达到与天然磁体(吸铁石)相同的效果，而且还可以提高磁力。早在18世纪就出现了人造磁体，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪30年代制造出铝镍钴磁体(AlNiCo)，才使磁体的大规模应用成为可能。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite)，60年代，稀土永磁的出现，则为磁体的应用开辟了一个新时代，第一代钐钴永磁SmCo5,第二代沉淀硬化型钐钴永磁Sm2Co17,迄今为止，发展到第三代钕铁硼永磁材料(NdFeB)。虽然目前铁氧体磁体仍然是用量最大的永磁材料，但钕铁硼磁体的产值已大大超过铁氧体永磁材料，已发展成一大产业。
[0004]钕铁硼磁体也称为钕磁体(Neodymium magnet),其化学式为Nd2Fe14B,是一种人造的永久磁体，也是目前为止具有最强磁力的永久磁体，其最大磁能积(BH) max高过铁氧体10倍以上，在裸磁的状态下，其磁力可达到3500高斯左右。钕铁硼磁体的优点是性价比高，体积小、重量轻、良好的机械特性和磁性强等特点,如此高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛的应用，在磁学界被誉为磁王。因而，钕铁硼磁体的制备和扩展一直是业内持续关注的焦点。
[0005]目前，业界常采用烧结法制作钕铁硼永磁材料，如王伟等在《关键工艺参数和合金元素对烧结NdFeB磁性能与力学性能的影响》中公开了采用烧结法制造钕铁硼永磁材料的工艺流程，一般包括配料、熔炼、钢锭破碎、制粉、真空保存超细粉、粉末取向压制成型、真空烧结、检分和电镀等步骤。随着钕铁硼行业的不断进步和发展，压型阶段的粉末磁场取向相继提高，压坯的取向程度逐渐接近100%，因而对磁体的烧结提出了很更高的要求，粉末的高一致性大大降低了烧结温度区间，烧结温度的制定以及烧结炉设备本身的温度均匀性都对烧结钕铁硼的性能及产品的使用环境产生巨大的影响。
[0006]现有技术中，烧结后的磁体往往会出现两种不良现象:烧结晶粒异常长大；磁体密度低，磁能积低，磁体性能差。这两种情况不但让企业承受较大的经济损失，也会对稀土材料造成严重的浪费。其中，前者是不可挽回的，对于后者大多企业选择了降级使用，用做较低磁能积的产品，使企业利益受损。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钕铁硼磁体的烧结方法，使用本发明的方法烧结的钕铁硼磁体，具有较高的磁体密度和磁性能，尤其是针对一次烧结后得到的密度低、性能差的磁体，本发明提供的烧结方法能够有效的提高磁体密度和磁性能。
[0008]本发明提供了一种钕铁硼磁体的烧结方法，包括以下步骤:
[0009]A)将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体；
[0010]B)在真空或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体。
[0011]优选的，所述一次烧结体的密度小于等于7.4g/cm2。
[0012]优选的，所述步骤B)具体为:
[0013]BI)在真空条件或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第一次升温烧制，然后进行第一次恒温后，再次进行第二次升温烧制，第二次恒温后，最后冷却后得到烧结中间体；
[0014]B2)将上述烧结中间体进行回火处理后，得到钕铁硼磁体。
[0015]优选的，所述第一次升温的温度为1000?1100°C。
[0016]优选的，所述第二次升温的温度比第一次烧结的温度低10?50°C。
[0017]优选的，所述第一次升温的速率为4?12°C /min ;所述第二次升温的速率为3?10°C /min。
[0018]优选的，所述第一次恒温的时间为2?6小时；所述第二次恒温的时间为3?6小时。
[0019]优选的，所述步骤B2)具体为:
[0020]在真空条件或保护气体的条件下，将上述步骤BI)得到的烧结中间体进行第三次升温烧制，第三次恒温后，再次进行冷却后，得到钕铁硼磁体。
[0021]优选的，所述第三次升温的温度为400?650°C，所述第三次升温的速率为4?12°C /min，所述第三次恒温的时间为3?6小时。
[0022]本发明提供了一种钕铁硼磁体，其特征在于，由制备钕铁硼磁体的原料依次经过两次烧结得到。
[0023]本发明提供了一种钕铁硼磁体及其二次烧结方法，本发明将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体，然后在真空或保护气体的条件下，将上述步骤得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体。与现有技术相比，本发明采用二次烧结的方法，能够提高钕铁硼磁体的密度和磁性能，尤其是对已经烧结回火成型的，低密度和剩磁低的不合格钕铁硼磁体，本发明提供的钕铁硼二次烧结的方法，更能够有效的提高钕铁硼磁体的密度和磁性能，从而达到废品利用的目的，缩短生产周期，降低生产成本，节约稀土原料。实验结果表明，本发明提供的钕铁硼磁体二次烧结的方法，钕铁硼磁体剩磁(Br)提高2.8%，内禀矫顽力(Hcj)提高0.49%，退磁曲线中0.9Br所对应的内禀矫顽力(HK)提高15.6%，方形度(HK/Hcj)提高15%，磁体密度提高4.0%，磁体密度达到了 7.61g/cm3,符合行业内的应用标准。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1制备钕铁硼磁体的烧结曲线图；
[0025]图2为本发明比较例I制备的钕铁硼一次烧结体的金相微观组织图；[0026]图3为本发明实施例1制备的钕铁硼磁体的金相微观组织图。
【具体实施方式】
[0027]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
[0028]本发明提供了一种钕铁硼磁体的烧结方法，包括以下步骤:
[0029]A)将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体；
[0030]B)在真空或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体。
[0031]本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的即可；本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯。
[0032]本发明首先将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体；本发明对所述第一次烧结的温度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体的温度即可，本发明优选为1000?1100°C，更优选为1020?1050°C ;本发明对所述第一次烧结的过程没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体的过程即可；本发明对所述第一次烧结的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体的设备即可，本发明优选为单室烧结炉；本发明对所述一次烧结体没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体即可，本发明优选为将制备钕铁硼磁体的原料经过铸锭、破碎、磨粉、磁场取向和压制成型，最后在真空或保护气体保护下进行回火烧结的钕铁硼磁体。本发明对所述一次烧结体的性质没有特别限制，其密度优选为小于等于7.4g/cm2,即密度小于或等于7.4g/cm2的钕铁硼磁体，更优选为小于或等于7.0g/cm2的钕铁硼磁体。
[0033]本发明然后在真空或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体；所述保护气体优选为惰性气体和/或氮气，更优选为氩气和/或氮气，最优选为氩气或氮气；本发明对所述真空的压力没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体的真空压力即可，本发明的真空压力优选为0.01?lOOPa，更优选为 0.1 ?IOPa0
[0034]本发明为提高二次烧结的烧结效果，优选采用下述具体步骤进行，首先在真空条件或保护气体的条件下，将上述步骤得到的一次烧结体进行第一次升温烧制，然后进行第一次恒温后，再次进行第二次升温烧制，第二次恒温后，冷却后得到烧结中间体；最后将上述烧结中间体进行回火处理后，得到钕铁硼磁体。
[0035]本发明首先在真空条件或保护气体的条件下，将上述步骤得到的一次烧结体进行第一次升温烧制，然后进行第一次恒温后，再次进行第二次升温烧制，第二次恒温后，冷却后得到烧结中间体；所述第一次升温的温度优选为1000?1100°C，更优选为1020?1080°C，最优选为1020?1050°C ;所述第一次升温的速率优选为4?12°C /min，更优选为6?10°C /min,最优选为7?9°C /min ;所述第一次恒温的时间优选为2?6小时,更优选为3?5小时；所述第二次升温的温度优选为比第一次烧结的温度低10?50°C，更优选为比第一次烧结的温度低20?40°C,最优选为比第一次烧结的温度低25?35°C ;所述第二次升温的速率优选为3?10°C /min,更优选为5?8°C /min,最优选为6?7V /min ;所述第二次恒温的时间优选为3?6小时，更优选为4?5小时。本发明对上述过程中所述真空的压力没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体的真空压力即可。本发明对上述过程中的其他条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体过程的条件即可。
[0036]本发明在上述烧制过程中的第一次升温速率和第二次升温速率，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量及钕铁硼磁体尺寸进行相应调整；本发明在上述烧制过程中的第一次恒温时间和第二次恒温时间，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量及钕铁硼磁体尺寸进行相应调整。
[0037]本发明对上述冷却的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的冷却方式即可，本发明为提高生产效率，优选为快速冷却，更优选为采用惰性气体进行鼓风冷却；本发明对上述冷却的速率没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的的冷却速率即可，本发明根据实际生产情况，所述冷却的速率优选为5?10°C /min，更优选为6?9°C /min ;本发明对上述冷却后的温度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的冷却温度即可，本发明优选为20?350°C ;本发明对上述冷却的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量进行相应调整。
[0038]本发明经过上述步骤得到烧结中间体后，最后再将上述烧结中间体进行回火处理后，得到钕铁硼磁体。本发明对所述回火处理的过程没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体的回火过程即可，本发明优选按照以下步骤进行，在真空条件或保护气体的条件下，将上述步骤得到的烧结中间体进行第三次升温烧制，第三次恒温后，再次进行冷却后，得到钕铁硼磁体。
[0039]所述第三次升温的温度优选为400?650°C，更优选为450?600°C，最优选为500?550°C;所述第三次升温的速率优选为4?12°C /min，更优选为6?10°C /min，最优选为7?9°C /min ;所述第三次恒温的时间优选为3?6小时，更优选为4?5小时；所述保护气体优选为氮气或惰性气体，更优选为氮气或氩气。
[0040]本发明在上述冷却过程中的第三次升温速率，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量及钕铁硼磁体尺寸进行相应调整；本发明在上述烧制过程中的第三次恒温时间，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量及钕铁硼磁体尺寸进行相应调整。
[0041]本发明对上述冷却的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的冷却方式即可，本发明为提高生产效率，优选为快速冷却，更优选为采用惰性气体进行鼓风冷却；本发明对上述冷却的速率没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的的冷却速率即可，本发明根据实际生产情况，所述冷却的速率优选为2?7°C /min,更优选为3?6°C /min ;本发明对上述冷却后的温度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体烧结过程中相关步骤的冷却温度即可，本发明优选为20?350°C ;本发明对上述冷却的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据烧结炉的装炉量进行相应调整。
[0042]本发明经过上述步骤，得到钕铁硼磁体。本发明采用二次烧结的方法，能够提高钕铁硼磁体的密度和磁性能，尤其是对已经烧结回火成型的，低密度和剩磁低的不合格钕铁硼磁体，本发明提供的钕铁硼二次烧结的方法，更能够有效的提高钕铁硼磁体的密度和磁性能，从而达到废品利用的目的，缩短生产周期，降低生产成本，节约稀土原料。
[0043]本发明还提供了一种由制备钕铁硼磁体的原料，依次经过上述两次烧结的步骤，得到的钕铁硼磁体；所述钕铁硼磁体的晶粒尺寸优选为小于或等于20 μ m，更优选为3~15 μ m，最优选为3~6 μ m。本发明对其进行性能检测，实验结果表明，本发明制备的钕铁硼磁体,钕铁硼磁体剩磁(Br)提高2.8%，内禀矫顽力(Hcj)提高0.49%，退磁曲线中0.9Br所对应的内禀矫顽力(HK)提高15.6%，方形度(HK/Hcj)提高15%，磁体密度提高4.0 %，磁体密度达到了 7.61g/cm3，符合行业内的应用标准。
[0044]为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的本发明提供了一种钕铁硼磁体及其二次烧结的方法进行详细描述。
[0045]比较例I
[0046]首先，按照质量百分比组成称取Nd:29wt %, Dy:3.5wt %, Al:0.5wt %, B:
1.0wt%, Cu:0.1wt%, Co:1.0wt%以及余量的Fe,经过铸锭、破碎、磨粉、磁场取向、压制成型，得到钕铁硼坯体。
[0047]然后在放入单室烧结炉，升温至1050°C，进行烧制，在上述烧制温度下保温6小时，再进行氩气风冷后，再次真空升温降温至550°C进行回火，再保温4个小时后，最后得到烧结成型的钕铁硼磁体Nd2 9Dy3.5A10.5BL0Cu0.^o1.0Fe^,即钕铁硼一次烧结体。
[0048]对上述步骤得到的钕铁硼一次烧结体使用XJ-63型金相显微镜进行观察，结果如图2所示，图2为本发明比较例I制备的钕铁硼一次烧结体的金相微观组织图，从图2可以看出比较例制备得到的钕铁硼一次烧结体，主相(Nd2Fel4B)尺寸偏小，RE_rich项分布不均，对其进行磁体密度检测，比较例I制备的钕铁硼一次烧结体的磁体密度为7.32g/cm3。
[0049]将上述步骤得到的钕铁硼一次烧结体加工成D10mm*10mm的钕铁硼磁体产品，对磁性能进行检测，实验结果参见表1。
[0050]实施例1
[0051]将上述比较例I得到的钕铁硼一次烧结体码放在烧结料舟中，放入单室烧结炉内，首先抽真空至0.1Pa，并以5°C /min的升温速率升温烧制，至980°C进行保温，即第一次恒温处理，2小时后，再以5°C /min的升温速率升温至1030°C进行第二次烧制，第二次恒温处理4小时后，然后对单室烧结炉内充入氩气，并使用循环冷却风机对将烧结炉内的烧结中间体进行第一次快速冷却，冷却速率为5°C /min，冷却至300°C后，得到烧结中间体。
[0052]再对上述单室烧结炉内的烧结中间体进行回火处理，以5°C /min的升温速率升温至550°C进行第三次烧制，第三次恒温处理3小时后，再次充入氩气进行第二次快速循环风冷，冷却速率为2V /min,冷却至200°C，最终得到钕铁硼磁体Nd29Dy3.5A10.5BL0Cu0.^o1.0Fe^o
[0053]本实施例中的烧结过程曲线，结果如图1所示，图1为本发明实施例1制备钕铁硼磁体的烧结曲线图。
[0054]对上述步骤得到的钕铁硼磁体使用XJ-63型金相显微镜进行观察，结果如图3所示，图3为本发明实施例1制备的钕铁硼磁体的金相微观组织图，从图3可以看出本实施例制备得到的钕铁硼磁体晶粒显著致密化。
[0055]对上述步骤得到的钕铁硼磁体加工成D10mm*10mm的钕铁硼磁体产品，对磁性能以及磁体密度进行检测，实验结果参见表1，表1为比较例I制备的钕铁硼一次烧结体和实施例I制备的钕铁硼磁体性能和密度数据对比。[0056]表1比较例I制备的钕铁硼一次烧结体和实施例1制备的钕铁硼磁体性能和密度数据对比
[0057]
【权利要求】
1.一种钕铁硼磁体的烧结方法，包括以下步骤: A)将制备钕铁硼磁体的原料经过第一次烧结后，得到一次烧结体； B)在真空或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第二次烧结后，得到钕铁硼磁体。
2.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述一次烧结体的密度小于等于7.4g/cm2。
3.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述步骤B)具体为: BI)在真空条件或保护气体的条件下，将步骤A)得到的一次烧结体进行第一次升温烧制，然后进行第一次恒温后，再次进行第二次升温烧制，第二次恒温后，最后冷却后得到烧结中间体； B2)将上述烧结中间体进行回火处理后，得到钕铁硼磁体。
4.根据权利要求3所述的烧结方法，其特征在于，所述第一次升温的温度为1000?1100。。。
5.根据权利要求3所述的烧结方法，其特征在于，所述第二次升温的温度比第一次烧结的温度低10?50°C。
6.根据权利要求3所述的烧结方法，其特征在于，所述第一次升温的速率为4?12°C/min ;所述第二次升温的速率为3?10°C /min。
7.根据权利要求3所述的烧结方法，其特征在于，所述第一次恒温的时间为2?6小时；所述第二次恒温的时间为3?6小时。
8.根据权利要求3所述的烧结方法，其特征在于，所述步骤B2)具体为: 在真空条件或保护气体的条件下，将上述步骤BI)得到的烧结中间体进行第三次升温烧制，第三次恒温后，再次进行冷却后，得到钕铁硼磁体。
9.根据权利要求8所述的烧结方法，其特征在于，所述第三次升温的温度为400?650°C，所述第三次升温的速率为4?12°C /min，所述第三次恒温的时间为3?6小时。
10.一种钕铁硼磁体，其特征在于，由制备钕铁硼磁体的原料依次经过两次烧结得到。
【文档编号】B22F3/10GK103971919SQ201410217229
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】陈芳芳 申请人:北京京磁强磁材料有限公司