本发明涉及一种稀土永磁制备工艺，尤其涉及一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺，属于稀土磁性材料制备技术领域。
背景技术：
稀土永磁的运用，已经从简单的喇叭、玩具、箱包扣等运用中提升到手机、新能源汽车、伺服电机等高端领域。而手机、新能源汽车、伺服电机，尤其是手机中的运用，要求磁钢产品规格小、磁性能高。目前，高端手机中的磁钢均使用烧结钕铁硼性能中最高的牌号，但手机等高端产业的快速进步，对磁性能的要求还在不断的提高。随着生产工艺的进步，传统的烧结钕铁硼等稀土永磁材料的剩磁已经基本达到了批量生产的极限，仅靠配方的调整已经很难达到磁性能大幅提高的效果。对此，急需研发一种提高稀土永磁材料磁性能的制备工艺，通过生产工艺的改进达到磁性能提高的效果，从而提高高性能稀土永磁的稳定性，更好的满足高端运用领域的需要。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种不增加配方成本的前提下提高磁体的磁性能，尤其是高性能磁性提高的稀土永磁制备工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺，主要包括配料、熔炼、浇注、氢碎、气流磨制粉、磁场取向与压制成型、烧结和回火，所述气流磨制粉得到的粉料粒度为1.5-4μm，其中粉料集中度D90/D10比值为4-5。
本发明中粉料集中度D90/D10指粉料中90％的最大粒度与10％的粉料最大粒度值的比值，D90/D10比值越小，粉料的一致性越好。
本发明控制粉料粒度以及粉料集中度D90/D10比值为4-5，粉料的粒度越集中，烧结毛坯的晶界相和主相越一致，磁体的烧结温度相对低、磁体的内部密度相对均衡、一致性高、磁体的富钕相分布均衡，这更有利于提高磁体的矫顽力，即提高磁体的耐高温性能。
作为优选，所述配料时选取的原料均为99.9％以上的高纯原料或纯原料，减少杂质的带入。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述气流磨制粉在防氧化气体保护下进行。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述熔炼采用真空度小于1Pa的超高真空加热熔炼。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述浇注得到的甩片冷却时采用铜辊急冷。
作为优选，所述铜辊经过表面抛光处理，铜辊的冷却水温度为0-20℃。
作为优选，所述浇注得到的甩片的厚度在0.15～0.3mm之间，甩片的柱状晶均匀分布、无α铁和非晶态，甩片氧含量低于100ppm。
合金成分及其微观组织的最优化是高性能化烧结钕铁硼永磁的关键，所以本发明不仅在材料配料过程中采用高纯原料或纯原料，尽量减少杂质的引入。同时，浇注得到的甩片冷却时经过铜辊急冷，以得到柱状晶排列细密整齐、无α铁和非晶态的甩片。另外，随着甩片厚度的降低，自由面和贴辊面之间的温度梯度减小，甩片内部的组织非常精细均匀，平均片状晶晶粒的厚度为2.5-3.0μm，富Nd相均匀的分布在主相晶粒之间，α铁枝晶的析出被完全抑制。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述磁场取向与压制成型时采用合金模具生产，模具在紧贴压机的取向面采用高纯铁材料，在其它面采用非导磁材料，模具取向面两旁镶嵌非导磁合金薄片。从而可以提高压机的磁场取向场的均衡度，确保磁体各方向取向均匀完全。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述磁场取向与压制成型过程中采用氧含量0～1000ppm的控氧工艺。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述烧结过程中采用碳纤维烧结盆。因为烧结钕铁硼成型后密度较低，生坯相对软，碳纤维烧结盆自身不会变形，可以保证磁体不会因为烧结盆变形而导致烧结过程后磁体变形。另外，碳纤维有一定的孔隙，可以保证烧结钕铁硼高温烧结过程中所携带的抗氧化剂及其它气氛散发出去，不影响磁体。而现有技术中经常使用的铁烧结盆易变形弯曲、外界的不良气氛易影响盒内的磁体性能，无法达到碳纤维烧结盆的效果，无法通过生产工艺的改进达到磁性能提高的效果。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述烧结过程中真空度小于4.2*10-2Pa，烧结的温度为1000～1100℃，烧结的时间为4-6h。
在上述的一种提高磁性能的稀土永磁制备工艺中，所述回火包括一次回火和二次回火，所述一次回火的温度为850-950℃，时间为1-3h；所述二次回火的温度为450-550℃，时间为2-5h。
本发明提高磁性能的稀土永磁制备工艺采用的粉末冶金法，包括的所有步骤是一个系统工程，环环相扣，每个步骤都要为下个步骤打下基础，一旦一个步骤没有达到要求，制成的磁体的磁性能就不能得到有效提高，甚至制成的磁体为废品。本发明通过控制每一步骤的工艺条件，包括合金成分与微观组织控制、控氧、晶粒细化控制、磁场取向控制、烧结以及回火的控制，使磁体的磁性能得以提高。
与现有技术相比，本发明在不增加配方成本的前提下，通过生产工艺的改进达到磁性能提高的效果，从而提高高性能稀土永磁的稳定性，更好的满足高端运用领域的需要。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
使用本发明工艺与传统工艺生产N48产品：
配料：
熔炼、浇注：首先对真空熔炼炉的铜辊进行表面抛光，然后将各种99.9％高纯原材料按配方重量要求直接混合后装入真空速凝熔炼炉中，将真空速凝熔炼炉抽真空到低于0.1Pa时，开始加温熔炼，待炉内料发红时，充入氩气，并升高温，熔炼温度1440℃，直至原材料完全融化，精炼10分钟后进行浇注，浇注时铜辊的冷却水温度为10℃然后关闭电源，待甩片低于80℃时出炉，甩片平均厚度为0.25mm。
氢碎：将甩片放置于氢碎炉中，通入氢气，待甩片完全吸氢后升温至550～600℃、6～9小时进行脱氢，脱氢后的粉料冷却到60℃以下时出炉。
气流磨制粉：将脱氢完成后的粉料加入0.1％的保护剂混合搅拌1小时，放入氧含量为小于10ppm的高纯氮气保护气流磨进行制粉，控制粉料平均粒度(激光粒度测试仪)在1.5～4μm之间，D90/D10在4～5之间。将磨该批粉料在高纯氮气保护下在不锈钢瓶中混合，混料时添加0.1％汽油：0.05％保护剂进行2h搅拌，保证混料均匀。其中，保护剂由含给电子基团的有机物、硼酸酯和汽油组成，含给电子基团的有机物占保护剂总体积的30％，硼酸酯占保护剂总体积的20％，汽油占保护剂总体积的50％。
磁场取向与压制成型：搅拌好的粉料按规定重量称重，放入氮气保护封闭压机中，采用合金模具生产，模具在紧贴压机的取向面采用高纯铁材料，在其它面采用非导磁材料，模具取向面两旁镶嵌非导磁合金薄片，控制氧含量0～500ppm，在40mm气隙2T磁场中取向两次，然后再压制，退磁后真空封装，再将真空封装的生坯进行等静压150～200Mpa，保压1～3分钟后取出。
烧结：将生坯在氮气保护，氧含量0～300ppm手套箱剥油后装入碳纤维烧结盆中，放入烧结炉中在真空度小于4.2*10-2Pa、温度为1055℃下烧结5小时，在900℃一次回火2h，500℃回火3小时后取出，烧结钕铁硼磁体工序完成。
按以上工序和传统工艺生产的N48烧结钕铁硼磁体，表面磨光后，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能为：
通过本发明生产工艺，产品的剩磁提高0.017T，大大提高了产品尤其是高性能产品的性能。
实施例2：
使用本发明工艺与传统工艺生产45H产品：
配料：
熔炼：首先对真空熔炼炉的铜辊进行表面抛光，然后将各种99.9％以上高纯原材料按配方重量要求直接混合后装入真空速凝熔炼炉中，将真空速凝熔炼炉抽真空到低于0.1Pa时，开始加温熔炼，待炉内料发红时，充入氩气，并升高温，熔炼温度1450℃，直至原材料完全融化，精炼10分钟后进行浇注，浇注时铜辊的冷却水温度为10℃然后关闭电源，待甩片低于80℃时出炉，甩片平均厚度为0.24mm。
氢碎：将合金甩片放置于氢碎炉中，通入氢气，待产品完全吸氢后升温至550～600℃、6～9小时进行脱氢，脱氢后的粉料冷却到60℃以下时出炉。
气流磨制粉：将脱氢完成后的粉料加入0.1％的保护剂混合搅拌1.5小时，放入氧含量为小于20ppm的高纯氮气保护气流磨进行制粉，控制粉料平均粒度(激光粒度测试仪)在1.5～4μm之间，D90/D10在4～5之间。将磨该批粉料在高纯氮气保护下在不锈钢瓶中混合，混料时添加0.08％汽油：0.06％保护剂进行1h搅拌，保证混料均匀。其中，保护剂由含给电子基团的有机物、硼酸酯和汽油组成，含给电子基团的有机物占保护剂总体积的30％，硼酸酯占保护剂总体积的20％，汽油占保护剂总体积的50％。
磁场取向与压制成型：搅拌好的粉料按规定重量称重，放入氮气保护封闭压机中，采用合金模具生产，模具在紧贴压机的取向面采用高纯铁材料，在其它面采用非导磁材料，模具取向面两旁镶嵌非导磁合金薄片，控制氧含量0～600ppm，在40mm气隙2T磁场中取向两次，然后再压制，退磁后真空封装，再将真空封装的生坯进行等静压150～200Mpa，保压1～3分钟后取出。
烧结：将生坯在氮气保护，氧含量0～300ppm手套箱剥油后装入碳纤维烧结盆中，放入烧结炉中在真空度小于4.2*10-2Pa、温度为1060℃的烧结温度下烧结5小时，在900℃一次回火2h，520℃回火3小时后取出，烧结钕铁硼磁体工序完成。
按以上工序和传统工序生产的45H烧结钕铁硼磁体，表面磨光后，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能为：
通过以上同样配方不同生产工艺，本发明工艺产品的剩磁提高0.023T，大大提高了产品的性能。
实施例3：
使用本发明工艺与传统工艺生产42SH产品：
配料：
熔炼：首先对真空熔炼炉的铜辊进行表面抛光，然后将各种99.9％以上高纯原材料按配方重量要求直接混合后装入真空速凝熔炼炉中，将真空速凝熔炼炉抽真空到低于0.1Pa时，开始加温熔炼，待炉内料发红时，充入氩气，并升高温，熔炼温度1455℃，直至原材料完全融化，精炼10分钟后进行浇注，浇注时铜辊的冷却水温度为8℃然后关闭电源，待甩片低于80℃时出炉，甩片平均厚度为0.26mm。
氢碎：将合金甩片放置于氢碎炉中，通入氢气，待产品完全吸氢后升温至520～600℃、6～9小时进行脱氢，脱氢后的粉料冷却到60℃以下时出炉。
气流磨制粉：将脱氢完成后的粉料加入0.1％的保护剂混合搅拌1.5小时，放入氧含量为小于25ppm的高纯氮气保护气流磨进行制粉，控制粉料平均粒度(激光粒度测试仪)在1.5～4μm之间，D90/D10在4～5之间。将磨该批粉料在高纯氮气保护下在不锈钢瓶中混合，混料时添加0.1％汽油：0.05％保护剂进行1.5h搅拌，保证混料均匀。其中，保护剂由含给电子基团的有机物、硼酸酯和汽油组成，含给电子基团的有机物占保护剂总体积的30％，硼酸酯占保护剂总体积的20％，汽油占保护剂总体积的50％。
磁场取向与压制成型：搅拌好的粉料按规定重量称重，放入氮气保护封闭压机中，采用合金模具生产，模具在紧贴压机的取向面采用高纯铁材料，在其它面采用非导磁材料，模具取向面两旁镶嵌非导磁合金薄片，控制氧含量0～700ppm，在40mm气隙2T磁场中取向两次，然后再压制，退磁后真空封装，再将真空封装的生坯进行等静压150～200Mpa，保压1～3分钟后取出。
烧结：将生坯在氮气保护，氧含量0～300ppm手套箱剥油后装入碳纤维烧结盆中，放入烧结炉中在真空度小于4.2*10-2Pa、温度为1055℃的烧结温度下烧结5小时，在900℃一次回火2h，520℃回火3小时后取出，烧结钕铁硼磁体工序完成。
按以上工序和传统工序生产的42SH烧结钕铁硼磁体，表面磨光后，按照GB/T3217永磁(硬磁)材料磁性试验方法规定进行检测，磁性能为：
通过以上同样配方不同生产工艺，本发明工艺生产的产品的剩磁提高0.021T，大大提高了产品的性能。
在上述实施例及其替换方案中，烧结温度还可以为1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1065℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃，时间还可以为4h、6h。
在上述实施例及其替换方案中，一次回火的温度还可以为850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃，时间还可以为1h、3h。
在上述实施例及其替换方案中，二次回火的温度还可以为450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、510℃、530℃、540℃、550℃，时间还可以为2h、4h、5h。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。