一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法与流程

本发明属于磁体制备技术领域，尤其涉及一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法。

背景技术：

硬磁体即永磁体，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。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。20世纪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。

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。

随着空调、电动汽车等相关领域的发展，对钕铁硼磁体的需求越来越高，对其性能要求显著提高。在磁体中加入稀土元素是提高磁性能的一种主要手段，近年来，在开发高性能磁体的同时，客户对成本的控制也越来越严格，但重稀土的价格不断上涨，而各种重稀土资源都是一些不可再生的稀缺资源，因此，降低烧结钕铁硼的重稀土用量尤为重要。目前在不降低材料性能的情况下，晶界扩散是降低重稀土含量的一种方法，但是晶界扩散方法一方面需要的设备和人力的投入较大，且在各种晶界扩散的过程中也会造成重稀土资源的浪费，另外晶界扩散对磁体的尺寸和形状有明显的限制，并不能适用于所有的磁体。

因此，如何在无重稀土加入的情况下，有效的稳定钕铁硼磁体的磁性能，已成为业内具有前瞻性的钕铁硼磁体生产厂商和一线研究人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法，采用本发明提供的制备方法，在不添加任何重稀土的情况下，能够稳定磁体材料的磁性能，特别是剩磁不发生降低的情况，而且还能显著的提高钕铁硼磁体的矫顽力。

本发明提供了一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：

1)将钕铁硼磁体原料进行速凝甩带后，得到钕铁硼甩带片；

2)将上述步骤得到的钕铁硼甩带片经过氢爆处理，得到氢爆后粗粉；

3)将上述步骤得到的氢爆后粗粉经过机械破碎，再加入添加剂进行混合后，得到混粗粉；

4)将上述步骤得到的混粗粉经过无氧气流磨研磨后，得到钕铁硼细粉；

5)将上述步骤得到的钕铁硼细粉加入润滑剂进行再次混合后，得到混细粉；

6)将上述步骤得到的混细粉经过钝化后，再经过取向压制和等静压处理后，得到钕铁硼压坯；

7)将上述步骤得到的钕铁硼压坯经过低温长时间烧结后，再进行回火后，得到钕铁硼磁体；

所述低温长时间烧结的烧结温度为1010～1030℃；所述低温长时间烧结的时间为10～15h。

优选的，所述钕铁硼磁体原料，按质量百分比组成包括：Pr-Nd：31.5％～33.5％；B：0.85％～0.9％；Al：0.6％～0.7％；Cu：0.2％～0.6％；Co：1.0％～1.5％；Ga：0.4％～0.6％；Zr：0.15％～0.3％；余量为Fe。

优选的，所述钕铁硼甩带片的平均厚度小于等于0.3mm；所述钕铁硼甩带片的柱状晶尺寸为3.8～4.2μm。

优选的，所述氢爆处理中，所述吸氢的压力为0.08～0.15Mpa；

所述脱氢的温度为490～510℃。

优选的，所述添加剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙和聚乙二醇辛烷中的一种或多种；所述添加剂的加入量为0.03％～0.05％；

所述混合的混合时间为90～150min；

所述润滑剂包括甲酯类和/或醇类；所述润滑剂的加入量占钕铁硼细粉质量的比值为0.1％～0.3％；

所述再次混合的混合时间为150～210min。

优选的，所述无氧气流磨为在保护性气体的条件下，进行气流磨；

所述气流磨的研磨气体压力为0.4～0.5MPa；

所述气流磨的分级轮转速为4800～4950rpm；

所述钕铁硼细粉的平均粒度为2.5～2.7μm。

优选的，所述钝化的时间为20～30h；

所述取向压制的氧含量为小于等于0.5％；所述取向压制的磁场强度为1.2～1.8T；

所述等静压处理的压力为150～250Mpa；

所述压坯密度为3.6～3.8g/cm³。

优选的，所述低温长时间烧结的具体步骤为：

A)在真空或保护性气体的条件下，将钕铁硼压坯依次经过脱脂烧制、第一次脱气烧制和第二次脱气烧制后，得到初段烧结中间体；

B)将上述步骤得到的初段烧结中间体，进行第一阶段升温恒温烧制后，得到一段烧结中间体；

C)将上述步骤得到的一段烧结中间体，进行第二阶段升温恒温烧制后，得到二段烧结中间体；

D)将上述步骤得到的二段烧结中间体，进行第三阶段降温后，得到三段烧结中间体；

E)将上述步骤得到的三段烧结中间体，进行第四阶段升温恒温烧制。

优选的，所述回火包括一级回火和二级回火；

所述一级回火的温度为850～950℃；所述一级回火的时间为4～5h；

所述二级回火的温度为480～520℃；所述二级回火的时间为3～4h。

优选的，所述二级回火之前还包括中间回火；

所述中间回火的温度为(二级回火的温度+15℃)；

所述中间回火的时间为1.5～2.5h。

本发明提供了一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤，首先将钕铁硼磁体原料进行速凝甩带后，得到钕铁硼甩带片；然后将上述步骤得到的钕铁硼甩带片经过氢爆处理，得到氢爆后粗粉；再将上述步骤得到的氢爆后粗粉经过机械破碎，再加入添加剂进行混合后，得到混粗粉；随后将上述步骤得到的混粗粉经过无氧气流磨研磨后，得到钕铁硼细粉；再将上述步骤得到的钕铁硼细粉加入润滑剂进行再次混合后，得到混细粉；之后将上述步骤得到的混细粉经过钝化后，再经过取向压制和等静压处理后，得到钕铁硼压坯；最后将上述步骤得到的钕铁硼压坯经过低温长时间烧结后，再进行回火后，得到钕铁硼磁体；所述低温长时间烧结的烧结温度为1010～1030℃；所述低温长时间烧结的时间为10～15h。与现有技术相比，本发明针对钕铁硼磁体在不含重稀土或低含量重稀土时，存在的磁性能降低的问题，以及晶界扩散的方法存在的缺陷等，本发明在无重稀土配方的情况下，采用成本较低，控制较为简单的晶粒细化方法，通过制备全过程的优化细化，着力控制磁体的C和O的含量，进一步优化烧结的温度和时间，降低了磁体主晶相的晶粒尺寸。因而在不添加任何重稀土的情况下，保证材料剩磁不降低的情况下，显著提高了合金的矫顽力。实验结果表明，本发明提供的钕铁硼磁体的晶粒尺寸较小，平均晶粒尺寸4.5～5.5μm，钕铁硼磁体的剩磁达到13kGs以上，矫顽力达到21kOe以上。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的钕铁硼磁体的金相微观组织图；

图2为本发明实施例1制备的钕铁硼磁体的磁性能曲线图。

具体实施方式

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。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

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或烧结钕铁硼磁体领域使用的常规纯度。

本发明提供了一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：

1)将钕铁硼磁体原料进行速凝甩带后，得到钕铁硼甩带片；

2)将上述步骤得到的钕铁硼甩带片经过氢爆处理，得到氢爆后粗粉；

3)将上述步骤得到的氢爆后粗粉经过机械破碎，再加入添加剂进行混合后，得到混粗粉；

4)将上述步骤得到的混粗粉经过无氧气流磨研磨后，得到钕铁硼细粉；

5)将上述步骤得到的钕铁硼细粉加入润滑剂进行再次混合后，得到混细粉；

6)将上述步骤得到的混细粉经过钝化后，再经过取向压制和等静压处理后，得到钕铁硼压坯；

7)将上述步骤得到的钕铁硼压坯经过低温长时间烧结后，再进行回火后，得到钕铁硼磁体；

所述低温长时间烧结的烧结温度为1010～1030℃；所述低温长时间烧结的时间为10～15h。

本发明首先将钕铁硼磁体原料进行速凝甩带后，得到钕铁硼甩带片。

本发明对所述钕铁硼磁体原料的具体组成没有特别限制，以本领域技术人员熟知的不含有重稀土的钕铁硼磁体原料组成即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述稀土含量的重量百分比优选控制在31.5％～33.5％之间，B含量优选在0.85％～0.9％之间，Al含量优选在0.6％～0.7％之间，Cu含量优选在0.2％～0.6％之间，Co含量优选在1％～1.5％之间，Ga含量优选在0.4％～0.6％之间，Zr含量优选在0.15％～0.3％之间，其余为Fe；即Pr-Nd的质量百分比含量优选为31.5％～33.5％，更优选为31.75％～33.25％，更优选为32％～33％，最优选为32.25％～32.75％；B的质量百分比含量优选为0.85％～0.9％，更优选为0.86％～0.89％，最优选为0.87％～0.88％；Al的质量百分比含量优选为0.6％～0.7％，更优选为0.62％～0.68％，最优选为0.64％～0.66％；所述Cu的质量百分比含量优选为0.2％～0.6％，更优选为0.3％～0.5％，最优选为0.35％～0.45％；所述Co的质量百分比含量优选为1％～1.5％，更优选为1.1％～1.4％，最优选为1.2％～1.3％；所述Ga的质量百分比含量优选为0.4％～0.6％，更优选为0.45％～0.55％，最优选为0.47％～0.53％；所述Zr的质量百分比含量优选为0.15％～0.3％，更优选为0.18％～0.27％，最优选为0.21％～0.24％。

本发明对所述速凝甩带的具体条件和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的速凝甩带的具体条件和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，以细化晶粒为优选方案。本发明所述速凝甩带后的钕铁硼甩带片的要求没有特别限制，以本领域技术人员熟知的速凝甩带片的参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述钕铁硼甩带片的厚度优选为小于等于0.3mm，更优选为0.1～0.3mm，更优选为0.12～0.25mm，最优选为0.15～0.2mm；本发明所述钕铁硼甩带片的柱状晶尺寸优选为3.8～4.2μm，更优选为3.9～4.1μm，最优选为4.0μm。本发明对所述速凝甩带的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的速凝甩带的设备即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明所述速凝甩带的设备优选为真空速凝甩带炉。

本发明然后将上述步骤得到的钕铁硼甩带片经过氢爆处理，得到氢爆后粗粉。

本发明对所述氢爆处理的具体条件和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的氢爆破碎的具体条件和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述氢爆处理过程中，所述吸氢的压力优选为0.08～0.15MPa，更优选为0.09～0.14MPa，最优选为0.10～0.13MPa；饱和吸氢后，所述氢爆处理的脱氢温度优选为490～510℃，更优选为495～505℃，最优选为497～503℃，具体可以为500℃。

本发明再将上述步骤得到的氢爆后粗粉经过机械破碎，再加入添加剂进行混合后，得到混粗粉。

本发明对所述机械破碎的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的机械破碎条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，以细化晶粒为优选方案。本发明对所述添加剂及其加入量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体混合用添加剂及其加入量即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述添加剂优选包括硬脂酸锌、硬脂酸钙和聚乙二醇辛烷中的一种或多种，更优选为硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙二醇辛烷，最优选为硬脂酸锌；所述添加剂的加入量优选为0.03％～0.05％，更优选为0.035％～0.045％，最优选为0.037％～0.043％。

本发明对所述混合的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述混合的时间优选为90～150min，更优选为100～140min，最优选为110～130min，具体可以为120min。本发明对所述混合的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体混合设备即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明所述混合的设备优选为三维混粉机。

本发明随后将上述步骤得到的混粗粉经过无氧气流磨研磨后，得到钕铁硼细粉。

本发明对所述无氧气流磨研磨的具体过程和条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的气流磨过程，在加氧量为0的情况下，在保护性气体的条件下进行即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述无氧气流磨的研磨气体压力优选为0.4～0.5MPa，更优选为0.42～0.48MPa，最优选为0.44～0.46MPa；所述气流磨的分级轮转速优选为4800～4950rpm，更优选为4825～4925rpm，最优选为4850～4900rpm；本发明所述保护性气体优选为氮气或惰性气体，更优选为氮气或氩气，最优选为氩气。

本发明对所述钕铁硼细粉的粒度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体原料细粉的粒度即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述钕铁硼细粉的粒度优选为2.5～2.7μm，更优选为2.55～2.65μm，最优选为2.57～2.63μm。

本发明再将上述步骤得到的钕铁硼细粉加入润滑剂进行再次混合后，得到混细粉。

本发明对所述润滑剂及其加入量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体混合用润滑剂及其加入量即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述润滑剂优选包括甲酯类和/或醇类，更优选为甲酯类或醇类，最优选为甲酯类；所述润滑剂的加入量占钕铁硼细粉质量的比值优选为0.1％～0.3％，更优选为0.15％～0.25％，最优选为0.18％～0.22％。

本发明对所述再次混合的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述再次混合的时间优选为150～210min，更优选为160～200min，最优选为170～190min，具体可以为180min。本发明对所述再次混合的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体混合设备即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明所述混合的设备优选为V型混粉机。

本发明之后将上述步骤得到的混细粉经过钝化后，再经过取向压制和等静压处理后，得到钕铁硼压坯。

本发明对所述钝化的条件没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述钝化的时间优选为20～30h，更优选为22～28h，最优选为24～26h，具体可以为24h。

本发明对所述取向压制的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的取向压制条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述取向压制的磁场强度优选为1.2～1.8T，更优选为1.3～1.6T，最优选为1.4～1.5T；所述取向压制的氧含量优选为小于等于0.5％，更优选为0.1％～0.4％，最优选为0.2％～0.3％。

本发明为提高压制的效果，所述取向压制后还包括等静压处理步骤；本发明对所述等静压处理的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体的等静压处理的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述等静压处理的压力优选为150～250MPa，更优选为170～230MPa，最优选为190～210MPa。

本发明对所述钕铁硼压坯的密度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼压坯的密度即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述钕铁硼压坯的密度优选为3.6～3.8g/cm³，更优选为3.65～3.75g/cm³，最优选为3.67～3.72g/cm³。

本发明最后将上述步骤得到的钕铁硼压坯经过低温长时间烧结后，再进行回火后，得到钕铁硼磁体。

本发明所述低温长时间烧结的烧结温度优选为1010～1030℃，更优选为1015～1025℃，最优选为1018～1023℃；所述低温长时间烧结的时间优选为10～15h，更优选为11～14h，最优选为12～13h。

本发明对所述低温长时间烧结的具体步骤没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体烧结的具体步骤即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述低温长时间烧结优选为分段烧结，具体步骤更优选为：

A)在真空或保护性气体的条件下，将钕铁硼压坯依次经过脱脂烧制、第一次脱气烧制和第二次脱气烧制后，得到初段烧结中间体；

B)将上述步骤得到的初段烧结中间体，进行第一阶段升温恒温烧制后，得到一段烧结中间体；

C)将上述步骤得到的一段烧结中间体，进行第二阶段升温恒温烧制后，得到二段烧结中间体；

D)将上述步骤得到的二段烧结中间体，进行第三阶段降温后，得到三段烧结中间体；

E)将上述步骤得到的三段烧结中间体，进行第四阶段升温恒温烧制。

当本发明所述低温长时间烧结具体按上述步骤进行时，所述低温长时间烧结的时间优选按照每一步的时间进行累加。

本发明首先在真空或保护性气体的条件下，将钕铁硼压坯经过初级阶段阶梯升温烧制后，得到初段烧结中间体。

本发明对所述钕铁硼压坯的烧结没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体的烧结概念即可，本发明优选为液相烧结或固相烧结，更优选为液相烧结，更优选为将钕铁硼压坯疏松摆放于料舟中在烧结设备中进行烧制。

本发明对所述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，本发明优选为真空烧结炉。本发明对所述烧结的设备内的温度均匀性没有特别限制，以本领域技术人员熟知的温度均与性即可，本发明所述真空烧结炉的炉温均匀性优选为±5℃，更优选为±4℃，最优选为±3℃；本发明所述真空烧结炉的压升率优选小于等于0.6Pa/h，更优选小于等于0.5Pa/h，最优选小于等于0.4Pa/h。

本发明对所述真空或保护性气体的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规生产过程即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本发明更优选为真空；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，本发明所述真空的压力优选为小于等于0.5Pa，更优选为0.01～0.45Pa，更优选为0.1～0.4Pa，最优选为0.25～0.35Pa。本发明所述保护性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。

本发明对所述分段烧结过程中的烧制曲线没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本发明所述分段烧结过程优选包括初级阶段烧结(或称为预烧结，即包括脱脂烧制、第一次脱气烧制和第二次脱气烧制)、第一段烧结、第二段烧结、第三段烧结和第四段烧结，基于本领域公知常识，初级阶段烧结可以算作烧结过程的阶段，那么本发明所述分段烧结过程为五段烧结，也可以不算做烧结过程的阶段，那么本发明所述分段烧结过程则为四段烧结。

本发明依次包括脱脂烧制(脱脂平台，此阶段能将压坯中以物理吸附的大部分脂类以气体形式排除)、第一次脱气烧制(第一脱气平台，进一步充分排除物理吸附的气体，另外富钕相开始液化)和第二次脱气烧制(第二脱气平台，充分的排除化学吸附的气体，使富钕相充分液化，毛坯急剧收缩)。

本发明对所述脱脂烧制过程的具体条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体烧结过程中脱脂过程的具体条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述脱脂平台温度，即脱脂烧制的恒温温度优选为200～300℃，更优选为220～280℃，最优选为240～260℃；所述脱脂烧制的升温速率优选为5～6℃/min，更优选为5.2～5.8℃/min，最优选为5.4～5.6℃/min；所述脱脂烧制的恒温时间优选为1～2h，更优选为1.2～1.8h，最优选为1.4～1.6h。

本发明对所述第一次脱气烧制的具体条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体烧结过程中脱气过程的具体条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第一脱气平台温度，即第一次脱气烧制的温度优选为500～700℃，更优选为550～650℃，最优选为575～625℃；所述第一次脱气烧制的升温速率优选为5～6℃/min，更优选为5.2～5.8℃/min，最优选为5.4～5.6℃/min；所述第一次脱气烧制的恒温时间优选为2～3h，更优选为2.2～2.8h，最优选为2.4～2.6h。

本发明对所述第二次脱气烧制的具体条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体烧结过程中脱气过程的具体条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第二脱气平台温度，即第二次脱气烧制的温度优选为800～900℃，更优选为820～880℃，最优选为840～860℃；所述第二次脱气烧制的升温速率优选为4～5℃/min，更优选为4.2～4.8℃/min，最优选为4.4～4.6℃/min；所述第二次脱气烧制的恒温时间优选为3～5h，更优选为3.5～4.5h，最优选为3.8～4.2h。

本发明然后将上述步骤得到的初段烧结中间体，进行第一阶段升温恒温烧制后，得到一段烧结中间体。

本发明对所述第一阶段升温恒温烧制的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第一阶段升温恒温烧制的升温速率优选为2～3℃/min，更优选为2.2～2.8℃/min，最优选为2.4～2.6℃/min。本发明对所述第一阶段升温恒温烧制的恒温温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第一阶段升温恒温烧制的恒温温度优选为(烧结温度-20℃)，即低于烧结温度20℃，即980～1080℃，更优选为985～1085℃，最优选为990～1090℃。本发明对所述第一阶段升温恒温烧制的恒温时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第一阶段升温恒温烧制的恒温时间优选为0～1h，更优选为≤1h，最优选为0.1～0.8h。

本发明在进入烧结温度平台前设置第一个预烧结平台，可促进炉内所有位置的毛坯到温的一致性，使所有的毛坯烧结更加均匀。

本发明再将上述步骤得到的一段烧结中间体，进行第二阶段升温恒温烧制后，得到二段烧结中间体。

本发明对所述第二阶段升温恒温烧制的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第二阶段升温恒温烧制的升温速率优选为2～3℃/min，更优选为2.2～2.8℃/min，最优选为2.4～2.6℃/min。本发明对所述第二阶段升温恒温烧制的恒温温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第二阶段升温恒温烧制的恒温温度优选为烧结温度，即1000～1100℃，更优选为1020～1080℃，最优选为1040～1060℃。本发明对所述第二阶段升温恒温烧制的恒温时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第二阶段升温恒温烧制的恒温时间优选为3～6h，更优选为3.5～5.5h，最优选为4～5h。

本发明在烧结温度(T1)下保温，对毛坯进行进一步的预烧结，此保温平台下毛坯扩散致密化阶段基本完成，毛坯收缩基本完成，但组织结构还未达到理想状况。

本发明随后将上述步骤得到的二段烧结中间体，进行第三阶段降温后，得到三段烧结中间体。

本发明对所述第三阶段降温的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明所述第三阶段降温的降温方式优选为自然冷却，更优选为随炉自然冷却。本发明对所述第三阶段降温的降温后的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第三阶段降温的降温后的温度优选为700～800℃，更优选为720～780℃，最优选为740～760℃。

本发明最后将上述步骤得到的三段烧结中间体，进行第四阶段升温恒温烧制。

本发明对所述第四阶段升温恒温烧制的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第四阶段升温恒温烧制的升温速率优选为5～7℃/min，更优选为5.5～6.5℃/min，最优选为5.7～6.3℃/min。本发明对所述第四阶段升温恒温烧制的恒温温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第四阶段升温恒温烧制的恒温温度优选为烧结温度～(烧结温度+20℃)，即1010～1050℃，更优选为1015～1045℃，更优选为1020～1040℃，最优选为1025～1035℃。本发明对所述第四阶段升温恒温烧制的恒温时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、装载量、氧含量和生坯尺寸等进行选择或调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述第三阶段升温恒温烧制的恒温时间优选为5～8h，更优选为5.5～7.5h，最优选为6～7h。

本发明在第二阶段升温恒温烧制后，将毛坯降温后不经过保温再直接升温到T1℃～(T1+20)℃进行第四阶段升温恒温烧制，一方面在于避免长时间在烧结温度下保温会出现异常晶粒长大或平均晶粒尺寸过大，另一方面再次在T1℃～(T1+20)℃保温可促进毛坯进一步扩散致密化，使毛坯充分收缩，组织结构达到理想状态，防止烧结温度或烧结时间不足而造成的毛坯欠烧，从而避免烧后毛坯方形度偏低。本发明上述整个步骤均优选在真空状态下进行，以保障毛坯不被氧化，要保持抽真空机组的机械泵和罗茨泵在运行状态。

本发明对所述第四阶段升温恒温烧制后，即烧结后的工艺没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规步骤即可，本发明优选为冷却步骤；本发明对所述冷却步骤的具体工艺没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产过程、装炉量、产品的具体尺寸以及产品性能进行选择性调节，本发明为提高钕铁硼磁体压坯的烧制效果和钕铁硼磁体的磁性能，本发明优选在氮气或惰性气体的条件下进行冷却，更优选为在氮气或惰性气体的条件下风冷，更具体为在氩气的条件下风冷至100℃以下；本发明对所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冷却速率即可，本领域技术人员可以根据烧结炉的实际生产过程、装炉量和产品尺寸进行相应的调节，本发明所述冷却的速率为0.1～0.5℃/min，更优选为0.2～0.4℃/min，最优选为0.25～0.35℃/min。

本发明烧结结束后，优选还包括回火步骤；本发明对所述回火步骤的具体过程没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体回火的具体过程即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述回火优选包括一级回火和二级回火；所述一级回火的温度优选为850～950℃，更优选为870～930℃，最优选为890～910℃；所述一级回火的时间优选为4～5h，更优选为4.2～4.8h，最优选为4.4～4.6h。所述二级回火的温度优选为480～520℃，更优选为490～510℃，最优选为495～505℃；所述二级回火的时间优选为3～4h，更优选为3.2～3.8h，最优选为3.4～3.6h。本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述二级回火之前还包括中间回火；所述中间回火的温度优选为(二级回火的温度+15℃)，即495～535℃，更优选为500～530℃，最优选为510～520℃；所述中间回火的时间优选为1.5～2.5h，更优选为1.7～2.3h，最优选为1.9～2.1h。

本发明对上述回火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磁体回火过程的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明为进一步细化晶粒，提高产品的磁性能，所述回火过程优选在真空条件下进行，所述回火过程的升温速率优选为5～7℃/min，更优选为5.5～6.5℃/min，最优选为5.7～6.3℃/min；所述回火过程中的冷却方式优选为充氩气冷却。

本发明经过上述步骤制备得到了不含重稀土的钕铁硼磁体，本发明采用了特定的无重稀土配方，通过在甩带过程中就严格控制柱状晶尺寸，再从气流磨制粉过程中提高分级轮转速，控制合金粉末粒度，同时在整个制备工艺中严格控制粉末与氧的接触，减少粉末润滑剂的使用量，从而控制磁体的C，O含量，最后通过在烧结过程中采用低温烧结或分段烧结结合特定的回火工艺，严格控制晶粒尺寸，制备出晶粒尺寸小，C，O含量低的高性能烧结钕铁硼。本方法的主要原理在于不使用重稀土的前提下，一方面降低磁体的碳和氧的含量从而减少对稀土元素的消耗，另一方面通过钕铁硼晶粒细化的原理，降低磁体晶粒尺寸，由于钕铁硼的有效退磁因子N_eff随晶粒尺寸的增加而增加，因此，磁体的矫顽力随晶粒的减小而增大。实验结果表明，本发明提供的钕铁硼磁体的晶粒尺寸较小，平均晶粒尺寸4.5～5.5μm，钕铁硼磁体的剩磁达到13kGs以上，矫顽力达到21kOe以上。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

按照PrNd含量的重量百分比为32.5％，B含量为0.88％，Al含量为0.66，Cu含量为0.15％，Co含量为1.2％，Ga含量为0.5％，Zr含量在0.2％，其余为Fe配方配料，采用速凝甩带工艺，将配料制成平均厚度＜0.3mm，柱状晶尺寸3.8～4.2μm之间的甩带片。

采用氢爆工艺将甩片破碎，氢爆吸氢压力为0.098Mpa，直至吸氢达到饱和后进行脱氢，脱气温度为500℃。

然后将氢爆后的粗粉进行进一步的机械破碎，添加0.035％固体润滑剂后用三维混粉机混粉120min。混完的粗粉进行气流磨制粉，气流磨分级轮调到4900rpm，气流磨的加氧量为0ppm，研磨气体压力0.45Mpa，粉末的平均粒度为2.66μm。向经气流磨制备的细粉添加0.15％的液体润滑剂后用V形混粉机混粉180min。

上述的粉末经过24h的钝化期后用全密封式自动压机压制成方块压坯，压制过程中控制压机氧含量为0.5％以下，压机取向电流为1.5T，压坯密度约为3.6g/cm³。将压制后的毛坯封装后进行等静压处理，等静压压力为200Mpa。

将压坯置于真空烧结炉里进行热处理，待真空烧结炉中真空度达到0.3Pa时开始升温，升温速率5～7℃/min，经过250℃，650℃，850℃保温平台后在1030℃烧结保温12h后冷却，烧后毛坯经过900℃*4.5h一级回火，在480℃下保温3h进行二级回火处理。在全程过程中要严格控制磁体氧含量，最终磁体氧含量控制在600～800ppm之间。

对本发明实施例1制备的磁体不含重稀土的钕铁硼磁体进行金相观察，结果参见图1，图1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1可以看出实施例1制备得到的钕铁硼磁体晶粒尺寸较小，平均晶粒尺寸为5.21μm。

对本发明实施例1制备的磁体不含重稀土的钕铁硼磁体进行磁性能及C，O含量检测，参见表1，表1为本发明实施例制备的不含重稀土的钕铁硼磁体与常规含有重稀土的磁体的磁性能及C，O含量对照表。

实施例2

按照PrNd含量的重量百分比为32.5％，B含量为0.88％，Al含量为0.66，Cu含量为0.15％，Co含量为1.2％，Ga含量为0.5％，Zr含量在0.2％，其余为Fe配方配料，采用速凝甩带工艺，将配料制成平均厚度＜0.3mm，柱状晶尺寸3.8～4.2μm之间的甩带片。

采用氢爆工艺将甩片破碎，氢爆吸氢压力为0.098Mpa，直至吸氢达到饱和后进行脱氢，脱气温度为500℃。

然后将氢爆后的粗粉进行进一步的机械破碎，添加0.035％固体润滑剂后用三维混粉机混粉120min。混完的粗粉进行气流磨制粉，气流磨分级轮调到4900rpm，气流磨的加氧量为0ppm，研磨气体压力0.45Mpa，粉末的平均粒度为2.66μm。向经气流磨制备的细粉添加0.15％的液体润滑剂后用V形混粉机混粉180min。

上述的粉末经过24h的钝化期后用全密封式自动压机压制成方块压坯，压制过程中控制压机氧含量为0.5％以下，压机取向电流为1.5T，压坯密度约为3.6g/cm³。将压制后的毛坯封装后进行等静压处理，等静压压力为200Mpa。

将钕铁硼压坯置于烧结炉中，抽真空后到0.3Pa以下开始加热升温，升温40min到250℃后保温150min，然后经过70min升温到650℃，在650℃保温80min，然后经过40min升温到850℃，在850℃保温250min，再进过60min升温到1010℃保温30min，然后经过10min升温到1030℃，在1030℃下保温5h。而后经过90min降温到700℃，再经过90min升温到1030℃，在1030℃下保温7h自然冷却到室温，得到烧结后的钕铁硼磁体毛坯。

经过烧结后的毛坯升温到900℃保温5h进行一级回火，冷却，然后升温到480℃保温3h进行二级回火，得到钕铁硼磁体。

在全程过程中要严格控制磁体氧含量，最终磁体氧含量控制在600～800ppm之间。

对本发明实施例2制备的磁体不含重稀土的钕铁硼磁体进行金相观察，结果参见图2，图2为本发明实施例2制备的钕铁硼磁体的金相微观组织图，从图2可以看出实施例2制备得到的钕铁硼磁体晶粒尺寸较小，平均晶粒尺寸为5.26μm。

对本发明实施例2制备的磁体不含重稀土的钕铁硼磁体进行磁性能及C，O含量检测，参见表1，表1为本发明实施例制备的不含重稀土的钕铁硼磁体与常规含有重稀土的磁体的磁性能及C，O含量对照表。

对比例1

按照PrNd含量的重量百分比为33.3％，B含量为1.04％，Al含量为1％，Cu含量为0.1％，Co含量为1％，Nb含量为0.2％，Zr含量为0.02％，其余为Fe配方配料，采用速凝甩带工艺制成甩带。

采用氢爆工艺将甩片破碎，氢爆吸氢压力为0.098Mpa，只至吸氢达到饱和后进行脱氢，脱气温度为580℃。

然后将氢爆后的粗粉进行进一步的机械破碎，添加500ppm固体润滑剂后用三维混粉机混粉120min。混完的粗粉进行气流磨制粉，气流磨分级轮调到4000rpm，气流磨的加氧量为300ppm左右，研磨气体压力0.45Mpa，粉末的平均粒度为3.2μm。向经气流磨制备的细粉添加0.15％的液体润滑剂后用V形混粉机混粉90min。

上述的粉末经过24h的钝化期后用全密封式自动压机压制成方块压坯，压制过程中控制压机氧含量为0.5％以下，压机取向电流为1.5T，压坯密度约为3.6g/cm³。将压制后的毛坯封装后进行等静压处理，等静压压力为200Mpa。

然后将压坯置于真空烧结炉里进行热处理，待真空烧结炉中真空度达到0.3Pa时开始升温，升温速率5～7℃/min，经过250℃，650℃，850℃保温平台后在1035℃烧结保温8h后冷却，烧后毛坯经过900℃*4.5h一级回火，在570℃下保温3h进行二级回火处理。磁体的磁性能及C，O含量见表1。

对比例2

按照PrNd含量的重量百分比为29.6％，Dy含量为2％，B含量为0.93％，Al含量为0.4％，Cu含量为0.45％，Co含量为1.2％，Ga含量为0.2％，Zr含量为0.4％，其余为Fe配方配料，采用速凝甩带工艺制成甩带。

采用氢爆工艺将甩片破碎，氢爆吸氢压力为0.098Mpa,只至吸氢达到饱和后进行脱氢，脱气温度为580℃。然后将氢爆后的粗粉进行进一步的机械破碎，添加350ppm固体润滑剂后用三维混粉机混粉120min。混完的粗粉进行气流磨制粉，气流磨分级轮调到4400rpm,气流磨的加氧量为0ppm左右，研磨气体压力0.45Mpa，粉末的平均粒度为2.9μm。向经气流磨制备的细粉添加0.15％的液体润滑剂后用V形混粉机混粉300min。

上述的粉末经过24h的钝化期后用全密封式自动压机压制成方块压坯，压制过程中控制压机氧含量为0.5％以下，压机取向电流为1.5T，压坯密度约为3.6g/cm³。

将压制后的毛坯封装后进行等静压处理，等静压压力为200Mpa。然后将压坯置于真空烧结炉里进行热处理，待真空烧结炉中真空度达到0.3Pa时开始升温，升温速率5～7℃/min，经过250℃，650℃，850℃保温平台后在1042℃烧结保温8h后冷却，烧后毛坯经过900℃*4.5h一级回火，在530℃下保温3h进行二级回火处理。磁体的磁性能及C，O含量见表1。

表1本发明实施例制备的不含重稀土的钕铁硼磁体与常规含有重稀土的磁体的磁性能及C，O含量对照表

上表为实施例和对比例性能数据，对比实施例和对比例1可以看到，虽然对比例1的稀土含量比实施例高，但由于实施例中我们严格控制磁体氧含量，减小氧对稀土的消耗，且实施例中气流磨制粉后平均粉末粒度比对比例小0.6μm，烧结中我们采用较低温度下烧结和分段烧结，细化了晶粒尺寸，使得矫顽力大大提高。

对比实施例与对比例2可以看到，虽然实施例中稀土含量较高，但剩磁基本没有降低，实施例采用完全无重稀土配方，而对比例2中采用2％Dy的配方，实施例磁体的矫顽力相比对比例2还要高，且两者C，O含量相差不大，两者主要区别在于气流磨制粉后粉末的平均粒度，以及烧结工艺的差别，由于实施例中采用更低的粉末粒度且在较低温度下烧结，磁体的晶粒尺寸较小，由于钕铁硼的有效退磁因子Neff随晶粒尺寸的增加而增加，因此，磁体的矫顽力随晶粒的减小而增大，利用此原理我们成功用无重稀土配方制备出比对比例2(使用2％的Dy配方)性能更高的42SH磁体。

以上对本发明提供的一种不含重稀土的钕铁硼磁体的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。