一种钕铁硼磁体及制备方法和钕铁硼磁体相框与流程

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种烧结钕铁硼磁体及钕铁硼磁材相框。

背景技术：

随着社会的发展，磁铁的应用也越来越广泛，从高科技产品到最简单的包装磁。目前稀土磁体被广泛的应用于许多领域，如近期的具有机械头脑的行走机器人，稀土钕铁硼磁体制成的磁性相框，磁性冰箱贴等用于人们生活的方方面面。如何提高Br和Hcj成了钕铁硼磁体发展趋势。由于钕铁硼磁体的特性，Br和Hcj两者是相互制约的，磁体内禀矫顽力Hcj得到提高，磁体的剩磁Br就要降低；若提高磁体的剩磁Br，则磁体内禀矫顽力Hcj就要受到影响，因此在使用过程中需要将这两者进行很好的平衡，从而达到较为满意的钕铁硼磁体。

例如中国专利CN102592770A公开了一种烧结NdFeB磁体及其制造方法，其成分的组成为：Nd和Pr：27.3～27.8wt％、Tb：1.0～1.8wt％、Al：0.1～0.4wt％、Cu：0.08～0.14wt％、Co：0～2wt％、Ga：0～0.14wt％、B：0.93～1.0wt％，其余为Fe；且所述磁体的(BH)max＞47MGOe，Hcj＞16kOe。该烧结NdFeB磁体的制造方法包括如下步骤：配料；真空感应速凝炉熔炼，得到甩带合金薄片；将甩带合金薄片氢化破碎，然后在气流磨中制成微粉；将得到的微粉进行混粉；将混好的微粉压型成毛坯；等静压后放入真空烧结炉进行烧结；烧结完成后进行二次时效，得到所述磁体。此发明中通过调整钕铁硼的配方和烧结的改进，增大剩磁Br和内禀矫顽力Hcj，但在烧结过程中通过真空烧结炉中进行烧结升温是一次性升温烧结，这样的后果会使得钕铁硼加热过快，导致磁化不均匀。例如中国专利CN104952580A公布了一种本发明耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr10～15％、Nd18～21％、Ho 3～5％、F0.5～0.8％、Ni0.5～2.0％、Mn0.1～0.2％、Cu0.1～0.35％、Al0.1～0.5％、B0.6～1.2％，余量为Fe，并采用分段微波烧结工艺制备。该发明采用了分段微波烧结，但没有进行回火处理，因此该钕铁硼磁体的剩磁Br和内禀矫顽力Hcj不高。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的磁化不匀、剩磁和内禀矫顽力不高的问题，本发明提供了一种烧结钕铁硼磁体及钕铁硼磁材相框。

本发明提供了一种钕铁硼磁体，所述磁体配料成分的组成为Nd：28-32％、Nb：2.7～2.9％、Co：2.8～4％、Zr：0.23～0.32％、Er：10～15％、Ti：0.1～0.3％、B：1.4～2.1％、Tm₂O₃：2.8～4％、己二酰肼ADH：3～3.5％，余量为Fe。由于Tm₂O₃的加入可以使得钕铁硼磁体有更优异的磁特性；己二酰肼ADH的加入提高了钕铁硼磁体有抗氧化性能。

进一步的，所述磁体配料成分的组成为Nd：30％、Nb：2.8％、Co：3.5％、Zr：0.3％、Er：13％、Ti：0.2％、B：1.8％、Tm₂O₃：3.3％、己二酰肼ADH：3.25％，余量为Fe。

一种所述的钕铁硼磁体的制备方法，该钕铁硼磁体的制备步骤包括：配料-熔炼-氢碎-成形-烧结，所述熔炼将原料放入熔炼炉中进行熔炼；所述氢碎是利用钕铁硼的吸氢特性，采用氢碎机进行氢碎工序；所述成形是采用等静压成形；所述烧结方法包含梯度升温、梯度降温步骤、第一次回火和第二次回火；其顺序为梯度升温-梯度降温步骤-第一次回火-第二次回火；所述梯度升温步骤如下：首先进行第一梯度升温，升温时间为0.5-0.8小时，炉温上升至400-450℃，保温时间为0.8-1.2小时；然后进行第二梯度升温，升温时间为0.8-1.2小时，炉温至800-820℃，保温时间为1.2-1.5小时；随后进行第三梯度升温，升温时间为1.8-2.1小时，炉温至1000-1160℃，保温时间为1.5-1.8小时；最后进行第四梯度升温，升温时间为2.1-2.5小时，炉温至1330-1380℃，保温时间为1.8-2.1小时；所述梯度降温步骤如下：首先进行第一梯度降温，降温时间为0.3-0.5小时，炉温400-420℃，保温时间为0.2-0.3小时；最后进行第二梯度降温，降温时间为0.2-0.3小时，炉温低于150℃，得到致密性和内禀矫顽力高的钕铁硼磁体。

进一步的，所述第一次回火温度设定于温度为900-1100℃，空冷至炉温。

进一步的，所述第二次回火温度设定于1300-1400℃，空冷至炉温。

一种所述钕铁硼磁体制作的磁性相框，所述磁性相框结构包括透明板、挡板、相框、照片和背板；所述透明板安装在相框里；所述挡板设于透明板和背板中间位置，所述照片设于挡板的正面；所述磁性相框中还包括钕铁硼磁体块、钕铁硼磁体薄片和手动拨件；所述相框由左侧挡板、底板、右侧挡板、面板、背板和直角件组成，所述左侧挡板、底板和右侧挡板首尾相连形成U型框架，在U型框架的正面粘贴面板，U型框架的反面粘贴背板；所述直角件通过转动件与面板相连；所述钕铁硼磁体框设于背板正面的中间位置；所述钕铁硼磁体薄片设于直角件的斜边；所述手动拨件设于右侧挡板外侧的下方位置。

进一步的，所述转动件安装在直角件的斜边处；转动件将直角件的斜边分为斜边a和斜边b，直角件已转动件为支点进行前后翻转。

进一步的，所述面板的上方设有两段凹槽；面板的第一段凹槽III的曲率半径与直角件斜边a的转动半径一致。

进一步的，所述手动拨件的形状为V形，手动拨件的底部通过螺钉b与右侧挡板相连，手动拨件以螺钉b为圆心转动。

进一步的，所述右侧挡板靠近手动拨件与钕铁硼磁体块连接处开有滑动槽；所述滑槽为手动拨件带动钕铁硼磁体块的转动行程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中通过烧结方法可以使得钕铁硼磁体磁化更加均匀；

(2)采用梯度升温进行烧结，使得本发明磁体晶粒分布更加均匀，富钕边界相更加狭窄；

(3)采用二次回火，使得本发明钕铁硼磁体有更高的剩磁Br和内禀矫顽力Hcj；

(4)本发明中使用钕铁硼磁体制作的磁性相框其使用寿命更长；

(5)磁性相框中直角件的存在，可以更加便捷地更换相片；

(6)磁性相框中手动拨件的存在，对相框从刚性表面拿取更加省力、方便。

附图说明

图1是钕铁硼磁体的制备流程图；

图2是磁性相框侧面剖视图；

图3是磁性相框侧面示意图；

图4是直角件示意图；

图5是磁性相框面板示意图；

图6是磁性相框整体示意图。

结合附图在其上标记：

1-面板，2-手动拨件，3-钕铁硼磁体块，4-螺钉a，5-螺钉b，6-滑槽，7-照片，8-直角件，9-转动件，10-凹槽I，11-凹槽II，12-凹槽III，13-透明板，14-方孔，15-左侧挡板，16-右侧挡板，17-背板，31-钕铁硼磁体薄片，81-斜边a，82-斜边b。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施方式披露了一种烧结钕铁硼磁体及钕铁硼磁材相框。

一种烧结钕铁硼磁体磁体，所述磁体成分的组成为Nd：28-32％、Nb：2.7～2.9％、Co：2.8～4％、Zr：0.23～0.32％、Er：10～15％、Ti：0.1～0.3％、B：1.4～2.1％、Tm₂O₃：2.8～4％、己二酰肼ADH：3～3.5％，余量为Fe。优选的，钕铁硼磁体成分组成为：Nd：30％、Nb：2.8％、Co：3.5％、Zr：0.3％、Er：13％、Ti：0.2％、B：1.8％、Tm₂O₃：3.3％、己二酰肼ADH：3.25％，余量为Fe。钕铁硼磁体的制备方法包括配料-熔炼-成形-烧结；所述钕铁硼磁体制备步骤为：首先进行配料，配料中由于Tm₂O₃的加入可以使得钕铁硼磁体有更优异的磁特性；己二酰肼ADH的加入提高了钕铁硼磁体有抗氧化性能。将按事先配比好的原料放入熔炼炉中进行熔炼,由于稀土在熔炼过程中会发较多，因此配好的原料中稀土的实际配料比设定的配料多出0.5倍，保证熔炼后的磁体中的稀土含量符合配方要求。原料放入熔炼炉后开始进行抽真空，真空计达到0时关闭预抽阀和罗茨泵，此时关闭真空计，开启充气阀，对熔炼炉中进行充氩，直至压力表的压力为0.05Mpa，关闭充气阀停止充氩，打开主电源和控制电源进行熔炼。精炼后静置2分钟开始铸锭，待熔炼炉中的温度降至80℃时，进行手动放气，出炉，完成熔炼过程。熔炼后进行氢破碎。氢碎原理：利用稀土金属间化合物的吸氢特性，将钕铁硼合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂，从而使薄片变为粗粉。将熔炼后的铸锭放入氢碎炉中，将氮气导入氢碎炉中进行正压简陋，检漏后排气至大气压，进行抽真空负压检漏，当满足工艺要求时导入氢气，让合金进行吸氢，吸氢后对合金粉进行除氢，先抽气至40mba以下时，系统自动通电升温，边升温边抽真空，一般升温40分钟。温度达到设定温度时，保温1-3小时，真空度达到工艺卡要求时，脱氢完成。进行粗粉搅拌，搅拌后进行气流磨得到细粉。氢碎工序之后进入成形工序，本实施例中成形工序采用等静压成形，待压制产品装进设备后，产品受到各向均等的超高压介质作用，使产品密度增加。成形结束后，进入烧结工序。

优选的，所述烧结工序中采用的烧结炉为微波真空烧结炉。微波烧结技术的关键是微波加热，其原理是物质在微波作用下发生电子极化、原子极化、界面极化、偶极转向极化等方式，将微波的电磁能转化为热能。可显着降低烧结温度，大幅度可达500℃；大幅降低能耗，节能高达7O一9O％；缩短烧结时间，可达5O％以上；显着提高组织致密度、细化晶粒、改善材料性能。

所述烧结工序包含梯度升温和梯度降温步骤；所述烧结方法包含梯度升温、梯度降温步骤、第一次回火和第二次回火；其顺序为梯度升温-梯度降温步骤-第一次回火-第二次回火；所述梯度升温步骤如下：首先进行第一梯度升温，升温时间为0.5-0.8小时，炉温上升至425℃，保温时间为0.8-1.2小时；然后进行第二梯度升温，升温时间为0.8-1.2小时，炉温至800-820℃，保温时间为1.2-1.5小时；随后进行第三梯度升温，升温时间为1.8-2.1小时，炉温至1000-1160℃，保温时间为1.5-1.8小时；最后进行第四梯度升温，升温时间为2.1-2.5小时，炉温至1330-1380℃，保温时间为1.8-2.1小时；这样升温的目的是钕铁硼磁体的可以细化晶粒。所述梯度降温步骤如下：首先进行第一梯度降温，降温时间为0.3-0.5小时，炉温400-420℃，保温时间为0.2-0.3小时；最后进行第二梯度降温，降温时间为0.2-0.3小时，炉温低于150℃，得到致密性和内禀矫顽力高的钕铁硼磁体。

由于此时的钕铁硼永磁合金的磁性能较低，因此需要对其进行回火处理，而二次回火处理相对于一次回火处理可获得更好的磁性能。当钕铁硼永磁合金在比较高的温度下回火时，例如在900℃回火时，短时间内在晶界交隅处的富Nd相变成液相，然后在600℃回火时，会发生共晶反应，液相数量减少，并且成分也会发生改变。如果能使富Nd液相成分优化至接近三元共晶温度时的Nd含量，则可获得有利于高矫顽力的显微组织，在本发明中二次回火的温度，所述第一次回火设定于温度为900-1100℃，空冷至炉温；所述第二次回火温度设定于1300-1400℃，空冷至炉温。

优选的，所述梯度升温步骤如下：第一梯度升温加热时间为0.6小时，炉温上升至436℃，保温时间为1小时；第二梯度升温加热时间为1小时，炉温至815℃，保温时间为1.3小时；第三梯度升温加热时间为2小时，炉温至1080℃，保温时间为1.7小时；第四梯度升温加热时间为2.3小时，炉温至1350℃，保温时间为2小时；所述梯度降温步骤如下：第一梯度降温冷却时间为0.4小时，炉温413℃，保温时间为0.23小时；第二梯度降温冷却时间为0.2小时，炉温低于150℃。所述第一次回火设定于温度为960℃，空冷至炉温；所述第二次回火温度设定于1350℃，空冷至炉温。对实施例1中烧结方法下出炉的钕铁硼磁体进行剩磁Br、内禀矫顽力Hcj、矫顽力Hcb、最大磁能积(BH)max的检测。

本实施方式中还披露了一种采用钕铁硼制作的磁性相框。如图1至图4所示，所述磁性相框结构包括透明板13、挡板、相框、照片7和背板17；所述透明板13安装在相框里；所述挡板设于透明板13和背板17中间位置，所述照片7设于挡板的正面。所述相框由左侧挡板15、底板、右侧挡板16、面板1、背板17和直角件8组成，所述左侧挡板15、底板和右侧挡板16首尾相连形成U型框架，在U型框架的正面粘贴面板1，U型框架的反面粘贴背板17；所述直角件8通过转动件9与面板1相连；所述转动件9安装在直角件8的斜边处，转动件9将直角件8的斜边分为斜边a81和斜边b82，直角件8已转动件9为支点进行前后翻转，该设计的目的是方便在使用过程中对照片7的替换；所述面板1中间位置设有透明板13，用于放置透明板13；所述面板1的上方设有两段凹槽；面板1的第一段凹槽III12的曲率半径与直角件8的斜边a81的转动半径一致，所述凹槽III12的弧长决定了直角件8的翻转角度，第二段凹槽II11用于安装转动件9；所述磁性相框中还包括钕铁硼磁体块3、钕铁硼磁体薄片31和手动拨件2；由于磁性相框中的磁体采用的是新配方和工艺下制备的钕铁硼磁体，因此该磁性相框的使用寿命更长。所述钕铁硼磁体框设于背板17正面的中间位置；所述钕铁硼磁体薄片31设于直角件8的斜边b82；所述手动拨件2设于右侧挡板16外侧的下方位置；所述手动拨件2的形状为V形，中间以弧线过渡；手动拨件2的左侧端部为手拨位置，靠近面板(1)位置的正面；手动拨件2底部通过螺钉b5与右侧挡板16相连，手动拨件2以螺钉b5为圆心转动，手动拨件2的右侧端部位置与钕铁硼磁体块33通过螺钉a4连接；所述右侧挡板16靠近手动拨件2与钕铁硼磁体块3连接处开有滑动槽6，所述滑槽6为手动拨件2带动钕铁硼磁体块3的转动行程，该手动拨件2的设计方便了人们对于磁性相框的更换。

所述磁性相框的工作原理如下：

当照片7放入磁性相框中时，将直角件8与背板17分开，通过转动件9进行翻转，翻转的角度由面板1凹槽III12的弧长决定，此时可以将照片7放入相框中，置于挡板正面。此时扣上直角件8，由于直角件8d的斜边b82上贴有钕铁硼磁体薄片31，因此可以与背板17进行贴合。由于磁性相框的背板17上安装有钕铁硼磁体块3，因此可以将磁性相框贴于刚性表面，当需要更换磁性相框中的照片7时，只需要将直角件8进行翻转即可更换，使用方便。若是需要对磁性相框进行位置的更换，只需要对手动拨件2进行拨动，手动拨件2会带动钕铁硼磁体块3在滑槽6中移动，将钕铁硼磁体块3带离背板17表面，此时磁性相框即可从刚性表面拿离。

实施例2

本实施方式披露了一种钕铁硼磁体，与实施例1不同之处在于：所述磁体成分的组成为Nd：28％、Nb：2.7％、Co：2.8％、Zr：0.23％、Er：10％、Ti：0.1％、B：1.4％、Tm₂O₃：2.8％、己二酰肼ADH：3％，余量为Fe。所述梯度升温步骤如下：首先进行第一梯度升温，升温时间为0.5小时，炉温上升至400℃，保温时间为0.8小时；然后进行第二梯度升温，升温时间为0.8小时，炉温至800℃，保温时间为1.2小时；再次进行第三梯度升温，升温时间为1.8小时，炉温至1000℃，保温时间为1.5小时；最后进行第四梯度升温，升温时间为2.1小时，炉温至1330℃，保温时间为1.8小时；所述梯度降温步骤如下：首先进行第一梯度降温，降温时间为0.3小时，炉温400℃，保温时间为0.2小时；最后进行第二梯度降温，降温时间为0.2小时，炉温低于150℃。所述第一次回火设定于温度为900℃，空冷至炉温；所述第二次回火温度设定于1300℃，空冷至炉温。对实施例2中烧结方法下出炉的钕铁硼磁体进行剩磁Br、内禀矫顽力Hcj、矫顽力Hcb、最大磁能积(BH)max的检测。

实施例3

本实施方式披露了一种钕铁硼磁体，与实施例1不同之处在于：所述磁体成分的组成为Nd：32％、Nb：2.9％、Co：4％、Zr：0.32％、Er：15％、Ti：0.3％、B：2.1％、Tm₂O₃：4％、己二酰肼ADH：3.5％，余量为Fe。所述梯度升温步骤如下：首先进行第一梯度升温，升温时间为0.8小时，炉温上升至450℃，保温时间为1.2小时；随后进行第二梯度升温，升温时间为1.2小时，炉温至820℃，保温时间为1.5小时；再次进行第三梯度升温，升温时间为2.1小时，炉温至1160℃，保温时间为1.8小时；最后进行第四梯度升温，升温时间为2.5小时，炉温至1380℃，保温时间为2.1小时；所述梯度降温步骤如下：首先进行第一梯度降温，降温时间为0.5小时，炉温420℃，保温时间为0.3小时；最后进行第二梯度降温，降温时间为0.3小时，炉温低于150℃。所述第一次回火设定于温度为1100℃，空冷至炉温；所述第二次回火温度设定于1400℃，空冷至炉温。对实施例3中烧结方法下出炉的钕铁硼磁体进行剩磁Br、内禀矫顽力Hcj、矫顽力Hcb、最大磁能积(BH)max的检测。

表1为测试系数对照表

通过表1对三个实施例可知，在实施例1的情况下钕铁硼磁体的剩磁、内禀矫顽力、矫顽力、最大磁能积之间相互平衡，可以很好的应用于所述的磁性相框产品中。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。