白云鄂博共伴生原矿混合稀土永磁材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用白云鄂博共伴生原矿混合稀±直接制备稀±永磁材料及其方法， 属于稀±永磁材料制备领域。
【背景技术】
[0002] 稀±永磁材料在国家安全、信息、能源、环保等领域是不可或缺的材料，中国是稀 ±永磁材料生产第一大国。据相关报告显示钦铁测永磁体在传统应用（扬声器、磁选、永磁 电机、VCM、MRI等)市场渗透率达50% W上，需求处于稳定增长期，年增长率在10%左右。中 国是世界稀±资源大国，包头白云鄂博矿稀±含量居世界首位，是最主要的稀±永磁原料 和产品生产基地，该矿是世界罕见的多金属共伴生矿床，具有贫、细、杂的特点，白云鄂博共 伴生原矿混合稀±中不仅含有错、钦、铜、铺，同时含有铜、铺等重稀±元素，稀±元素W共 伴生形态与铁共存，并发现错、钦、铜、铺稀±元素的矿相分布形貌一致。传统的稀±永磁体 消耗了大量的低丰度、资源紧缺错、钦、衫、铜、铺稀±元素，高丰度铜、铺元素未得到有效利 用而大量积压，造成稀±资源的利用不平衡。而且原有工艺没有考虑稀±元素的共伴生天 然配方属性，过分追求原料的纯度，在稀±采-选-分离提纯-冶炼过程中造成严重的生态 环境污染和资源浪费。
【发明内容】
[0003] 根据本发明的一方面，本发明提供一种直接利用白云鄂博共伴生原矿混合稀±制 备稀±永磁材料及其方法。
[0004] 根据本发明的另一方面，本发明在稀±永磁体中加入纳米辅合金颗粒，达到提高 磁体性能的同时，显著降低金属错钦使用量的目的。
[0005] -种由白云鄂博共伴生原矿混合稀±制成的稀±永磁体，其特征在于，所述稀± 永磁体的成分如下式所示；MM,化人8,其中，2《X《2. 5,11《y《14,0《Z《0. 6，MM为 白云鄂博共伴生原矿混合稀±，化为铁元素，A为纳米辅合金，包括炯、？1'、41、化元素中一 种或几种，B为测元素。
[0006] 优选的是，所述白云鄂博共伴生原矿混合稀±天然组成成分W重量百分比计包括 如下稀±成分；La: 10%-30%、Ce: 20%-60%、Pr: 5%-10%、Nd: 5%-15%、Sm: 0-0. 05%、Gd: 0-0. 04〇/〇、 化：0-0. 01%、Dy:0-0. 01%、Y:0-0. 01〇/〇。
[0007] 依据本发明，白云鄂博共伴生原矿混合稀±金属是通过对白云鄂博矿采用新型选 矿方法一X英光栋选，根据需要进行分离提纯，直接冶炼而得，其中白云鄂博共伴生原矿 混合稀±金属包含如表1所示的天然组成成分。需要特别指出的是，本发明所用的原料白 云鄂博共伴生原矿混合稀±中不仅含有错、钦、铜、铺，同时还含有铜、铺等重稀±元素，稀 ±元素W共伴生形态与铁共存，并发现错、钦、铜、铺稀±元素的矿相分布形貌一致，稀±元 素的共伴生天然配方属性对提高材料的综合性能起到至关重要的作用。
[0008] 表1.白云鄂博共伴生原矿混合稀±组成成分
【主权项】
1. 一种由白云鄂博共伴生原矿混合稀±制成的稀±永磁体，其特征在于，所述稀±永 磁体的成分如下式所示；MM,化入8,其中，2《X《2. 5,11《y《14,0《Z《0. 6，MM为白 云鄂博共伴生原矿混合稀±，化为铁元素，A为纳米辅合金，包括炯、？1'、41、化元素中一种 或几种，B为测元素。
2. 根据权利要求1所述的稀±永磁体，其特征在于，所述白云鄂博共伴生原矿混合稀 ±天然组成成分W重量百分比计包括如下稀±成分；La: 10%-30%、Ce: 20%-60%、Pr: 5%-10%、 Nd:5%-15%、Sm:0-0. 05%、Gd:0-0. 04%、化：0-0. 01%、Dy:0-0. 01%、Y:0-0. 01〇/〇。
3. -种权利要求1-2任一项所述的稀±永磁体的制备方法，其特征在于，先直接利用 白云鄂博共伴生原矿混合稀±匪制备MM,化yB粉末，然后与纳米辅合金颗粒混合制备成 MMyFeyA是稀±永磁材料，其中，A为纳米辅合金，包括Nd、Pr、A1、化元素中一种或几种。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，具备如下步骤： (1) 原料处理；对原料进行表面处理，将准备好的原料用机械方法去除表面氧化层，其 中所述原料包括白云鄂博共伴生原矿混合稀±匪； (2) 配料；将步骤（1)处理后的原料按照一定比例混合配料；在配制过程中，先将金属 表面的氧化物及杂质除去； (3) 冶炼；将配料在真空感应炉中进行烙炼成MMy化yB铸锭；或将配料在真空感应速凝 炉中制成厚度在0. 1-lmm之间的MM,化yB合金薄片，控制其形成柱状晶； (4) 制粉；采用氨爆、气流磨粉，将MM,FeyB合金磨制成2. 5~5微米大小的细粉； (5) 混粉；将纳米辅合金颗粒添加到已制备好的MMy化yB粉末中，在真空环境中混合均 匀； (6) 压型；将步骤（5)混合制成的粉末在磁场中压成一定的形状，压强3T/cm2,磁场H〉 15000奧斯特； (7) 烧结；在真空度高于1(T中a的真空环境中，将由步骤（6)得到的压逐放置在热处理 炉中进行烧结，所述烧结工艺为；先由室温加热至560~63(TC下保温1. 5~2. 5小时，然后升 温至860~930°C下保温2. 5~3. 5小时，之后升温至1050~106(TC下保温1. 5~2. 5小时，最后 随炉冷却至室温后取出； (8) 后期热处理；在真空度高于1(T中a的真空环境中，将步骤（7)得到的烧结体由室温 升高至870-89(TC，保温80-240分钟，之后降温至室温，然后再将温度升高至470-56(TC，保 温80-240分钟后，再降温至室温； (9) 磁场热处理；将经步骤（8)后期热处理后的磁体放置在磁场强度为1. 5-15T的热处 理炉在真空环境中1000~llOOC温度范围内进行回火。
5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，具备如下步骤： (1) 配料；配备按重量百分比计为；MM ;26-50%，化；49. 5-72%，B ;0. 5-2%的主合金原 料，其中，MM为白云鄂博共伴生原矿混合稀± ; (2) 快浑；将（1)中的主合金原料烙炼快浑，将主合金原料加热至1200~125(TC后W 10-80m/s的浑速进行快浑，喷嘴为圆形或细长的小孔，喷嘴距离冷却親2mm-10mm，所得快 浑带在300-100(TC下真空热处理1分钟-2小时； (3) 制粉；将（2)中的主合金快浑带球磨0. 5-4小时后得到MMyFeyB主合金粉末；将 辅合金原料Pr、化1、Pr化1、Pr化、Nd化和A1化经氨爆、气流磨、高能球磨后，磨制成粒径为 10-500nm的纳米辅合金颗粒或经蒸发冷凝法制成粒径为10-500nm的纳米辅合金颗粒，辅 合金原料Pr化、Nd化和A1化中化的质量百分比均为1%-90% ; (4) 混粉；将（3)中主合金粉末与纳米辅合金颗粒混合后得到混合粉体，其中，纳米辅 合金颗粒的混粉比例为质量百分比0-8% ; (5) 热压；将（4)中的混合粉体进行热压，所述热压工艺为；热压过程为真空环境，真 空度高于1〇-中a,热压温度500-80(TC，热压压力100-500MPa，升温速率10-8(TC /min ;热 压过程中，待磁体温度达到预设热压温度后保压1. 5~2. 5分钟，所得热压磁体的密度为 7-7. 60g/cm3; (6) 热变形：将（5)中的热压磁体进行热变形，所述热变形工艺为：热变形过程为真空 环境，真空度高于10可a,热变形温度850-105(TC，热变形压力700-1000MPa，热变形速率为 12-15mm/s，升温速率10-8(TC /min ;热变形过程中，待磁体所受压力达到预设热变形压力 后保压40~60s ;所得热变形磁体的密度为7-7. 68g/cm3。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述纳米辅合金颗粒的粒径为 10nm-500nm。
【专利摘要】本发明涉及一种由白云鄂博共伴生原矿混合稀土制成的稀土永磁体及其制备方法，所述稀土永磁体的成分如下式所示：MMxFeyAzB，2≤x≤2.5，11≤y≤14，0≤z≤0.6，MM为白云鄂博共伴生原矿混合稀土，A为纳米辅合金，包括Nd、Pr、Al、Cu元素中一种或几种。所述稀土永磁体可利用粉末冶金工艺、快淬-热压热变形工艺实现。本发明提出利用白云鄂博原矿混合稀土开发出新型资源节约稀土永磁体替代传统的稀土永磁体，具备价格低廉、减少环境污染的优点，所得磁体的磁能积范围在20~40MGOe，能够很好地填补铁氧体、SmCo稀土永磁体的适用范围空白。
【IPC分类】H01F1-053, H01F41-02, H01F1-08, B22F3-16
【公开号】CN104637643
【申请号】CN201510097712
【发明人】张雪峰, 李永峰, 刘艳丽, 李柱柏, 马强, 杜晓红, 王高峰, 赵增茹, 赵倩, 慕利娟
【申请人】内蒙古科技大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月5日