一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，磁性材料被广泛的应用于工业生产与居民生活中。磁性材 料可以实现磁能与电能的转化，进而实现电器设备的自动化和智能化，可以说，磁性材料与 信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。但在磁性材料得到广泛 应用的同时，对其性能也提出了更高的要求。
[0003] 自稀土永磁材料出现以后，永磁材料的性能有了质的飞跃，钐钴磁体以其优越的 矫顽力和热稳定性在高温磁体中得到较好的应用，但其原料在自然界中储量较少，造成价 格昂贵，限制其在民用领域的应用；钕铁硼磁体的原料资源储备充足，且以其较高的磁能积 在高性能磁体中独占鳌头，被誉为"磁王"，因而性价比较高，应用广泛，但其热稳定性较差， 耐腐蚀性差，也在一定程度上影响了其应用。
[0004] 烧结钕铁硼磁体是由主相、富硼相和富钕相组成的多相粉末合金，富钕相作为晶 界相包围着主相（主要集中在三角晶界处），富硼相也存在于晶界中，而各相化学成分的 差异就造成了化学电位各不相同，在湿热条件下易形成腐蚀电流，造成晶间腐蚀。另外，富 钕相的氧化腐蚀和吸氢粉化也是磁体腐蚀的最主要原因：一般而言，磁体置于常温、干燥的 环境中时，由于烧结过程中富Nd相中有大量单质Nd(化学稳定性差）的存在，极易发生氧 化反应产生Nd203，造成氧化腐蚀；而在较高温度、湿度条件下，富钕相的Nd易被氧化生成 Nd(OH) 3，同时产生H2，进而发生吸氢粉化，腐蚀更加严重。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供了一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法，有效地 提高了化学成分、微观组织和磁学性能的均匀性，耐腐蚀性得到显著提高，产品应用范围大 大增加。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现：
[0007] 设计一种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%、Ho3 ~5%、F0? 5 ~0? 8%、Ni0? 5 ~2. 0%、Mn0? 1 ~0? 2%、Cu0? 1 ~ 0.35%、A1 0.1 ~0.5%、B0.6 ~1.2%，余量为Fe。
[0008] 优选的，由以下质量百分比的成分组成：Pr12%、Nd20%、Ho4%、F0. 6%、Ni 1.8%、Mn0.15%、Cu0.12%、A1 0.1%、B0.95%，余量为Fe。
[0009] 设计一种上述耐腐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在〇. 〇5MPa氩气 保护下进行恪炼，待铁全溶入合金液后，静置2~5分钟，饶铸成锭；
[0011] (2)氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180~240ym的合金粉末，再进行脱氢 处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1~2ym;
[0012] (3)取磁成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成 型；
[0013] (4)微波烧结：将成型坯件进行微波分段烧结，氩气环境保护，首先在6KW烧结1. 5 小时，再在4KW烧结2小时，然后在4KW烧结2小时，随炉自然冷却，即得。
[0014] 本发明的积极有益效果：
[0015] 本发明在三元钕铁硼磁体的基础上，经过大量研宄，添加适量Pr代替部分Nd，提 高主相矫顽力；添加适量Cu、Al代替部分Fe;添加适量的Ni提高磁体的抗腐蚀能力；添加 一定量的Mn能有效抑制磁体在烧结过程中晶粒的长大。添加一定量的F，可吸收烧结过程 中残存的少量〇,与Ho共同形成局限在磁体三角晶界处的Ho-0-F，其少量存在可以在烧结 过程中提高晶粒均匀性，有效抑制主相晶粒的异向生长，从而保证了磁体的剩磁和矫顽力； 在这个基础上，稍多量Ho-0-F的形成又能结合相当量的氧，大大减少了氧化腐蚀和吸氢粉 化的现象，提高了磁体的耐腐蚀性。另外，本发明将成分优化与分段微波烧结工艺结合，有 效地提高了化学成分、微观组织和磁学性能的均匀性，并使富钕边界相的厚度极小，也就是 晶间腐蚀发生的空间极小，也显著地抑制了晶间腐蚀的进度，提高了产品质量。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例1所得钕铁硼磁体的断口二次电子像。
[0017] 图2为本发明实施例2所得钕铁硼磁体的断口二次电子像。
[0018] 图3为本发明实施例3所得钕铁硼磁体的断口二次电子像。
[0019] 图4为本发明实施例4所得钕铁硼磁体的断口二次电子像。
[0020] 图5为本发明实施例5所得钕铁硼磁体的断口二次电子像。
【具体实施方式】
[0021] 以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
[0022] 实施例1
[0023] -种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr12%、Nd20%、 Ho4%、F0?6%、Ni1. 8%、Mn0? 15%、Cu0? 12%、A1 0? 1%、B0? 95%，余量为Fe。制备 方法如下：
[0024] (1)备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0. 05MPa氩气 保护下进行熔炼，待铁全溶入合金液后，静置3分钟，浇铸成锭；当原材料中存在偶然杂质， 或者在制备过程中引入痕量的杂质时，不影响本发明的完成；F以配比中所需的金属氟化 物的形式添加；
[0025] (2)氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180~240ym的合金粉末，再进行脱氢 处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1~2ym;
[0026] (3)成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型；
[0027] (4)微波烧结：将成型坯件进行微波分段烧结，氩气环境保护，首先在6KW烧结1. 5 小时，再在4KW烧结2小时，然后在4KW烧结2小时，随炉自然冷却，即得。
[0028] 实施例2
[0029] 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr10%、Nd21%、 Ho5%、F0.5%、Ni2.0%、Mn0?l%、Cu0.35%、A10. 1%、B1.2%，余量为Fe。制备方 法与实施例1相同。
[0030] 实施例3
[0031] 设计一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr15%、Nd 18%、Ho3%、F0? 8%、Ni0?5%、Mn0? 2%、Cu0?1%、A10?5%、B0? 6%，余量为Fe。制 备方法与实施例1相同。
[0032] 实施例4
[0033] 设计一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr10%、Nd 18%、Ho3%、F0?5%、Ni0?5%、Mn0?l%、Cu0? 1%、A1 0? 1%、B0? 6%，余量为Fe。制 备方法与实施例1相同。
[0034] 实施例5
[0035] 设计一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Pr15%、Nd 21%、Ho5%、F0.8%、Ni2.0%、Mn0.2%、Cu0.35%、A1 0.5%、B1.2%，余量为Fe。 制备方法与实施例1相同。
[0036] 本发明对实施例1~5所得烧结钕铁硼磁体的断口进行二次电子像检测，见图 1~5,结果表明：本发明磁体晶粒分布均匀，无异常长大结晶，无氧化团聚物，形状规则、 致密，富钕边界相狭窄，尤其是实施例1，晶粒分布非常均匀，达到5~10ym，表面形状极 其规则、致密，富钕边界相非常狭窄，也就是晶间腐蚀空间极小。并对实施例1~5所得烧 结钕铁硼磁体进行高压加速实验（PCT)，以测试各磁体的腐蚀速度，测得在125°C、100% RH、0.25MPa条件下的结果如表1，该数据表明，所得各磁体在高温高压条件下均无明显 腐蚀现象，耐蚀性良好，尤其是实施例1，在24小时内完全没有腐蚀发生，在200h小时内 的腐蚀也可以忽略不计，这大大拓宽了钕铁硼磁体的应用范围。高压加速实验是一种常 用的评测钕铁硼磁体在高温潮湿环境中耐蚀性的方法[Filip0，E1-AzizAM，Hermann R，etal.materialsletters. 2001, 51:213；WilimanCJ,NarasimhanKSVLJAppl Phys.，1987, 61 (8) :3766]，在实验过程中，将磁体表面的腐蚀产物清除，测量磁体单位面积 的失重即可表征磁体的腐蚀速度。
[0037] 表1本发明钕铁硼磁体的PCT实验腐蚀失重结果（mg/cm2)
[0038]
[0039] 本发明还对实施例1~5所得烧结钕铁硼磁体进行了磁学性能检测，见表2,结果 表明：本发明钕铁硼磁体在提高耐腐蚀性能的同时，也保证了本身良好的磁性，使达到很好 的综合性能，显著拓宽其应用范围。
[0040] 表2本发明钕铁硼磁体的磁性测试结果
[0041]
[0042] 本发明并不局限于上述【具体实施方式】，本领域技术人员还可据此做出多种变化， 但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Pr 10-15%, Nd 18-21%, Ho 3-5%, F 0. 5-0. 8%, Ni 0.5-2.0%, Mn 0. 1-0. 2%, Cu 0. 1-0. 35%, Al 0? 1~0. 5%、B 0? 6~1. 2%，余量为 Fe。2. 根据权利要求1所述的耐腐蚀烧结钕铁硼磁体，其特征在于，由以下质量百分比 的成分组成：Pr 12%、Nd 20%、Ho 4%、F 0? 6%、Ni 1. 8%、Mn 0? 15%、Cu 0? 12%、Al 0? 1%、B 0. 95%，余量为Fe。3. -种权利要求1或2所述耐腐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： (1) 备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0. 〇5MPa氩气保护 下进行熔炼，待铁料全溶入合金液后，静置2~5分钟，浇铸成锭； (2) 氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180~240 ym的合金粉末，再进行脱氢处理； 然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1~2 y m ; (3) 取磁成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型； (4) 微波烧结：将成型坯件进行微波分段烧结，氩气环境保护，首先在6KW烧结1. 5小 时，再在4KW烧结2小时，然后在4KW烧结2小时后，随炉自然冷却，即得。
【专利摘要】本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法。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：Pr 10~15%、Nd 18~21%、Ho 3~5%、F 0.5~0.8%、Ni 0.5~2.0%、Mn 0.1~0.2%、Cu 0.1~0.35%、Al 0.1~0.5%、B 0.6~1.2%，余量为Fe，并采用分段微波烧结工艺制备，有效地提高了化学成分、微观组织和磁学性能的均匀性，耐腐蚀性得到显著提高，磁性产品应用范围大大增加。
【IPC分类】H01F1/057, H01F1/08, H01F41/02, B22F3/16
【公开号】CN104952580
【申请号】CN201510284717
【发明人】贺琦军
【申请人】宁波招宝磁业有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月29日