一种复合含有Gd和Mn的稀土磁铁的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁铁的制造技术领域，特别是涉及一种复合含有Gd和Mn的、具高方形 度和尚耐热性的超尚性能稀土磁铁。
【背景技术】
[0002] 在一般的认为中，添加一定量的Mn，对于烧结磁铁的制造过程来说，可以促进烧 结反应，在低温或者短时间内烧结，且由于烧结组织变得匀质化，退磁曲线的方形度有所提 高。但正如大家所知道的那样，Mn是钢铁材料，与P、S相同，容易向结晶晶界偏析，具体到 Nd-Fe-B磁铁，由于Mn向晶界的偏析导致磁铁矫顽力急剧下降的情形也被大家所认识。此 外，Mn的添加还会带来磁铁居里点、各向异性场等出现下降的问题。因此，在以往的常用磁 铁制造工程中，Mn的添加是不受欢迎的。
[0003] 近年来，作为考察磁铁稳定耐热性能的指标，对矫顽力、特别是退磁曲线的方形度 的要求逐渐提高，由此，做了许多降低氧含量的努力，氧含量在2000ppm以下的高性能磁体 的量产成为可能。在氧含量较低的磁铁中，Mn晶界偏析的情形并不容易发生，也就是说，Mn 主要往主相中扩散。但是，如果Mn扩散到主相中的话，居里温度会降低，导致耐热性、热减 磁性能变差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种复合含有Gd和Mn的稀土磁铁。 通过在原料中复合添加德热纳因子高的Gd和Mn，由于Mn的存在，Gd可以极均匀地分布在 磁铁中，从而克服Mn进入主相导致居里温度和磁各向异性同时降低的缺陷，提高居里温度 (Tc)、矫顽力和耐温性能，退磁曲线的方形度也有所提高。
[0005] 本发明提供的技术方式如下：
[0006] -种复合含有Gd和Mn的稀土磁铁，所述稀土磁铁含有R2Fe14B型主相，并包括如 下的原料成分：
[0007] R : 28wt %~33wt %，R为至少包括Nd和Gd的稀土元素，其中，Gd含量为0· 3wt %~ 5wt % ?
[0008] B :0· 8wt %~I. 3wt %，
[0009] Mn :0· 02wt %~0· 4wt %，
[0010] 以及余量为T和不可避免的杂质，所述T为主要包括Fe和18wt%以下的Co的元 素；
[0011] 所述稀土磁铁的氧含量在2000ppm以下。
[0012] 本发明中提及的稀土元素包括钇元素在内。
[0013] 本发明通过在原料中复合添加德热纳因子高的Gd和Mn，由于Mn的存在，Gd可以 极均匀地分布在磁铁中，从而克服Mn进入主相导致居里温度和磁各向异性同时降低的缺 陷，提高居里温度（Tc)、矫顽力和耐温性能，退磁曲线的方形度也有所提高。亦即，这样可以 充分发挥出添加 Mn的潜在能力。
[0014] 需要说明的是，本发明中，R :28wt%~33wt%、B :0· 8wt%~I. 3wt%的含量范围 为本行业的常规选择。
[0015] 在推荐的实施方式中，所述稀土磁铁的氧含量在1000 ppm以下。在氧含量1000 ppm 以下的磁铁中，Mn更容易向主相中扩散，导致耐热性、热减磁性能变差。
[0016] 在推荐的实施方式中，T包括2.0wt%以下的选自Zr、V、Mo、Zn、Ga、Nb、Sn、Sb、Hf、 Bi、Ni、Ti、Cr、Si、S或P中的至少一种元素、0· 8wt%以下的Cu、0. 8wt%以下的A1、以及余 量Fe。
[0017] 在推荐的实施方式中，所述稀土磁铁由如下的步骤制得：将所述稀土磁铁原料成 分的熔融液制备成稀土磁铁用合金的工序；将所述稀土磁铁用合金粗粉碎后再通过微粉碎 制成细粉的工序；将所述细粉用磁场成形法获得成形体，并在真空或惰性气体中对所述成 形体进行烧结，获得氧含量在2000ppm以下的烧结稀土磁铁的工序。
[0018] 通过向最近的低氧含量磁铁中添加 Mn之后，再进一步复合添加德热纳因子（De Gennes)高的Gd，能克服由于Mn进入主相，导致居里温度和磁各向异性两方同时降低的缺 陷，得到具有高耐热性的高性能磁铁。
[0019] 在氧含量小于2000ppm的低氧含量磁铁中，Mn优先向主相中扩散，但有微量Mn还 是向晶界中扩散。作为结果，可以防止晶界处的结晶粒生长，晶界处的非磁性化和非晶质 化，从而得到对磁铁来说最适的晶界相构造。也就是说，通过微量Mn的晶界偏析结果，使矫 顽力向上，方形度提高，耐热性也有改善。
[0020] 在推荐的实施方式中，所述稀土磁铁用合金是将原料合金熔融液用带材铸件法， 以102°C /秒以上、104°C /秒以下的冷却速度冷却得到的。
[0021] 在推荐的实施方式中，所述粗粉碎为所述稀土磁铁用合金吸氢破碎、得到粗粉的 工序，所述微粉碎为对所述粗粉气流粉碎的工序。
[0022] 通过上述的工序，可以使得Mn分布均匀，烧结组织变得匀质化，提高退磁曲线的 方形度。
[0023] 在推荐的实施方式中，所述的稀土磁铁为Nd-Fe-B系烧结磁铁。
[0024] 在推荐的实施方式中，所述Nd-Fe-B系烧结磁铁为具有2~8微米的平均结晶粒 径的Nd系烧结磁铁。
[0025] 结晶晶界中Mn偏析导致的性能低下，对于结晶晶界多的、结晶粒径小的磁铁来说 显然更为敏感，这是具有核发生型矫顽力发生机构的Nd系烧结磁铁的不可避免的问题点。 具有微小结晶的磁铁的结晶晶界相多，容易受偏析元素的影响，也就是说，Mn元素的偏析带 来的矫顽力（耐热性）下降的影响较大。
[0026] 通常来说，会选用粒径较小的粉末来制得磁铁，烧结时晶粒成长，根据烧结条件和 融合程度，常见烧结磁铁的结晶粒径为10~20微米。
[0027] 制作具有平均结晶粒径不满2微米的细小组织的烧结磁铁非常困难，这是由于， 制作Nd系烧结磁铁的细粉粒径在2微米以下，容易形成团聚，粉末成形性差，导致取向度和 Br急剧降低。另外，由于未充分提高压胚密度，也会使磁通密度急剧降低，所以无法制出耐 热性好的磁铁。而具有平均结晶超过8微米的烧结磁铁的结晶晶界量很少，Gd、Mn的复合 添加之后，提升矫顽力、耐热性的效果也并不明显，这是由于Mn偏析导致的矫顽力降低的 差值比较少，所以本发明的效果较少。对于具有2~8微米的平均结晶粒径的Nd系烧结磁 铁来说，通过GcUMn的复合添加，减少Mn的偏析，在提高居里温度（Tc)、磁各向异性、Hcj的 同时，提高耐热性能和磁体方形度。
[0028] 在推荐的实施方式中，T包括0.1 wt %~0.8wt %的Cu，适量Cu改善Mn在主相和 晶界的分配系数，使Mn在主相中的分布减少，增加在晶界中的分布，充分发挥Mn改善烧结 组织的效用。
[0029] 在推荐的实施方式中，T包括0.1 wt %~0.8wt %的Al，适量Al可增强烧结组织的 匀质化，改善矫顽力和方形度。
[0030] 在推荐的实施方式中，1'包括0.3￥七％~2.〇￥七％的选自2厂￥、]?〇、211、63、他、511、 Sb、Hf、Bi、Ni、Ti、Cr、Si、S或P中的至少一种添加元素。
[0031] 在推荐的实施方式中，B的含量优选为0· 8wt%~0· 92wt%。B的含量在0· 92wt% 以下之时，急冷合金片的结晶组织更容易制作，也更容易制作成细粉，然而，在B的含量小 于0. 8wt%之时，急冷合金片的结晶组织会变得过细，并混入非晶质相，导致磁通密度Br降 低。
【附图说明】
[0032] 图1为实施例一中实施例3的EPM检测图。
【具体实施方式】
[0033] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 以下实施例所获得的烧结磁铁均使用如下的检测方式测定。
[0035] 磁性能评价过程：烧结磁铁使用中国计量院的NIM-10000H型BH大块稀土永磁无 损测量系统进行磁性能检测。
[0036] 磁通衰减率的测定：烧结磁铁置于120°C环境中保温30min，然后再自然冷却降温 到室温，再测量磁通，测量的结果和加热前的测量数据比较，计算加热前和加热后的磁通衰 减率。
[0037] 磁铁结晶平均粒径测试：磁铁放在激光金相显微镜下放大2000倍进行拍摄，拍摄 时检测面与视场下边平行。测量时，在视场中心位置画一长度为146.5 μπι的直线，通过数 出通过直线的主相结晶个数，计算磁铁的平均结晶平均粒径。
[0038] 实施例一
[0039] 在原料配制过程：准备纯度99. 5%的Nd、纯度99. 9%的Gd、工业用Fe-B、工业用 纯Fe和纯度99. 99 %的Mn，以重量百分比wt %配制。
[0040] 各元素的含量如表1所示：
[0041] 表1各元素的配比
[0042]
[0043]
[0044] 各序号组按照表1中元素组成进行配制，分别称量、配制了 IOKg的原料。
[0045] 熔炼过程：每次取1份配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在真空感应熔炼炉 中在10 2Pa的真空中以1500°C以下的温度进行真空熔炼。
[0046] 铸造过程：在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到5. 0万Pa后，使用单 辊急冷法进行铸造，以102°c /秒~IO4tC /秒的冷却