一种无重稀土高性能钕铁硼永磁体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于稀土永磁材料领域，主要涉及低成本高性能的钕铁硼永磁体及其制造 方法。
【背景技术】
[0002] 高能积磁体可以实现器件小型化、轻量化，广泛应用于计算机、通信领域，重稀土 如Dy、Tb等能有效提尚烧结钦铁棚永磁体的矫顽力。但是，重稀土如Dy、Tb等的价格昂贵， 国内重稀土的储备也呈下降趋势。减少重稀土使用量制备高性能钕铁硼永磁体成为今后重 点发展方向之一。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无重稀土的钕铁硼永磁体及 其制造工艺及方法，能以低成本实现高性能钕铁硼永磁体的批量生产。具体而言，本发明通 过降低主相稀土含量和晶界添加稀土氢化物的方式，在微量降低磁体的剩磁的前提下可大 幅度提高磁体的矫顽力。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种无重稀土高性能钕铁硼永磁体，其由包括以下组分的原料制成：
[0006] (A)主相合金，由以下成分组成：Pr+Nd:29 ~30wt%，B:0· 9 ~1.Owt%，A1 : 0· 05 ~0· 5wt%，Cu:0· 05 ~0· 2wt%，Nb:0· 2 ~0· 5wt%，Zr:0· 1 ~0· 2wt%，Co:0· 1 ~ 2.Owt%，Ga:0· 2 ~0· 5wt%，Fe余量；
[0007] (B)辅相金属，选用Nd氢化物或者PrNd合金氢化物。
[0008] 其中，所述主相合金中的金属Pr与Nd的重量比为：Pr:Nd为1 : 3~1 : 7。
[0009] 其中，辅相金属的重量百分含量介于0.3-3.Owt%之间，例如，可以为0.3~ 0· 6wt% (这种比例可制作N54)，或者0· 8~1. 2wt% (这种比例可制作52M)，或者1. 5~ 2wt% (这种比例可制作45H)，根据磁体的性能指标可以对主相合金的成分配比和辅相金 属氢化物的添加比例在上述范围内进行相应的调整。
[0010] 其中，主相合金的重量百分含量介于97%~99. 7wt%之间。
[0011] 其中，所述原料中还可以包括液体固化剂（如硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸镁 等）。优选的，其与辅相金属的重量比为1 : 3~1 : 10,优选1 : 5。
[0012] 根据本发明，所述永磁体通过包括以下步骤的方法制备：
[0013]1)制备主相合金铸片；
[0014] 2)制备主相合金氢碎粉；
[0015] 3)制备辅相金属氢碎粉；
[0016] 4)分别制备主相合金的气流磨磨粉和辅相金属的气流磨磨粉；
[0017] 5)制备混粉；
[0018]6)压制成型磁体。
[0019] 其中，所述方法中还包括以下步骤：
[0020] 7)制作等静压磁体。
[0021] 其中，所述方法中还进一步包括以下步骤：
[0022] 8)制作烧结磁体。
[0023] 根据本发明，上述步骤1)中制备的主相合金铸片的C含量小于150ppm，氧含量小 于200ppm，N含量小于50ppm，平均铸片厚度为0· 2~0· 3mm。
[0024] 根据本发明，上述步骤2)中制备的主相合金氢碎粉脱氢温度为500°C~600°C，氢 碎粉颗粒尺寸为：〇· 01~〇· 5mm，C含量小于150ppm，0含量小于900ppm，N含量小于200ppm。
[0025] 根据本发明，上述步骤3)中制备的辅相金属氢碎粉的颗粒大小为0. 01~0. 5mm， 氢碎后加温至400°C~500°C进行脱氢，保持颗粒粉氢含量为2000~4000ppm。
[0026] 根据本发明，上述步骤4)中制备的主相合金的气流磨磨粉的表面积平均粒径为 2~4微米，辅相金属的气流磨磨粉的表面积平均粒径为1~3微米。
[0027] 本发明还提供以下技术方案：
[0028] 上述无重稀土高性能钕铁硼永磁体的制备方法，其包括以下步骤：
[0029] 1)制备主相合金铸片；
[0030] 2)制备主相合金氢碎粉；
[0031] 3)制备辅相金属氢碎粉；
[0032] 4)分别制备主相合金的气流磨磨粉和辅相金属的气流磨磨粉；
[0033] 5)制备混粉；
[0034] 6)成型磁体。
[0035] 其中，所述方法中还包括以下步骤：
[0036]7)制作等静压磁体。
[0037] 其中，所述方法中还进一步包括以下步骤：
[0038] 8)制作烧结磁体。
[0039] 根据本发明，所述步骤1)具体是：主相合金中的各原材料按熔点高低依次装入坩 埚，烘炉后抽真空，充氩气，升温至1450-1500°C，熔炼合金，降温后进行浇铸，得到所述的平 均厚度为〇. 2~0. 3mm的主相合金铸片。
[0040]其中，步骤1)中的烘炉时间为10~30min，优选20min。
[0041] 其中，步骤1)中的真空为低于5Pa，优选3Pa以下。
[0042] 其中，步骤1)中的充入惰性气体后的压力为25_30MPa。所述惰性气体优选为氩 气。
[0043] 其中，步骤1)中的熔炼合金的时间为5-15分钟。
[0044] 其中，步骤1)中的浇铸温度为1350_1400°C。
[0045] 根据本发明，所述步骤2)具体是：所述主相合金破碎至小于30mm* 15mm的块状， 氢碎时为充分吸氢，可将合金装入氢碎炉后先加热至250°C再通入氢气反应。脱氢时将脱氢 温度控制为500°C~600°C(优选550°C)进行脱氢，并且将保护气由氮气改为氩气，制备氢 碎粉。
[0046]根据本发明，所述步骤3)具体是：所述辅相金属选用PrNd合金氢化物或Nd氢化 物，破碎至小于30mm* 15mm的块状，氢碎时为充分吸氢，可将辅相金属装入氢碎炉后先加 热至200~300°C(优选250°C)再通入氢气反应。脱氢时将脱氢温度控制为400-500°C(优 选450°C)进行脱氢，制备氢含量为2000~4000ppm氢碎粉。
[0047] 根据本发明，所述步骤4)具体是：将主相合金、辅相金属分别在氮气气氛中进行 气流磨粉，主相合金制备成表面积平均粒径为2~4微米的颗粒，辅相金属制备成表面积平 均粒径为1~3微米的颗粒。
[0048] 根据本发明，所述步骤5)具体是：
[0049] 混粉添加剂选用，辅相金属气流磨磨粉与液体固化剂按重量比为3 : 1~ 10 : 1(优选5 : 1)进行混合，混合后的辅相金属按重量平均分成4份，在与主相合金搅粉 时，按1/4份数加入搅拌，每加入1/4份数则搅拌30分钟，总共搅拌2小时保证主相合金粉 与辅相金属粉充分混合，得到混粉。
[0050] 根据本发明，所述步骤6)具体是：将步骤5)制得的混粉在取向磁场中压制成型， 磁场要求大于2T，取向方式为正反正，粉料压制环境氧含量要求小于500ppm。
[0051] 根据本发明，所述步骤7)具体是：步骤6)制得的成型磁体进行真空封装，然后以 大于200MPa的压强进行等静压，保压时间维持10秒以上。
[0052] 根据本发明，所述步骤8)具体是：在氧含量小于500ppm氮气保护箱中除去步骤 7)中引入的封装膜，然后摆盘入炉，操作真空烧结炉进行除气，然后升到1040-1070°C保温 4-6小时进行致密化烧结，烧结结束后充氩气保护风冷到100°C以下，升温到850-960°C保 温2-3小时进行第一级回火，保温结束后再充氩气保护风冷至85°C以下，升温到490-520°C 保温3-4小时进行第二级回火，保温结束后再充氩气保护风冷至60°C以下出炉。
[0053] 本发明的有益效果如下：
[0054] 本发明利用氢碎后一定含Η量的Nd氢化物或PrNd合金氢化物（任选加入液体固 化剂）制备的气流磨磨粉为辅相，采用多次搅拌粉添加的方式添加到主项合金气流磨磨粉 中进行混料制备成双相磁粉。通过所述工艺制备的双相磁粉，为高剩磁高磁能积烧结钕铁 硼永磁体，具有提高的磁体的Hcj以及基本不降低Br，为不含重稀土的N54、52M、45H等国内 最高牌号磁体。本发明通过降低重稀土的消耗，从而有效降低了产品的材料成本。
【具体实施方式】
[0055] 以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明 的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术 知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
[0056] 实施例1
[0057] 准备原材料：
[0058] (A)主相合金，Pr:Nd优选1 : 4,其组成见表1。
[0059] (B)辅相金属，为PrNd合金氢化物。
[0060] 1)制备主相合金铸片：主相合金中的各原材料按熔点高低依次装入坩埚放置，烘 炉20分钟后抽真空至3Pa以下，充氩气至30Mpa压力保护下，升温至1500°C熔炼合金10分 钟，降低温度至1400°C进行浇铸，得到平均厚度为约0. 25_的主相合金铸片。
[0061] 2)制备主相合金氢碎粉：所述主相合金破碎至小于30mm* 15mm的块状，氢碎时 为充分吸氢，可将合金装入氢碎炉后先加热至250°C再通入氢气反应。脱氢时将脱氢温度控 制为550°C进行脱氢，并且将保护气由氮气改为氩气，制备氢碎粉。
[0062] 3)制备辅相金属氢碎粉：所述辅相金属选用PrNd金属破碎至小于30mm*