一种硫化处理获得高磁性烧结钕铁硼的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于稀土磁性材料技术领域，提供了一种硫化处理获得高磁性烧结钕铁硼 的方法。
【背景技术】
[0002] 烧结钕铁硼永磁材料是迄今为止磁性最强的磁性材料，广泛应用在航空航天、汽 车工业、电子电器、医疗器械、节能电机、新能源、风力发电等领域，是当今世界上发展最快、 市场前景最好的永磁材料。钕铁硼材料具有高磁能积、高矫顽力、高能量密度、高性价比和 良好的机械特性等突出优势，已经在高新技术领域中担当了重要的角色。
[0003] 烧结钕铁硼是以Nd2Fe14B化合物为基体的合金材料，有少量的富RE相沿晶粒边界 分布，并包围每一个2:14:1相晶粒，使相邻2:14:1相晶粒磁绝缘起来，起到去交换親合作 用，实现硬磁化。经过20多年的研究发展，设计出了合理的合金成分和成熟的制备工艺，使 磁体的剩磁达到理论值的96. 3%，最大磁能积（BH) _达到理论值的91. 5%，然而矫顽力 H。仅达到理论值的12%，使得磁体的温度稳定性较差，工作温度通常低于KKTC，在高温电 机等领域的应用受到了很大的限制。因此，如何提高磁体的矫顽力成了稀土磁性材料行业 的重要问题。
[0004] 为了获得高矫顽力的钕铁硼磁体，前人已经做过很多研究。目前较为普遍的一种 方法是通过添加 Dy和Tb元素，取代Nd2Fe14B相中的Nd，可有效地提高磁体的矫顽力，但降 低了磁体的剩磁和磁能积，成本增加，资源有限。在减少或者不使用Dy和Tb重稀土元素的 情况下，如何提高钕铁硼磁体的磁性能是不断研究的重大课题。2011年美国特拉华大学的 A. M. Gabay等人发现在钕铁硼磁粉中添加 Dy2S3后，其磁体的磁性能明显高于以同样的方式 加入Dy2O 3的磁体，S元素的添加减少了富Nd相中的Dy含量，提高了 2:14:1晶粒边界的Dy 含量，增加了在烧结钕铁硼中起作用的Dy含量，从而提高了磁体的矫顽力。但是，并没有提 到 S元素是否对钕铁硼的磁性能有直接影响，而且以Dy2S3添加到磁粉中，Dy/S的成分比例 不可控，增加 S含量的同时势必会增加 Dy含量，但是Dy资源有限，且Dy2S3成本较高，应该 少添加 Dy元素或者不添加 Dy元素。寻找可替代Dy在烧结钕铁硼磁体中作用的元素迫在 眉睫。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种硫化处理获得高磁性烧结钕铁硼的方法，在矫顽力、 使用温度范围、剩磁、最大磁能积和生产成本等方面都达到了令人满意的效果，Nd 2Fe14B相 晶粒分布较均匀，晶粒尺寸较小。
[0006] 为了获得上述的烧结钕铁硼材料，本发明采用了如下技术方案：
[0007] 所述的高磁性烧结钕铁硼材料按重量百分比构成如下：
[0008] 硫粉或硫的金属化合物粉0. 3% -2%，余量为钕铁硼磁粉。
[0009] 所述的高磁性烧结钕铁硼材料在上述构成下经过混合一取向成型一冷等静压一 烧结制成，具体步骤如下：
[0010] (1)将符合配方要求的硫粉或硫的金属化合物粉和钕铁硼磁粉装入球磨罐中，放 到球磨机上球磨，保护气氛为高纯氩气，球料比为5:1，球磨时间为30-60min ;
[0011] (2)将步骤（1)中混合好的磁粉在I. 2-2. OT的磁场下进行取向压型；
[0012] (3)将步骤（2)中压型完成的磁块进行150-220Mpa冷等静压，保压20s，使其压型 成为生坯；
[0013] (4)将毛坯放入真空烧结炉中进行真空烧结、回火，烧结温度为1040-1080°C，保 温时间为l_3h，再经过850-900°C-级回火l_3h和480-550°C二级回火l_3h，制得最终磁 体。
[0014] 步骤（1)中所述钕铁硼磁粉的粒度为3-5 μ m，硫粉或硫的金属化合物粉的粒度为 3~5 μ m〇
[0015] 步骤（1)中所述硫的金属化合物为Cu2S、Ga2S3、CoS、MoS2等中的一种或几种。
[0016] 步骤（4)中所述的烧结和回火条件为：1040-1080°C真空下烧结l_3h，再经过 850-900°C -级回火 l_3h 和 480-550°C二级回火 l_3h。
[0017] 下面将详细对本发明合金元素进行说明。
[0018] S的存在可有效地提高烧结钕铁硼的矫顽力。一方面，添加 S元素后，富Nd相Nd2O3 中氧元素被取代，形成Nd2O2S或NdS，可有效地降低磁性材料中的氧含量，提高材料的剩磁 和磁能积。另一方面，添加 S元素后，材料的边界结构发生改变，薄层富Nd相连续均匀的包 围着Nd2Fe14B相晶粒，界面清晰光滑。同时，添加 S元素起到降低烧结温度的作用，从而抑 制晶粒长大，降低平均晶粒尺寸，可有效地提高磁体的矫顽力。
[0019] Cu2S、Ga2S3、CoS、MoS2等化合物中Co、Ga、Cu、Mo等合金元素存在可部分取代Fe， 有利于降低Nd 2Fe14B相的饱和磁化强度，改善显微组织结构与工艺性能，进一步提高磁体的 矫顽力。添加 Co元素，磁体的居里温度升高，剩磁温度系数降低，有利于改善磁体的耐热特 性。添加 Ga元素，可有效地提高内禀矫顽力Hcj而不引起剩磁和最大磁能积的降低，有利 于改善显微组织结构。Cu元素添加后进入晶界相，易形成金属间化合物，强化晶界相。适量 Cu元素的添加，可提高磁体的内禀矫顽力Hcj、剩磁和最大磁能积，并且可有效地提高磁体 的剩磁温度系数。
[0020] 本发明的优点：
[0021] 1、原料易得、价格低廉、制备工艺简单，适合大规模的工业化生产。
[0022] 2、添加 S元素可改善NdFeB材料的物相成分、显微组织和氧含量，降低烧结温度， 提尚磁体的矫顽力。
[0023] 3、&123、63233、0^、]\1〇3 2等化合物中0)、63、(：11、]\1〇等合金元素存在可部分取代卩6， 有利于降低Nd2Fe 14B相的饱和磁化强度，进一步提高磁体的矫顽力。
[0024] 4、通过对材料成分的调整和优化，形成了均匀分布、尺寸较小的Nd2Fe 14B相晶粒和 的高磁性烧结钕铁硼材料。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明涉及的烧结钕铁硼的组织形貌图：（a)NdFeB ; (b)NdFeB+S.
【具体实施方式】
[0026] 实施例1 :
[0027] -种高磁性烧结钕铁硼材料按重量百分比构成如下：
[0028]