专利名称：：一种各向异性粘结磁粉及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及稀土类-铁-硼合金和各向异性粘结磁粉的制造方法。
背景技术：
：粘结NdFeB磁体具有优异的磁性能、机械性能、良好的可加工性，具有良好的应用前景和发展前途，广泛用于汽车、计算机外设、电子、办公自动化和其他电子器件。其中粘结80%的NdFeB磁体用于HDD,CD2ROM，DVD2ROM的主轴电机和步进电机中，在诸如汽车和小型工具领域市场的需求还有很大的潜力。但是为了适应元器件和系统的进一步小型化、节省电耗以及降低造价等，要求进一步提高粘结稀土磁体的磁性能，而提高磁性能的最有效方法是制备各向异性的粘结磁体。为了制备各向异性粘结磁体，人们进行了不懈的努力。目前，进行各向异性磁粉制备方面的研究主要有最早日本三菱公司用HDDR法制备NdFeB磁粉，爱知制钢用d-HDDR法制备NdFeB磁粉，日本大同特殊钢公司与MQ公司采用热镦锻方法制备NdFeB磁粉。从理论上说，HDDR(即氢化(Hydrogenation)、歧化(Disproportionation)、脱氢(Deso卬tion)、复合(Recombination))法有利于批量生产，成本较低具有推广前途，从规模生产、成本、磁性能等角度综合考虑，只有氢化脱氢法实现产业化是最可行的，因此世界上宣布各向异性粘结NdFeB产业化的也只有这种工艺路线。现有的关于稀土类-铁-硼系合金磁各向异性磁粉的专利主要有爱知制钢、三菱和住友等单位。专利CN94104992.2、CN97114074.X、CN97121194.9、CN99123355.7、CN01140696.8、CN200480001073.7和CN200510070024.5都主要讲述了用氢化脱氢工艺制备各向异性稀土类-铁-硼磁粉。但是以上专利的母合金都采用传统的金属铸模工艺，存在以下缺点1)合金铸锭中含有大量的a-Fe相，Nd2Fe"B主相含量低；2)合金中富钕相分布极不均匀；3)合金凝固速率低，难以降低合金中的稀土含量；4)常规热处理难以完全解决以上问题。研究表明，金属铸模工艺无论合金铸锭多么薄，稀土总量低于33.0%重量百分数时，合金铸锭中就含有大量的a-Fe相，严重影响稀土类-铁-硼磁体的磁性能。专利CN02805171.8采用利用形成凝固合金层的方法来制备母合金，但是还是存在a-Fe相，很难获得高性能的粘结磁体。本发明主要是针对上述问题而完成的发明，其目的是获得高性能各向异性粘结磁粉，并降低成本实现批量生产。
发明内容发明目的通过改善母合金的组织和氢化脱氢工序，获高磁性能的各向异性稀土-铁硼粘结磁粉的工艺，并降低成本实现批量生产。本发明提供了一种各向异性稀土-铁硼粘结磁粉及其制备方法。该各向异性稀土-铁硼粘结磁粉的取向度DOA大于0.6，其中取向度DOA(degreeofalignment)来表示材料的磁各向异性程度的大小。DOA的大小由下式表示DOA二(Br〃-Br丄)/Br〃式中Br〃一磁体平行于磁场取向方向的剩磁Bi^—磁体垂直于磁场取向方向的剩磁所述合金原料成分为(Ri-xNdx)8^MyFeba,B4"2(atmO/。)的合金铸片的成分为R为不包括Nd且包括Sc和Y的16中稀土元素中的一种，x=0~l;M为Zr、Hf、Mn、Ti、Si、V、Co、Ni、Cr、Mo、Al、Nb、Ga、In、Cu、Zn中的一种或多种，y=0.01~3，余量为Fe及不可避免的杂质元素。所述各向异性稀土-铁硼粘结磁粉的制备方法包括如下步骤制备稀土类-铁硼合金铸片的步骤，把合金铸片热处理或不进行处理，进行氢化脱氢处理成各向异性磁粉的步骤。制备稀土类-铁硼合合金铸片的步骤包括将合金原料用中频感应熔炼、高频感应熔炼、电弧熔炼、电阻丝加热熔炼其中的一种方法加热形成稀土类-铁-硼系合金熔液，使稀土类-铁-硼系合金熔液通过旋转的水冷金属轮(如铜轮或钼轮)甩成厚度为0.1~1.0mm的稀土类-铁-硼系合金铸片，至少80n/。的合金铸片厚度分布在[u-0.1mm，p+0.1!11111]的范围内，o2《O.Ollmm2，其中u为合金铸片的平均厚度，。2为合金铸片厚度的方差，表示合金铸片厚度的分散程度。其中从合金熔点80(TC时的冷却速度为102104°C/s，80(TC60(TC时的冷却速度为10^C/s以下，合金液流量大小在10^/sl(^g/s范围内可调并且可以稳定控制，合金液浇铸到旋转的水冷辊的宽度在50mm600mm范围内可调并且可以稳定控制，合金液浇铸温度在1300'C1600'C范围内可调并且可以稳定控制，水冷辊转速在0.2m/s5.0m/s范围内可调并且可以稳定控制。所述合金原料制成的合金铸片的组织如下a-Fe相低于5n/。，富稀土相分布均匀且在主相晶界和晶粒内部可见，主相Nd2FewB为整齐排列的柱状晶，占80%以上，其宽度为0.2~40.0Pm，长度为1.0~800.0Wn。合金预处理工序包括将RNdMFeB系合金铸片在抗氧化气氛中(真空或惰性气体保护)进行850118(TC,348h的热处理。目的主要是为了粗化晶粒，同时消除了可能存在的少量a-Fe和部分原始晶界，由于合金中不存在大量a-Fe，因此可以采用提高热处理温度和縮短热处理时间的方式使母合金的原始晶粒长大，同时，由于合金铸片成鳞片状，体积小，因此不必像传统铸锭在氢化处理前需要进行粗破碎，因此较传统铸锭方式提高了生产效率，降低了生产成本。多步氢化工艺过程包括将经热处理或不热处理的RNdMFeB合金铸片在氢分压Pl-60300kPa和温度T卜2060(TC的条件下进行1步或多步过程中充分吸氢10500min，并发生氢爆碎，以减少后续破碎时间，降低磁粉氧含量和生产成本。在随后的升温过程中，氢分压P=10~80kPa，但在温度T^65(TC时保证氢分压《60kPa，以抑制非预期歧化，提高材料各向异性；l-5步的高温氢化阶段的氢分压P2二5150kPa，同时确保压强控制在最佳稳定值的士0.5kPa之间，温度丁2=750~900°。；1-5步的脱氢阶段的氢分压P3《5kPa，温度T3=750~900°C，与T2可以不相等。将上述氢化后的粗合金的制粉过程为在保护气氛或抗氧化介质中的盘磨、球磨等，将合金制成粒度为50~250|am的磁粉。该磁粉主要用于各向异性粘结磁体的制备。图l氢化脱氢工艺图实施例按表1所示的成分配料。其制备方法是在惰性气体保护下，用中频感应熔炼形成稀土合金熔液，然后通过浇铸槽以平面流的方式浇铸到旋转的水冷铜辊上，以表3所示水冷辊转速得到合金铸片，铸片厚度及02见表3，得到的合金铸片在真空或惰性气体气氛中按照表3所示的温度和时间进行热处理(或不处理)。经热处理后(或不处理)的合金铸片放入氢化装置中以表3所示的工艺条件进行氢化脱氢处理，得到的磁粉性能见表2。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1一种各向异性粘结磁粉，其特征在于，取向度DOA大于0.6。2.根据权利要求1所述的各向异性粘结磁粉，其特征在于，是采用合金铸片为母合金，再经过氢化脱氢工序制备而成，取向度DOA大于0.8。3.根据权利要求2所述的各向异性粘结磁粉，其特征在于，所述的母合金的厚度y为(U1.0mm，且80。/。的厚度分布在[ti-0.1mm，u+0.1:11111]的范围内，o2《0.02mm2，其中y为合金铸片的平均厚度，02为合金铸片厚度的方差，表示合金铸片厚度的分散程度。4.根据权利要求1或2所述的各向异性粘结磁粉，其特征在于成分为(R^Ndx)8~2qMyFebalB4~12(atm%)，R为除Nd以外的包括Sc和Y在内的16种稀土元素中的一种或多种，0<x<l;M为Zr、Hf、Mn、Ti、Si、V、Co、Ni、Cr、Mo、Al、Nb、Ga、In、Cu、Zn中的一种或多种，y=0~3。5.—种制备权利要求1或2所述的各向异性粘结磁粉的方法，其特征在于包括以下步骤a.将熔融的合金液浇铸到旋转的水冷辊上冷却形成厚度均匀的合金铸片；b.将该合金铸片经85(TC118(TC，3~48h的热处理或不处理；c.经上述步骤得到的合金铸片经过氢化脱氢工序得到粗合金；d.机械破碎上述粗合金，得到粒度为50pm250jum的各向异性粘结磁粉。6.根据权利要求3所述的粘结磁粉的制备方法，其特征在于，步骤b中的热处理工序包括在真空或惰性气体保护下的真空热处理炉中保温348h，温度为900118(TC。7.根据权利要求3所述的粘结磁粉制备方法，其特征在于，步骤c中的氢处理工序包括1-5步低温氢化、l-5步高温氢化、l-5步脱氢工序。8.根据权利要求6所述的制备粘结磁粉、的步骤c中氢化脱氢工序，其特征在于，包含1-5步的低温氢化阶段的氢分压Pl=60~300kPa，温度T卜20'C60(TC，充分吸氢；1-5步的高温氢化阶段的氢分压P2=5~150kPa，同时确保氢分压控制在最佳稳定值的土0.5kPa之间，温度T2-75090(TC，各阶段保温时间分别为0.5~5h;1-5步的脱氢阶段的氢分压P3《5kPa，温度T3二750卯0。C，与T2可以不相等。9.—种稀土磁体，其特征在于由权利要求14所述的粘结磁粉制成。全文摘要本发明提供了一种高性能稀土永磁粘结磁粉及其制备方法。该稀土永磁粉末的原材料组成及制造方法如下将具有(R<sub>1-x</sub>Nd<sub>x</sub>)<sub>8～20</sub>M<sub>y</sub>Fe<sub>bal</sub>B<sub>4～12</sub>(atm％)组成比的合金铸片，经热处理(或不处理)工序，氢化脱氢工序，破碎，制备成性能优良的各向异性粘结磁粉。本发明方法包括通过铸片工艺制备成厚度为0.1mm～1.0mm的稀土-铁-硼系合金铸片，最后通过氢化脱氢工序制备出具有高矫顽力、高抗氧化的粘结用稀土永磁磁粉。该发明提供的粘结磁粉比传统铸锭为原料的磁粉具有更高的磁性能和抗氧化能力。文档编号B22F9/02GK101393791SQ200710161419公开日2009年3月25日申请日期2007年9月21日优先权日2007年9月21日发明者于敦波,静徐,李世鹏,李红卫,杨红川,王鹏飞,阳罗,胡权霞,袁永强申请人:有研稀土新材料股份有限公司