专利名称：镧铈掺杂制备低成本烧结钕铁硼的方法
技术领域：
本发明属于磁性材料技术领域，涉及ー种烧结钕铁硼的制备方法，特别是利用镧铈低成本烧结钕铁硼的制备方法。
背景技术：
中国稀土资源占世界已知储量的80%，而中国稀土资源的70%在包头。在包头稀土中La :PrNd=35:25，Ce、Sm含量也较高。钕铁硼永磁材料的应用领域和应用量逐日増加，毎年市场需求量以接近20%幅度增长，因此镨钕合金的价格越来越高，供应量十分紧张。然而作为稀土金属的镧、铈等虽储量较大，却没有大的用处，所以镧鈽价格相对于镨钕便宜很多。在《烧结钕铁硼稀土永磁材料与技木》ー书中，周寿增等人研究了镧、铈取代镨钕的作用。文中指出(NcULax) 15.5Fe77B5.5合金随着镧含量的増加，合金的Js、Br、Hcj和(BH) m都迅速降低；(NdhCex) 16Fe77B7合金随着铈含量的增加，合金的Js、Br、Hcj和(BH) m也迅速 降低。在《稀土永磁材料及其应用》ー书中，周寿增提出富La28. 9%、富Ce48. 2%混合稀土金属(MM)部分取代Nd的作用。文中指出在(NdhMMx) 16Fe76.5B7.5合金中当x<0. 4，Br、Hcj缓慢降低；当x>0. 4, Br急剧降低。从上面我们可以看出，随着镧、铈含量的增加磁体性能都会衰减，但考虑到镧铈合金价格比镨钕合金便宜很多，在制备低性能烧结钕铁硼时，可以适当添加镧铈合金取代镨钕合金。目前通过在熔炼过程中添加部分镧铈合金取代镨钕合金，可以制备出低性能的烧结钕铁硼，但此种方法是在损失性能的基础上降低成本。那么如何改变エ艺使得添加镧铈替代部分镨钕合金后，烧结钕铁硼材料的性能与不加镧铈的相当或是有所提高将是研究的重点。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供ー种利用镧铈取代镨钕烧结钕铁硼的エ艺方法，SP添加特殊エ艺处理的镧铈粉末替代钕铁硼中的富钕相，避免镧铈过多进入钕铁硼主相，影响磁性能，达到既提高产品性能又降低产品成本的作用。本发明镧铈掺杂制备低成本烧结钕铁硼的方法，其具体步骤为
1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将准备好的钕铁硼材料在氩气保护下，在140(Tl60(TC温度下熔炼，熔化的钢液浇铸到旋转的冷却铜棍上，制备出0. 3^0. 5mm厚度的钕铁硼合金薄片；
2)利用氢破炉，在0.IMPa氢气压下吸氢，550°C温度下脱氢，将钕铁硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的钕铁硼合金粉末；
3)将步骤2)得到的粉末进ー步经过气流磨破碎成3.5^4. 5 u m的钕铁硼合金粉末；
4)将41u m的镧铈合金粉末加入到步骤3)所得的粉末中，利用三维混料机混粉3小时，保证两种粉末均匀混合；
5)利用磁场压机，将步骤4)中混合均匀的粉末在I.7T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压カ为200MPa，得到密度为4. 6^4. 8g/cm3的压坯；
6)将压坯置于真空烧结炉中，在107(Tll00°C烧结保温3 4小时，在850 950でー级回火保温2 3小时，在50(T60(TC ニ级回火保温3 4小吋，最终获得烧结磁体，钕铁硼成分为(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°本发明在钕铁硼制成粉末后加入镧铈合金粉末，以富镧铈相存在，替代部分富钕相，起到富钕相的作用。通过本发明方法制备生产出来的烧结钕铁硼有以下优点(I)与不添加镧铈合金的磁体相比，富镧铈相熔点低，流动性好，易于烧结，可以降低烧结温度，与稀土含量相同、不掺杂镧铈的磁体相比，磁性能略有提高，成本明显下降；(2)与相同名义成分的利用传统方法在熔炼时添加镧铈合金的相比，矫顽カ略有増加，磁能积明显提高。
具体实施方式
本发明镧铈掺杂制备低成本烧结钕铁硼的方法，其具体步骤为
1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将准备好的钕铁硼材料在氩气保护下，在140(Tl60(TC温度下熔炼，熔化的钢液浇铸到旋转的冷却铜棍上，制备出0. 3^0. 5mm厚度的钕铁硼合金薄片；
2)利用氢破炉，在0.IMPa氢气压下吸氢，550°C温度脱氢，将钕铁硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的钕铁硼合金粉末；
3)将步骤2)得到的粉末进ー步经过气流磨破碎成3.5^4. 5 u m的钕铁硼合金粉末；
4)将41y m的镧铈合金粉末加入到步骤3)所得的粉末中，利用三维混料机混粉3小时，保证两种粉末均匀混合；
5)利用磁场压机，将步骤4)中混合均匀的粉末在I.7T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压カ为200MPa，得到密度为4. 6^4. 8g/cm3的压坯；
6)将压坯置于真空烧结炉中，在107(Tll0(TC烧结保温:T4小时，在85(T950°C—级回火保温2 3小时，在50(T60(TC ニ级回火保温3 4小吋，最终获得烧结磁体，其成分为(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°其中，步骤I)中的钕铁硼材料的成份为(PrNdGd) 29.95 (FeCoAlCu) 68.98BL07°在步骤4)中，镧铈合金粉末的纯度> 99. 5%。其中，镧铈合金粉末中镧铈重量比为64飞6:36 34，镧铈合金粉末的添加比例为钕铁硼合金粉末重量的1 2%。以下通过实施例对本发明的技术方案做进ー步详细的说明
实施例I
1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将钕铁硼材料(PrNdGd)29.95 (FeCoAlCu)6a98B1.07在氩气保护下，在148(T155(TC温度下熔炼，熔化的钢液浇铸到旋转的冷却铜棍上，制备出
0.3^0. 5mm厚度的钕铁硼合金薄片；
2)利用氢破炉，在0.IMPa氢气压下吸氢，550°C温度脱氢，破碎成130 u m的钕铁硼合金粉末；
3)以上粉末进ー步经过气流磨破碎成平均粒度4ii m的钕铁硼粉末；
4)将5y m镧铈合金粉末加入到3)中所述的粉末中，利用三维混料机混粉3小时，保证两种粉末均匀混合；其中，镧铈合金粉末中镧铈重量比为64. 7: 35. 3，镧铈合金粉末的添加比例为钕铁硼合金粉末重量的I. 52% ；5)利用磁场压机，将4)中混合均匀的粉末在I.7T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压カ为200MPa，得到密度为4. 68g/cm3的压坯；
6)将成型压坯置于真空烧结炉中，在1075°C烧结保温3小时，在890°C—级回火保温2小时，在560でニ级回火保温3小时，获得最终名义成分为(PrNdGd)29.5(LaCe) L5(FeCoAlCu)^95Bu5烧结磁体。其性能列于表I中。实施例2
1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将钕铁硼材料(PrNdGd)29.95 (FeCoAlCu)6a98B1.or在氩气保护下，在148(T155(TC温度下熔炼，熔化的钢液浇铸到旋转的冷却铜棍上，制备出
0.3^0. 5mm厚度的钕铁硼合金薄片；
2)利用氢破炉，在0.IMPa氢气压下吸氢，550°C温度脱氢，破碎成130 的钕铁硼合金·粉末；
3)以上粉末进ー步经过气流磨破碎成平均粒度4iim的钕铁硼粉末；
4)将5y m镧铈合金粉末加入到3)中所述的粉末中，利用三维混料机混粉3小时，保证两种粉末均匀混合。其中，镧铈合金粉末中镧铈重量比为64. 7: 35. 3，镧铈合金粉末的添加比例为钕铁硼合金粉末重量的2% ；
5)利用磁场压机，将4)中混合均匀的粉末在I.7T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压カ为200MPa，得到密度为4. 7g/cm3的压坯；
6)将成型压坯置于真空烧结炉中，在1075°C烧结保温3小时，在890°C—级回火保温2小时，在560 °C ニ级回火保温3小吋，获得最终名义成分为(PrNdGd) 29.36 (LaCe) L 96(FeC0AlCu)f^63B1.Q5烧结磁体。其性能列于表I中。表I本发明所得到的产品的性能
]Br (kGs) [Hcj (kOe) IBHm(MGOe) 1 义成分实施例 I 12. 48 12.70 38. I(PrNdGd)29 S5(LaCe)1 5 (FeCoAlCu) B^95B1 05
实施例 2[12.44 ]13.30 137. 95 ] (PrNdGd) 29 36 (LaCe) L 96 (FeCoAlCu) 67 ^B1 05
下面表2中的产品3是不掺杂镧铈的产品的性能，产品4是在熔炼时掺杂I. 5%镧铈的广品的性能。表2、无镧铈掺杂和在熔炼时掺杂镧铈合金的产品的性能
IBr (kGs) iHcj(kOe) IBHm(MGOe) ]名义成分产品 3 12.33 12.3837.44(PrNdGd)31 (FeCoAlCu) 67 95B105
产品 4〔12.03 ]ll. 88135.32] (PrNdGd)29 J5(LaCe)1 5 (FeCoAlCu) ^95B1 os
从表2可以看出，产品4在熔炼时掺杂I. 5%镧铈与不掺杂镧铈的产品3相比，矫顽カ下降，磁能积明显下降。这与周寿增等人的介绍相同，与专利号CN 102360657 A的方法类似，可当低性能N35使用，降低成本。这主要是因为在熔炼过程中加入镧铈元素，镧铈替代鐯钕形成镧铁硼、铈铁硼主相，降低了基体主相的矫顽カ和磁能积。从表I和表2可以看出，本发明实施例I的产品通过制粉后引入相同比例的镧铈合金粉末，保证了与产品4相同的名义成分，与产品4相比，实施例I产品的矫顽カ、磁能积都明显增加，甚至比产品3的磁性能略有増加。这是因为本发明是在钕铁硼制粉后加入镧铈合金粉末，以富镧铈相存在，替代部分富钕相，起到富钕相的作用。因此，本发明方法得到的烧结钕铁硼与不添加镧铈合金的磁体相比，富镧铈相熔点低，流动性好，易于烧结，可以降低烧结温度，与稀土含量相同、不掺杂镧铈的磁体相比，磁性能略有提高，成本明显下降，优于传统的直接在熔炼中加入镧铈合金的方法。从表I中可以看出，在本发明的实施例2相对于实施例1，増加了镧铈合金的掺杂比例的情况下，产品的矫顽カ提高明显，磁能积稍有降低这是因为增加了富镧铈相的比例，增强磁交换耦合作用，提高了矫顽カ；镧铈比例増加，钕铁硼主相相对减少，略微降低磁能积，但综合磁性能提高。本发明方法步骤I中的钕铁硼材料并不局限于(PrNdGd)2a95(FeC0AlCu)f^98Bu7,也可以为别的成分的钕铁硼材料，这样最后得到的产品也会有所不同。总之，按照本发明的エ艺，在制粉后加入俩铺合金粉末，有利于提闻磁体的矫顽カ和磁能积，进一步增加俩铺合金粉末掺加比例，矫顽カ进ー步増加，对磁能积的影响较小，明显优于传统的熔炼添加工 艺。本发明起到了既提高产品性能又降低产品成本的作用。
权利要求
1.镧铈掺杂制备低成本烧结钕铁硼的方法，其具体步骤为 1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将准备好的钕铁硼材料在氩气保护下，在140(Tl60(TC温度下熔炼，熔化的钢液浇铸到旋转的冷却铜棍上，制备出0. 3^0. 5mm厚度的钕铁硼合金薄片； 2)利用氢破炉，在0.IMPa氢气压下吸氢，550°C温度下脱氢，将钕铁硼合金薄片破碎成110^150 u m左右的钕铁硼合金粉末； 3)将步骤2)得到的粉末进ー步经过气流磨破碎成3.5^4. 5 u m的钕铁硼合金粉末； 4)将41u m的镧铈合金粉末加入到步骤3)得到的粉末中，利用三维混料机混粉3小时，保证两种粉末均匀混合； 5)利用磁场压机，将步骤4)中混合均匀的粉末在I.7T的磁场下取向成型，再经过冷等 静压，压カ为200MPa，得到密度为4. 6^4. 8g/cm3的压坯； 6)将压坯置于真空烧结炉中，在107(Tll00°C烧结保温3 4小时，在850 950でー级回火保温2 3小时，在50(T60(TC ニ级回火保温3 4小吋，最终获得烧结磁体，钕铁硼成分为(PrNdGd) 2936~29.65 (LaCe) 0.99~L 96 (FeCoAlCu) 67.63~68.3^i.os~io. 6°
2.根据权利要求I所述的エ艺，其特征是步骤I)中的钕铁硼材料的成份为(PrNdGd) 29 95 (FeCoAlCu) 68.98BL07。
3.根据权利要求I所述的エ艺，其特征是步骤4)中镧铈合金粉末中镧铈重量比为64~66:36 34，镧铈合金粉末的添加比例为钕铁硼合金粉末重量的1 2%。
4.根据权利要求I或3所述的エ艺，其特征是步骤4)中镧铈合金粉末的纯度>99. 5%。
全文摘要
本发明公开了镧铈掺杂制备低成本烧结钕铁硼的方法，其具体步骤为1)利用速凝甩片真空感应熔炼炉，将钕铁硼材料熔炼，制备出0.3~0.5mm厚度的钕铁硼合金薄片；2)利用氢破炉，将钕铁硼合金薄片破碎成110~150μm左右的钕铁硼合金粉末；3)将得到的粉末经过气流磨破碎成3.5~4.5μm的钕铁硼合金粉末；4)将镧铈合金粉末加入到粉末中，使两种粉末均匀混合。5)利用磁场压机，将粉末在磁场下取向成型，再经过冷等静压，得到密度为4.6~4.8g/cm3的压坯；6)将压坯置于真空烧结炉中烧结，烧结磁体为(PrNdGd)2936~29.65(LaCe)0.99~1.96(FeCoAlCu)67.63~68.3B1.05~10.6。本发明通过添加特殊工艺处理的镧铈粉末替代钕铁硼中的富钕相，避免镧铈过多进入钕铁硼主相，影响磁性能，达到既提高产品性能又降低产品成本的作用。
文档编号B22F1/00GK102842400SQ20121028801
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者周军, 张瑜, 孙红军, 宋伟, 刘军 申请人:中钢集团安徽天源科技股份有限公司