专利名称：带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种钕铁硼磁性材料技术领域，具体地说是ー种直接添加轻稀土元素La-Ce制备低成本的带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法。
背景技术：
钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新結果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼磁性材料是钕、硼、铁等的合金，又称磁钢。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代エ业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。我国稀土资源的储量占世界总储量的40%，在钕铁硼的制造过程中，主要利用的是其中占15%左右的钕和8%左右的镨，而在镨钕提炼过程中，矿石资源中的高丰度稀土金属(如镧、铈等)只能作为副产品被处理。随着中国钕铁硼产量的逐年增长，稀土资源作为不可再生资源也相应地被大量开采，造成镧、铈等高丰度稀土资源严重流失。虽然所制备出的稀土永磁体属于中、低档次的永磁体，但由于其成本低和有效的利用了稀土资源，因而其在用中、低档永磁体领域行业将会代替现有中、低档钕铁硼磁体的应用，占据很大的市场。预计，随着该产品生产エ艺的成熟，在不久的将来，可将此技术推广到中、低档次永磁体的所有领域。同吋，由于此产品价格较低，可为这ー产品的广泛应用提供前提条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法。主要研究利用将轻稀土元素(La-Ce)添加制造稀土永磁体的新エ艺，提高高丰度稀土材料的利用率，降低稀土永磁体的制造成本。本发明的目的是这样实现的:本发明由以下a、b组份构成，所述a组份及重量百分比组成:(Pr-Nd1^xGdx) (x=0.13 0.26)为 29 31%, B 为 1.0 1.1%，A1 为 0.5 1.0%,Cu为0.05 0.4%，余量为Fe ;所述b组份为La-Ce轻稀土添加剤，该稀土添加剂占a组份总量的0.1 5%。本发明的轻稀土添加剂是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5 2.5 ii m的粉末。本发明经过多次试验证明，所述b组份为La-Ce的稀土添加剂占a组份总量的
2.0 4.0%为优化的比例范围。本发明所述带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是:
①先采用SC-HDエ艺制 备钕铁硼主相，将其中a组份在真空度为3.0 X KT1Pa下熔炼成厚度在0.25 0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢2 4小时后加热至550 650°C脱氢6 7小时，制备出粒度为60 80目的粗颗粒备用；
②所述的粗颗粒由QLM-400型气流磨在0.68 0.7 MPa工作压カ下磨至平均粒度为
2.5 3.5 iim的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法向细粉末中复合添加称之为b组份的La-Ce轻稀土添加剤，并在混料机中均匀混合I 3小吋，而实现均匀吸附于钕铁砸主相周围的混合粉末；
③所述混合粉末在2.0 2.5T的取向场中压制成50 100X50 100X50 IOOmm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050 1100°C及5.0X 10_3Pa真空度下烧结，使其中的粉末成分相互之间及与钕铁硼主相之间形成晶界相而成为成品。本发明所述的轻稀土是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5 2.5 i! m的粉末。所述SC-HD属本专业技术领域,其中，Strip Castingエ艺(简称SCエ艺)通过控制初晶ct -铁析出的薄带速凝法，即带铸法；HD (Hydrogen decrepition)エ艺是:氢瀑碎エ艺；QLMエ艺是气流磨エ艺。本发明采用轻稀土添加改性的主体作用是:在700 900°C时形成液相对主相进行包裹，起到去除主相间耦合的作用。本发明主要元素作用:
加入的La-Ce元素主要富集在晶粒边界的富稀土相中，对晶界起到強化作用，随着添加含量的増加，晶界进ー步强化，矫顽カ也随之提高，剩磁有少量降低，但当添加含量超过一定值时，La-Ce开始进入主相,La-Ce2 Fe14 B的磁晶各向异性和饱和磁化强度远远低于Nd2Fe14 B，所以对主相有稀释作用，从而导致整个磁体磁性能的急剧下降。La-Ce元素起到了细化晶粒的作用，轻稀土相的加入使磁体的晶粒趋向于均匀化和规则化，使条形、四边形、楔形等含有尖锐棱角的、形状极不规则的晶粒和尺寸过大或过小的晶粒大为减少甚至消失，使晶粒之间更加紧密，这ー过程使得磁体的方形度有所改善。此外，La-Ce元素多数进入了晶界的富稀土相，部分取代了 Nd。这可以说明:向钕铁硼材料中添加La-Ce元素可以部分取代富钕相中的Nd，減少Nd的消耗，降低成本。本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、本发明采用轻稀土元素直接加入低稀土含量的钕铁硼主相中，适量的添加可以起到富稀土相的作用:防止产品稀土总量过低而氧化；对晶界起到強化作用提高矫顽カ；烧结过程中抑制钕铁硼晶粒长大，保证产品内部晶粒大小的均匀性，从而使产品的方形度有所改善。2、由于元素La-Ce主要富集在晶粒边界的富稀土相中，适量的向钕铁硼材料中添加La-Ce元素可以部分取代富钕相中的Nd，減少Nd的消耗，从而大大降低了产品的制造成本。下面将通过实例对发明作进ー步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施例方式实施例1:
配置主相合金，原料的质量百分比组成为=Pr-Nd:26.5%, Gd:4%,B:1.05%，Fe:67.45%，Al:0.8%，Cu:0.2%，采用SC-HDエ艺制备钕铁硼主相:在3.0X KT1Pa真空度下熔炼成厚度在0.25 0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢3.0小时后加热至600°C脱氢6.0小时，制备出粒度为60 80目的粗颗粒备用；
采用HD-QLM法制备粒径为1.5 2.5 ii m的轻稀土 La-Ce粉末。将上述粗颗粒由QLM-400型气流磨在0.68MPa工作压カ下磨至平均粒度为2.5
3.5iim的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法将轻稀土 La-Ce粉末按2%、3%、4%(wt%)比例向平均粒度为2.5 3.5 ii m的细粉末中添加，并在混料机中均匀混合2小时，制得La-Ce添加剂均匀吸附于钕铁硼主相周围的混合粉末；
上述混合粉末在2.0 2.5T的取向场中压制成50 X 50 X 50mm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050 1100°C及
5.0X 10_3Pa真空度下烧结，使其中的纳米成分相互之间及与钕铁硼主相之间形成晶界相即得成品。与该实施例相关物质的參数如下:
产品粒度约为I 6i!m，晶粒分布较均匀且没有明显的晶粒长大现象，空隙较少，因此该产品具有较好的磁性能。伴随着不同的La-Ce添加量，钕铁硼永磁材料的矫顽カ分别为972kA/m、994 kA/m、997 kA/m，剩磁有所降低。实施例2:
与实施例1区别在于:原料的质量百分比组成为=Pr-Nd:24.5%，Gd:6%，B:1.05%, Fe:67.45%，Al:0.8%，Cu:0.2%，其他エ艺路线同实施例1，试验数据见表I。与该实施例相关的物质參数与实施例1相似，略。实施例3:
与实施例1区别在于:原料的质量百分比组成为=Pr-Nd:22.5%，Gd:8%，B:1.05%, Fe:67.45%，Al:0.8%，Cu:0.2%，其他エ艺路线同实施例1，试验数据见表I。与该实施例相关的物质參数与实施例1相似，略。实施例1至3试验数据如表I所示:
权利要求
1.一种带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料，它由以下a、b组份构成，所述a组份及重量百分比组成:(Pr-Nd1^xGdx) (x=0.13 0.26)为 29 31%，B 为 1.0 1.1%，A1 为 0.5 1.0%，Cu为0.05 0.4%，余量为Fe ;所述b组份为La-Ce轻稀土添加剤，该稀土添加剂占A组份总量的0.1 5%。
2.根据权利要求1所述带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料，其特征是:轻稀土添加剂是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5 2.5 ii m的粉末。
3.根据权利要求1所述带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料，其特征是:所述稀土添加剂占A组份总量的2.0 4.0%。
4.一种带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是: ①先采用SC-HDエ艺制备钕铁硼主相，将其中a组份在真空度为3.0 X KT1Pa下熔炼成厚度在0.25-0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢2 4小时后加热至550 650°C脱氢6 7小时，制备出粒度为60 80目的粗颗粒备用； ②所述的粗颗粒由QLM-400型气流磨在0.68 0.7MPa工作压カ下磨至平均粒度为2.5 3.5 iim的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法向细粉末中复合添加称之为b组份的La-Ce轻稀土添加剤，并在混料机中均匀混合I 3小吋，而实现均匀吸附于钕铁砸主相周围的混合粉末； ③所述混合粉末在2.0 2.5T的取向场中压制成50 100X50 100X50 IOOmm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050 1100°C及5.0X 10_3Pa真空度下烧结，使其中的粉末成分相互之间及与钕铁硼主相之间形成晶界相而成为成品；` 所述a组份及重量百分比组成:(Pr-NcUGcQ (x=0.13 0.26)为29 31%，B为1.0 1.1%，Al为0.5 1.0%，Cu为0.05 0.4%，余量为Fe ;所述b组份为La-Ce轻稀土添加齐U，该稀土添加剂占A组份总量的0.1 5%。
5.根据权利要求4所述钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是:轻稀土添加剂是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5 2.5 ii m的粉末。
6.根据权利要求4所述钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是:所述稀土添加剂占a组份总量的2.0 4.0%。
全文摘要
一种带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法，是利用将轻稀土元素(La-Ce)按一定比例添加到制造稀土永磁体材料中，提高高丰度稀土材料的利用率，降低稀土永磁体的制造成本。本发明采用轻稀土元素直接加入低稀土含量的钕铁硼主相中，适量的添加可以起到富稀土相的作用防止产品稀土总量过低而氧化；对晶界起到强化作用提高矫顽力；烧结过程中抑制钕铁硼晶粒长大，保证产品内部晶粒大小的均匀性，从而使产品的方形度有所改善。由于元素La-Ce主要富集在晶粒边界的富稀土相中，适量的向钕铁硼材料中添加La-Ce元素可以部分取代富钕相中的Nd，减少Nd的消耗，从而大大降低了产品的制造成本。
文档编号B22F3/16GK103106993SQ20131006473
公开日2013年5月15日 申请日期2013年3月1日 优先权日2012年12月31日
发明者杨延华, 李琰, 颜廷顺 申请人:辽宁恒德磁业有限公司