专利名称：还原扩散法直接制备镝铁合金粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属间化合物型合金粉的制备方法，尤其涉及一种镝铁(Fe2Dy)合金粉的制备方法，属新材料技术领域背景技术稀土永磁材料(NdFeB)，主要是由稀土金属钕(Nd)铁和硼等金属通过粉末冶金工艺制备而成，广泛应用电子、机械等行业，尤其高性能材料，在国防工业中得到应用，其市场前影极为广阔。
为了大幅度提高稀土永磁材料(NdFeB)的磁性能，尤其提高内禀矫顽力和热稳定性，往往在稀土永磁材料(NdFeB)粉末冶金熔炼时均添加少量的稀土金属镝，从而改善稀土永磁材料(NdFeB)的热稳定性，即在较高的使用温度条件下，其磁性能不会明显下降，通常在NdFeB永磁材料中加入1％--10％的镝。
稀土金属镝除了可作为稀土永磁材料(NdFeB)的添加剂之外，它还可用于其他稀土功能材料中，如稀土超磁致伸缩合金(FeDy0.7b0.3)和磁光存储材料(FeDyTbGd)中。
在上述稀士功能材料中，稀土金属镝都是以纯金属形式加入的。根据冶炼过程原理，以母合金形式加入合金元素要比以纯金属形式加入更利于合金化，因为母合金的熔点通常均低于纯金属的熔点。因而在冶炼过程中更利于熔化，使合金成份更加均匀。
由于金属镝在实际应用中，均在含铁的合金中，因而以镝铁(Fe2Dy)母合金形式加入镝尤为合理。从另一角度来看，镝铁(Fe2Dy)合金相对其生产工艺简单，生产成本又低。
目前，镝铁(DyFe)合金的制备方法大致有三种。其一，用稀土氟化物经钙热还原法，制备出纯金属镝，再经共熔法熔炼成不同含镝量的镝铁合金。其二，曾用共析电解法制取高含镝量的镝铁合金。其三，利用纯钙还原扩散法直接由氧化物制备镝铁合金。这些制备方法的缺点分别是用共熔法制备镝铁合金，具有生产成本高，有严重环境污染等缺点；共析电解法制备镝铁合金，其镝含量无法控制在一定范围内，给使用带来困难；钙还原扩散法具有无环境污染，其合金成份可控等优点。但单纯采用钙作为还原剂又存在如下缺点还原产物氧化钙，其熔点高达2600℃，在还原温度下仍为固态，对还原稀土金属镝的扩散有阻碍作用，甚至可将已还原的金属镝被氧化钙所包含，不但给合金提纯带来困难，而且使它无法同金属铁形成镝铁合金。因而，要想形成固定组成的镝铁合金，其氧化镝的加入量要大于理论量，通常加入110％--120％的氧化镝，从而又使生产成本大幅度提高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述相关技术存在的生产成本过高，有严重环境污染和合金成份不稳定等缺点而提出一种新的生产工艺，其主要优点是工艺简单、无环境污染、生产成本更低的镝铁(Fe2Dy)合金粉末的制备方法。
本发明可通过以下技术方案来实现一种镝铁(Fe2Dy)合金粉末的制备方法，采用钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)作还原剂，直接制备镝铁(Fe2Dy)合金粉末。还原过程中低熔点的CaO·NaCl，2CaO·CaCl2(熔点分别为801℃，782℃)，更利于还原金属的扩散和金属间化合物的形成。合金粉末中镝的含量45％--59％(重量)，其还原扩散化学反应方程式为……(1)……(2)……(3)制备过程是将一定量的氧化镝粉末、金属钙粒、铁粉和NaCl、CaCl2(其中Ca为理论量的1.5倍，NaCl和CaCl2为Ca用量的15％，其它为理论用量)粉末用混合机均匀混合1.5小时以上，然后在压机上把混合料在500Kg～800Kg/cm2的压力下压成圆环形料块，置于真空电阻炉中，抽真空达2Pa后，用纯净氩气清洗2-3次，再充氩气在正压保护下加热，使其进行还原和扩散反应，生成不同含镝量的镝铁合金。由于其含镝加入量不同，合金中含镝量可以控制，通常其含镝量可在45％～50％范围内变化。当含镝量达59％时，其合金组成为Fe2Dy金属间化合物；当含镝量小于59％时，其合金组成为Fe2Dy或Fe23Dy6金属间化合物和金属镝所组成，还原和扩散反应温度为950℃～1100℃，保温时间为7小时～10小时，反应完毕后试料随炉冷却，待试料冷却至60℃以下时即可出炉，出炉后的试料可直接放入5％～10％NH4Cl水溶液中至少浸泡5小时，在搅拌的条件下用水进行清洗，直至溶液由白色呈现棕色为止，然后用2％～4％(体积)醋酸水溶液和1％EDTA氨水溶液清洗1-2次，最后用清水洗至溶液的PH值为中性，在过滤条件下用水冲洗2-3次，再用无水乙醇冲洗2次，将沉淀合金粉置于60℃真空干燥箱中烘干，1小时～2小时后取出，真空包装成最终产品。
本发明的有益效果是与现有技术相比，本发明采用钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)还原扩散法直接由金属氧化镝通过还原扩散与铁形成含镝量为59％的Fe2Dy金属间化合物，该方法不但无环境污染，而且生产成本均低于目前现有技术成本，其金属镝含量稳定可控，具有实用价值。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明实施例1将Dy2O3236.2克，Fe粉148.8克，Ca粒113.6克，NaCl 17克，CaCl217克，用混合机均匀混合后，用500Kg/cm2压力将试料压成圆环形料块，放入反应器中，并置于电阻加热炉中，抽真空达2Pa后，再充入Ar气，在Ar气保护下加热至950℃，保温10小时，然后随炉冷却至60℃以下，取出试料置于5％NH4Cl水溶液中浸泡6小时，在搅拌条件下用水清洗至溶液呈现棕色，然后用2％(体积)醋酸水溶液和1％EDTA氨水溶液清洗2次，水洗至溶液呈中性(PH值)后过滤，并用无水乙醇冲滤2次，再进行真空干燥，所得合金粉351.2克，合金中含58.1％Dy，40.5％Fe，0.12％Ca，0.21％O。
实施例2将Dy2O3750克，Ca粒360克，Fe粉450克，NaCl 54克，CaCl254克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1000℃，保温8小时按实施例1的方法处理反应料，所得合金粉1047.3克，合金中含58.1％Dy，40.9％Fe，0.15％Ca，0.25％O。
实施例3将Dy2O31000克，Ca粒480克，Fe粉600克，NaCl 72克，CaCl272克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1100℃，保温7小时，按实施例1的方法处理反应料，所得合金粉1381.6克，合金中含58.4％Dy，40.5％Fe，0.14％Ca，0.24％O。
实施例4将Dy2O3480克，Ca粒230克，Fe粉501克，NaCl 34.5克，CaCl234.5克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1100℃，保温7小时，再按实施例1方法处理反应料，所得合金粉854.3克，合金中含45.1％Dy，53.5％Fe，0.11％Ca，0.27％O。
实施例5将Dy2O3850克，Ca粒408克，Fe粉710克，NaCl 61克，CaCl261克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块放入加热炉中，在Ar气保护下加热至1100℃，保温7小时再按实施例1方法处理反应料，所得合金粉1355.3克，合金中含51.4％Dy，47.2％Fe，0.10％Ca，0.22％O。
实施例6将Dy2O34500克，Ca粒2160克，Fe粉2700克，NaCl 324克，CaCl2324克，按实施例1的实施方法制成的圆环形料块，放入加热炉中，在Ar气的保护下加热至1100℃，保温9小时，反应料出炉后再按实施例1的处理方法处理反应料，所得合金粉6218.2克，合金中含58.5％Dy，40.5％Fe，0.13％Ca，0.12％O。
利用实施例6所得合金粉2500克，在20公斤真空感应炉上先后熔炼了18公斤和15公斤钕铁硼合金，制成磁体后，经中国计量科学研究院测量，其磁性能同加入传统的Fe-80Dy相当，但内禀矫顽力有所提高。
权利要求
1.一种金属间化合物型镝铁(Fe2Dy)合金粉的制备方法，其特征在于采用金属钙+氯化盐(NaCl+CaCl2)作还原剂，直接由稀土氧化物(Dy2O3)通过还原扩散制备含镝45％～59％(重量)的镝铁(Fe2Dy)合金粉。配料按下列化学反应方程式计算首先将一定量的氧化镝与金属钙粒、铁粉、氯化钠、氯化钙用混合机均匀混合1.5小时以上，然后在压机上把混合料在500Kg～800Kg/cm2的压力下压成圆环形料块，置于真空电阻炉中，抽真空达2Pa后，用纯净氩气清洗2-3次，再充氩气在正压保护下加热，使其进行原还扩散反应，其主要技术特征还表现在还原剂中Ca的用量为理论量的1.5倍，NaCl和CaCl2计算量为Ca用量的15％，其他料按理论用量，还原扩散反应温度为950℃～1100℃。保持温度7小时～10小时，反应完毕后，试料随炉冷却，待试料冷却至60℃以下时，即可出炉。
2.权利要求1所述的合金粉的制备方法，其特征是出炉后的冷却料直接放入5％～10％NH4Cl水溶液中浸泡5小时，在搅拌的条件下用水进行清洗至溶液由白色呈现棕色为止，然后用2％～4％(体积)醋酸水溶液和1％EDTA氨水溶液清洗1-2次，最后用清水洗至溶液的PH值为中性，过滤，并用无水乙醇冲洗2次，将沉淀合金粉置于60℃以下的真空干燥箱中烘干1-2小时，取出后真空包装成最终产品。
全文摘要
本发明涉及一种金属间化合物型的镝铁(Fe
文档编号H01F1/055GK1743105SQ200410075389
公开日2006年3月8日 申请日期2004年8月30日 优先权日2004年8月30日
发明者任英良, 段莉萍, 任忠平 申请人:段莉萍, 任英良