专利名称：磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法
技术领域：
本发明涉及一种磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法。
背景技术：
钕铁硼稀土永磁材料具有优异的综合磁性能，永磁电机是钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总量的70%，其可显著提高电机效率、平均节电率高达10%，某些专用电机节电率高达15% -20%，而且有助于减小电机体积，及减少CO2的排放。特别是在应用条件较苛刻的大功率电机领域，如:电动汽车、混合动力汽车、列车、机床、机器人等的驱动系统都倾向于使用高效的钕铁硼永磁电机，其市场已经越来越大。美国约有150万辆电动汽车，日本己有约50万辆，根据中国汽车工业发展规划，我国电动汽车产业到2015年年生产量销售150万辆以上。然而，钕铁硼磁体热稳定性较差，居里温度低，温度系数较大，其应用依然受到限制。以汽车电机为例，电机运行时温度升高，常处于200°C以上环境，在起动、反向、突然短路等情况下，电机内产生较大的退磁场，更容易发生不可逆退磁(也即失磁)，影响到设备的精密度和可靠性。目前国内外主要采用增加永磁体厚度或是在电机中埋入热敏电阻的方法解决，但存在着电机重、成本增加，以及强制电机停止工作等弊端。作为永磁电机防失磁研究的主要方面，材料的磁性能尤其是热稳定性能是决定电机可靠运行的关键。因此，高热稳定性永磁材料的研究开发是今后发展的重要方向。表征永磁体热稳定性的参数主要有:磁通不可逆损失hin，磁通可逆损失hMV，居里温度，剩磁可逆温度系数α和内禀矫顽力的可逆温度系数β。通常，磁体的居里温度越高，hin 、温度系数α和β (为负值)绝对值越小,则磁体的热稳定性越好。实际应用中还用最高工作温度Tm作为磁体温度特性的指标，Tm可表示为:Tm = Tr - u^irX 100`%
H,1.TR Χβ式中，Te为室温，Hci；ΤΕ为室温下的内禀矫顽力，( ,^niin为Tm下能满足使用要求的最小内禀矫顽力。可以看出，室温内禀矫顽力越大、β绝对值越小，磁体的最高工作温度越闻。本发明提供了一种新的方法，采用钕铁硼磁粉表面富锆溶剂修饰，能使溶剂非常均匀的分布在磁粉颗粒周围，通过烧结扩散过程锆元素在主相晶粒表面区形成很强的钉扎场，提高畴壁移动能垒，实现降低β目标。另一方面锆元素具有明显的抑制晶粒异常长大、细化晶粒的作用，可以提高晶粒尺寸一致性，改善β，进而可以制备出高热稳定性的磁体材料。该方法改变了传统的组元元素在母合金中的添加方式，通过磁粉表面修饰，有针对性的对反磁化核容易长大的晶粒表面区进行钉扎，实现均匀改性，此方法明显优于传统的粉末冶金工艺
发明内容
本发明的目的是提供一种磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法。它的步骤为:I)主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金或用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片；2)通过氢爆法或者破碎机将主相合金破碎，破碎后经气流磨磨料，制得平均颗粒直径为2-10 μ m的主相合金粉末；3)将富锆溶剂与主相合金粉末、抗氧化剂、汽油在混料机中均匀混合成混合粉末，其中富锆溶剂重量占总重量的0.05-5%，抗氧化剂占总重量的0.1_5%，汽油占总重量的
0.5-5% ；4)混合粉末在1.2-2.0T的磁场中压制成型坯件；5)将型坯件放入高真 空烧结炉内，在1050-1125°C烧结2_4h，再经过500_650°C热处理回火2-4h，制得烧结磁体。所述的主相合金以原子百分比计，其成分为NdaFemBbM。，其中11彡a彡16，
5.4 ^ b ^ 6.6,0 ^ c ^ 6，M 为 Dy、Tb、Nb、Co、Ga、Zr、Al、Cu 元素中一种或几种。富锆溶剂为正丙醇锆、正丁醇锆、乙酸锆、四叔丁醇锆中的一种或几种。抗氧化剂为聚环氧乙烷烷基醚、聚环氧乙烷单脂肪酸酯或聚环氧乙烷烯丙基醚中的一种。本发明制得的磁体最高工作温度比通常采用的合金元素内锆添加制得磁体高，剩磁温度系数、矫顽力温度系数低，工艺过程适合于批量化生产。
具体实施例方式本发明采用钕铁硼磁粉表面富锆溶剂修饰，能使溶剂非常均匀的分布在磁粉颗粒周围，通过烧结扩散过程锆元素在主相晶粒表面区形成很强的钉扎场，提高畴壁移动能垒，实现降低β目标。另一方面锆元素具有明显的抑制晶粒异常长大、细化晶粒的作用，可以提高晶粒尺寸一致性，改善β，进而可以制备出高热稳定性的磁体材料。该方法改变了传统的组元元素在母合金中的添加方式，通过磁粉表面修饰，有针对性的对反磁化核容易长大的晶粒表面区进行钉扎，实现均匀改性，此方法明显优于传统的粉末冶金工艺。本发明的具体步骤如下:I)主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金，或用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片，其成分为NdaFe1(l(l_a_b_cBbMc (at%)，其中11彡a彡16，5.4彡b彡6.6，O彡c彡6，M为Dy、Tb、Nb、Co、Ga、Zr、Al、Cu 元素中一种或几种。2)将主相合金制粉。先通过颚式破碎机进行粗破，然后通过中破碎机进行中破。或者采用氢爆法直接破碎，在室温下饱和吸氢，然后在400-60(TC脱氢2-10h制成氢爆粉。破碎后主相合金通过气流磨磨料，制成平均颗粒直径为2-10 μ m粉末。3)将富锆溶剂与主相合金粉末、抗氧化剂、汽油在混料机中均匀混合成混合粉末，其中富锆溶剂重量占总重量的0.05-5%，抗氧化剂占总重量的0.1_5%，汽油占总重量的
0.5-5%。其中富锆溶剂为正丙醇锆、正丁醇锆、乙酸锆、四叔丁醇锆中的一种或几种，抗氧化剂为聚环氧乙烷烷基醚或聚环氧乙烷单脂肪酸酯或聚环氧乙烷烯丙基醚中的一种。4)混合粉末在磁场取向成型压机中压制为型坯件，成型取向磁场1.2-2.0T，增大磁场可以提高磁粉的取向度。并且型坯件的压制成型在完全密封的手套箱中完成，使磁粉隔离空气，一方面避免了因磁体氧化发热而着火的危险，另一方面又降低了最终磁体的氧含量。5)将型坯件放入高真空烧结炉内，1050_1125°C烧结2_4h，再经过500-650°C热处理回火2-4h，制得烧结磁体。本发明的铸造工艺、速凝薄片工艺、氢爆法工艺的具体内容分别见周寿增、董清飞《超强永磁体一稀土体系永磁材料》北京，冶金工业出版社，2004.2第二版，P159-164, p498-504, p326_332，p508_511，pl69_172。实施例1:I)主相合金采用速凝薄片工艺，铜辊表面线速度为1.2m/s，成分为Nd13.12Fe8(l.69B5.73 (Dy。.22八1(|.24) (at%)。2)将主相合金制粉。通过颚式破碎机进行粗破，通过中破碎机进行中破，然后在氮气保护下通过气流磨制成平均颗粒直径为3.4 μ m的粉末。3)将正丙醇锆溶剂与主相合金粉末、抗氧化剂、汽油在混料机中均匀混合成混合粉末，其中正丙醇锆溶剂重量占总重量的3%，抗氧化剂聚环氧乙烷烷基醚占总重量的1%，汽油占总重量的1%。4)将混合后的粉末通过磁场取向成型压机压制为型坯件，成型取向磁场1.6T，在完全密封的手套箱中完成的，使磁粉隔离空气。5)型坯件放入高真空烧结炉内烧结，1085°C烧结3h，再560°C热处理回火3h，制得 烧结磁体。
6)在合金中添加锆元素制备成分为Nd13.12Fe關B5.73 (Dya22Al0.24Zr0.5) (at%)磁体，采用相同的磁场取向压型和烧结、回火工艺制备成磁体。剩磁可逆温度系数α和内禀矫顽力的可逆温度系数β的测试温度是从20°C变化到200°C。其性能如表一。表一,米用不同工艺制备的磁体性能
权利要求
1.一种磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法，其特征在于它的步骤为: 1)主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金或用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片; 2)通过氢爆法或者破碎机将主相合金破碎，破碎后经气流磨磨料，制得平均颗粒直径为2-10 μ m的主相合金粉末； 3)将富锆溶剂与主相合金粉末、抗氧化剂、汽油在混料机中均匀混合成混合粉末，其中富锆溶剂重量占总重量的0.05-5%，抗氧化剂占总重量的0.1_5%，汽油占总重量的0.5-5% ； 4)混合粉末在1.2-2.0T的磁场中压制成型坯件； 5)将型坯件放入高真空烧结炉内，在1050-1125°C烧结2_4h，再经过500_650°C热处理回火2-4h，制得烧结磁体。
2.根据权利要求1所述的磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法，其特征在于所述的主相合金以原子百分比计，其成分为Ndfe.mBbM。，其中11彡a彡16，5.4 彡 b 彡 6.6，0 彡 c 彡 6，M 为 Dy、Tb、Nb、Co、Ga、Zr、Al、Cu 元素中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法，其特征在于所述的富锆溶剂为正丙醇锆、正丁醇锆、乙酸锆、四叔丁醇锆中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法，其特征在于所述的抗氧化剂为聚环氧乙烷烷基醚、聚环氧乙烷单脂肪酸酯或聚环氧乙烷烯丙基醚中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种磁粉表面富锆溶剂修饰制备高热稳定性磁体方法。其步骤为1)主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金或采用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片；2)将主相合金制粉；3)将富锆溶剂与主相合金均匀混合后在磁场中压制成型；4)在高真空烧结炉内制成烧结磁体。本发明制得的烧结钕铁硼最高工作温度高，矫顽力大，剩磁温度系数、矫顽力温度系数低的特点，此工艺可以用于大规模批量生产，通过本发明可以制备出高热稳定性的烧结钕铁硼。
文档编号H01F1/053GK103187167SQ201310124979
公开日2013年7月3日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者于濂清, 王清清, 董开拓, 郭亮亮, 韩雪, 薛庆忠 申请人:中国石油大学(华东)