一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，所述的高性能钕铁硼稀土永磁器件由R-Fe-Co-B-M速凝合金、微晶HR-Fe合金纤维和TmGn化和物微粉制成；制造方法由R-Fe-Co-B-M速凝合金的制造、微晶HR-Fe合金纤维的制造、合金的氢破碎、前混料、气流磨制粉、后混料、磁场成型、烧结和时效工序组成，制成烧结钕铁硼永磁体，烧结磁体再经过机械加工和表面处理制成各种稀土永磁器件。
【专利说明】—种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于稀土永磁领域，特别是涉及一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]钕铁硼稀土永磁材料，以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁材料又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。
[0003]1983年，日本专利1，622，492和2，137,496首先公开了日本住友金属发明的钕铁硼稀土永磁材料，公布了钕铁硼稀土永磁材料的特性、成分和制造方法，确认了主相为Nd2Fe14B相，晶界相主要由富Nd相、富B相和稀土氧化物杂质等组成；钕铁硼稀土永磁材料以其优异的磁性能得到广泛应用，并被称为永磁王；1997年授权的美国专利US5.645，651进一步明确了添加Co元素和主相具有四方相结构，上述专利申请的非常严谨，起到了非常好的知识产权保护；日立金属收购住友金属后，2012年用美国专利US6，461,565 ；US6, 491,765 ；US 6，537，385 ；US 6，527，874对包括中国三家钕铁硼制造企业在内的29家企业在美国提起ITC诉讼，其中，美国专利US6，461，565在中国的同族专利为CNl 195600C,保护的是磁场成型时温度控制在5-30°C，相对湿度40-65% ;尽管这样的条件保证了在成型过程安全，便于操作，但缺点是氧含量高，浪费宝贵的稀土资源，影响了性能的发挥；美国专利US6, 491，765和US 6，537，385在中国的同族专利为CN1272809C,保护的是在气流磨制粉过程中使用氧含量在0.02-5的惰性气体的高速气流，对所述合金进行细粉碎，除去至少一部分粒径在1.0 μ m以下的细粉，由此将粒径1.0 μ m以下的细粉的数量调整到全体粒子数量的10%以下；由于1.0 μ m以下的细粉中稀土含量高，表面积大，是最容易氧化的，甚至容易着火，减少对工艺控制、提高性能有好处，但是，这造成了稀土的浪费，另外，部分粒径在Ι.Ομπι以下的细粉随旋风收集器的排气管排出，是气流磨的设备造成的，不易人为控制；美国专利US 6，527，874在中国的同族专利为CNl 182548C，保护的是添加Nb或Mo的速凝合金和制造技术，首先公开速凝合金和制造技术的是美国专利US5，383，978，这一发现，对钕铁硼的性能产生重大改进，成为1997年以后的主流制造技术；为此，人们也投入大量人力和财力，这一技术得到快速发展；专利US5, 690，752 ；CN97111284.3 ；CN1, 671，869A ；US5, 908，513 ；US5, 948，179 ；US5, 963，774 ；CN1, 636，074A 公开的都是对这一技术的改进。
[0004]随着钕铁硼稀土永磁的广泛应用，稀土变得越来越短缺，尤其是重稀土元素明显变得资源短缺，稀土价格一涨再涨；为此，人们进行了许多探索，出现双合金技术、渗金属技术、改善或重组晶界相技术等；专利CN101521069B是北京工业大学岳明等人公开的重稀土氢化物纳米颗粒掺杂制备钕铁硼的技术，首先采用速凝工艺制造合金片，接着进行氢破碎和气流磨制粉，然后把采用物理气象沉积技术生产的重稀土氢化物纳米颗粒与前述的粉末混合，再通过磁场成型、烧结等常规工艺制造钕铁硼磁体，尽管该专利发现了提高磁体矫顽力的方法，但工艺研究不够深入，批量生产存在问题，专利CN101，383，210B ；CN101, 364，465B ；CN101, 325，109B ；CN101, 325，109B公开的都是类似的技术，性能提高有限，纳米氧化物容易吸潮，吸附的水分严重影响产品性能，产品一致性差。
【发明内容】
[0005]本发明通过研究探索，找到一种新的高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，明显提高钕铁硼稀土永磁的磁能积、矫顽力、耐腐蚀性和加工性能，适合于批量生产，减少了价格昂贵并且资源稀缺的重稀土元素的用量，对扩大钕铁硼稀土永磁材料的应用市场，尤其在电子元器件、节能和控制电机、汽车零部件、新能源汽车、风力发电等领域的应用有着重要意义。本发明还发现抑制晶粒长大，尤其是抑制晶粒异常长大的两个以上ZR2(Fe1^xCox)14B相晶粒的交界处的晶界相中存在微小的TmGn化和物和Nd2O3微粒，发现了形成ZR2 (Fe^Cox)14B 相包围 LR2 (Fei_xCox) 14B 相的新主相结构。
[0006]本发明通过以下技术方案实现:
一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:高性能钕铁硼稀土永磁器件由R-Fe-Co-B-M速凝合金、微晶HR-Fe合金纤维和TmGn化和物微粉制成:
其中R代表包含Nd和Pr的两种以上的稀土元素；
M代表元素Al、Co、Nb、Ga、Zr、Cu、V、T1、Cr、N1、Hf元素中的一种或多种；
HR代表Dy、Tb、Ho、Y 重稀土元素中的一种或一种以上；
TmGn 代表化和物 La203、Ce2O3> Dy203> Tb2O3> Y2O3> A1203、ZrO2, BN 微粉中的一种或一种以
上;
Fe、B、Co、O、N为元素符号，代表相应元素；
优选的TmGn代表化和物Dy203、Tb2O3> Y2O3tm中的一种或一种以上；
进一步优选的TmGn代表化和物A1203、ZrO2, BN微粉中的一种或一种以上；
所述的TmGn化和物微粉的加入量:0 < TmGn ( 0.6% ；
优选的微晶HR-Fe合金纤维的加入量:0 ( HR-Fe ( 10% ；
进一步优选的微晶HR-Fe合金纤维的加入量:1% ( HR-Fe ( 8% ；
钕铁硼稀土永磁材料的制造方法如下:
1、R-Fe-Co-B-M速凝合金的制造
首先将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片冷却后出炉。
[0007]改进技术的合金熔炼工艺，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速l_4m/s，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片离开旋转铜辊后随即落到转盘上进行二次冷却，合金片冷却后出炉。
[0008]进一步改进技术的合金熔炼工艺，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速l_4m/s，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片离开旋转铜辊后随即下落，下落后合金片进行破碎，破碎后进入收料箱，之后用惰性气体将合金片冷却。
[0009]更进一步改进技术的合金熔炼工艺，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速l_4m/S，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，，合金片的温度大于400°C小于700°C，合金片离开旋转铜辊后随即落到冷却板上进行二次冷却，二次冷却后合金片温度小于400°C，然后进行破碎，破碎后进行保温，保温温度200-600°C，保温后用惰性气体将合金片冷却。
[0010]速凝合金的平均晶粒粒度1-4 μ m,优选的平均粒度2_3 μ m。
[0011]2、微晶HR-Fe合金纤维的制造
在氩气氛下将HR-Fe合金加入到电弧加热式真空快淬炉的水冷铜坩埚内，用电弧对材料加热熔化，带水冷却的高速旋转钥轮的外缘与熔融的合金液接触，熔融合金液被甩出，形成微晶HR-Fe合金纤维；接触熔融合金液的钥轮的外缘的速度大于15 m/s，优选25-40 m/s。
[0012]3、合金的氢破碎
将R-Fe-Co-B-M速凝合金片和微晶HR-Fe合金纤维装入真空氢碎炉，抽真空后充入氢气进行吸氢，吸氢温 度80-20(TC，吸氢结束开始加热并进行抽真空脱氢，脱氢温度350-900°C，保温时间3-15小时，保温结束后进行冷却，温度低于80°C后出炉。
[0013]4、前混料
将前序氢破碎后的合金片、微晶HR-Fe合金和TmGn化和物微粉加入到混料机进行前混料，前混料在氮气保护下进行，混料时也可以加入润滑剂或防氧化剂，混料时间大于30分钟，混料后采用氮气保护气流磨制粉。
[0014]5、气流磨制粉
将前混料后的粉末装入加料器上部的料斗，通过加料器将粉末加入到磨室，利用喷嘴喷射的高速气流进行磨削，磨削后的粉末随气流上升，达到制粉要求的粉末通过分选轮分选后进入旋风收集器收集，未达到制粉要求的粗粉在离心力的作用下返回到磨室继续磨肖IJ，进入旋风收料器的粉末作为成品收集在旋风收集器下部的收料器中，随旋风收集器排出的气体排出的超细粉经过过滤器过滤后收集在过滤器下部的超细粉收集器中，排出的气体进入氮气压缩机的吸气口，再由压缩机把氮气压缩到0.6-0.8MPa，0.6-0.8MPa的氮气通过喷嘴喷出，氮气循环使用，气流磨制粉气氛中的氧含量低于lOOppm，优选气氛中的氧含量低于 50ρρη?ο
[0015]分析发现，微晶HR-Fe合金粉末和TmGn化和物微粉的含量较高，说明部分微晶HR-Fe合金粉末、部分TmGn化和物微粉进入过滤器收集的粉末中，过滤器收集的粉末中的微晶HR-Fe合金粉末和TmGn化和物微粉含量明显高于旋风收集器中收集的粉末中微晶HR-Fe合金粉末和TmGn化和物微粉含量，微晶HR-Fe合金粉末比较耐氧化，TmGn化和物微粉对超细粉有保护作用，明显提高了过滤器收集的超细粉的抗氧化能力。
[0016]6、后混料
将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的粉末在氮气保护下装入二维或三维混料机进行氮气保护条件下混料，混料时间大于30分钟，优选60-150分钟，混料后的粉末平均粒度1-4 μ m,优选的平均粒度2-3 μ m。
[0017]7、磁场成型将混料后的收料器与保护气氛分料机对接，保护气氛分料机内设置有电子称，分料机充入氮气后，通过分料机上的手套在氮气保护下将收料器中的粉末分成小袋。
[0018]将前序的合金粉末在氮气保护下送入氮气保护密封磁场压机，称料后放入组装好的模具模腔，之后进行磁场成型，成型后将模具拉回到装粉位置，打开模具将磁块取出，在氮气保护下用塑料或胶套将磁块包装，使磁块与大气隔离，避免等静压时，等静压介质浸入磁块，接着打开送料门将磁块批量取出，送入等静压机进行等静压，等静压后带着包装将磁块送入真空烧结炉的氮气保护进料箱，在氮气保护进料箱内通过手套将磁块去掉包装，装入烧结料盒。
[0019]8、烧结和时效
将真空烧结炉的氮气保护进料箱内的料盒在氮气保护下送入烧结炉的加热室，抽真空后开始加热，先在200-400°C保温2-6小时脱去有机杂质，接着在400-600°C升温和保温5-12小时脱氢脱气，之后在600-1025 °C保温5_20小时预烧结，预烧结后的磁块密度在7.0-7.5g/cm3’，优选的预烧结温度在900-1000°C保温6_15小时，优选的预烧结密度在
7.2-7.4g/cm3’，在预烧结时，发生稀土扩散和置换反应，分布在LR2 (Fe1^xCox) 14B相周围的微晶HR-Fe合金粉末和TmGn化和物微粉中的重稀土元素与LR2 (Fe1^xCox) 14B相外围的Nd发生置换，形成重稀土含量较高的ZR2 (Fe1^xCox) 14B相，ZR2 (Fe1^xCox) 14B相包围在LR2(Fe1^xCox) 14B 相的外围，ZR2 (Fe1^xCox) 14B 相与 LR2 (Fe1^xCox) 14B 相之间无晶界相，形成 ZR2(Fei_xC0x)14B相包围LR2 (Fei_xCox) 14B相的新主相结构，其中:ZR表示主相中重稀土 HR的含量高于稀土永磁器件中平均重稀土 HR的含量，LR表示主相中重稀土 HR的含量低于稀土永磁器件中平均的重 稀土的含量；Nd进入晶界后优先与O结合，形成微小的Nd2O3微粒，Nd2O3微粒在晶界中有效抑制ZR2 (Fe1^xCox)14B相的长大，尤其是Nd2O3颗粒位于两个以上晶粒的交界处时，有效抑制晶粒的融合，限制晶粒的异常长大，明显提高了磁体的矫顽力，预烧结后在1030-1070°C保温1-5小时进行烧结，烧结后的磁体密度> 7.5g/cm3 ;烧结后进行800-9500C的一次时效和450-650°C的二次时效，二次时效后快冷，制成烧结钕铁硼永磁体，烧结磁体再经过机械加工和表面处理制成各种稀土永磁器件。
[0020]烧结和时效过程中，继续发生置换反应，矫顽力进一步提高，还有部分纳米TmGn化和物微粉与富钕相中的Nd发生置换反应，形成Nd203。
[0021]烧结后钕铁硼永磁体的金相结构中的两个以上ZR2 (Fe1^xCox) 14B相晶粒的交界处的晶界相中存在微小的TmGn化和物微粒和Nd2O3微粒。
[0022]本发明的有益效果:
1、在合金熔炼时，采用真空速凝工艺，控制合金片的晶粒粒度在平均粒度2-3 μ m,为制造高性能稀土永磁材料奠定了基础；采用真空快淬工艺制造微晶HR-Fe合金纤维，气流磨制粉时容易破碎，有益于形成富重稀土微粒，微粒吸附在主相颗粒上，为提高磁体的磁性能和耐腐蚀性奠定基础。
[0023]TmGn化和物微粉进入晶界相，抑制了晶粒长大，使得富钕相分布均匀，有利于提高磁体的磁性能和耐腐蚀性能。
[0024]2、气流磨制粉时，部分微晶HR-Fe合金粉末和部分TmGn化和物微粉包覆在超细粉的外围，提闻了超细粉的抗氧化能力，在后混料工序，超细粉与旋风收集器收集的粉末混合，不但提高了材料利用率，也改善了富重稀土微粒的分布，为提高了磁体的性能打下基础。
[0025]3、在烧结过程中，通过增加预烧结过程，进一步抑制了主相的晶粒长大，加强了稀土扩散和置换反应，分布在LR2 (Fe1^xCox) 14B相周围的微晶HR-Fe合金粉末和TmGn化和物微粉中的重稀土元素与R2 (Fe1^xCox)14B相外围的Nd发生置换，形成重稀土含量较高的ZR2(FehCox) 14B 相，ZR2 (Fei_xCox) 14B 相包围在 LR2 (Fe^Cox) 14B 相的外围，ZR2 (Fe1^xCox) 14B相与 LR2 (Fe1^xCox) 14B 相之间无晶界相，形成 ZR2 (Fe1^xCox) 14B 相包围 LR2 (Fe1^xCox) 14B 相的新主相；Nd进入晶界后优先与O结合，形成微小的Nd2O3微粒，Nd2O3微粒在晶界中有效抑制LR2 (Fe1^xCox) 14B相的长大，尤其是Nd2O3颗粒位于两个以上晶粒的交界处时，有效抑制晶粒的融合，限制晶粒的异常长大，明显提高了磁体的矫顽力。
[0026]因此本发明的另一个显著特点是改变了晶界相的结构和分布，形成新结构主相；在两个以上晶粒的晶界交汇处存在Nd2O3微粒。
【具体实施方式】
[0027]下面通过实施例的对比进一步说明本发明的显著效果。
[0028]实施例1
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；微晶 HR-Fe合金纤维(80%HR)采用真空快淬炉制造，钥轮转速分别选用15m/s ;按表一所列的比率选取微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片进行氢破碎，氢破碎后的微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片一起放入混料机，接着按表一的比率加入TmGn化和物微粉，在氮气保护下混料，混料时间60分钟，混料后进行气流磨制粉，将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的超细粉一起放入后混料机进行后混料，后混料也在氮气保护下进行，混料时间90分钟，保护气氛的氧含量小于IOOppm ;之后送到氮气保护磁场取向压机成型，取向磁场强度1.8T,模腔内温度3°C,磁块尺寸40X30X20mm,取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行预烧结，预烧结温度910°C保温15小时，预烧结密度7.2g/cm3’，之后进行烧结和两次时效，烧结温度1070°C保温I小时，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一。
[0029]实施例2
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速lm/s，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片离开旋转铜辊后随即落到转盘上进行二次冷却；微晶HR-Fe合金纤维(80%HR)采用真空快淬炉制造，钥轮转速分别选用18m/s ;按表一所列的比率选取微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片进行氢破碎，氢破碎后的微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片一起放入混料机，接着按表一的比率加入TmGn化和物微粉，在氮气保护下混料，混料时间90分钟，混料后进行气流磨制粉，将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的超细粉一起放入后混料机进行后混料，后混料也在氮气保护下进行，混料时间120分钟，保护气氛的氧含量小于IOOppm ;之后送到氮气保护磁场取向压机成型，取向磁场强度1.8T,模腔内温度4°C,磁块尺寸40X30X20mm,取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行预烧结，预烧结温度950°C保温12小时，预烧结密度7.3g/cm3’，之后进行烧结和两次时效，烧结温度1060°C保温2小时，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一O
[0030]实施例3
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速2m/s，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片离开旋转铜辊后随即下落，下落后合金片进行破碎，破碎后进入收料箱，之后用惰性气体将合金片冷却；微晶HR-Fe合金纤维(80%HR)采用真空快淬炉制造，钥轮转速分别选用22m/s ;按表一所列的比率选取微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片进行氢破碎,氢破碎后的微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片一起放入混料机，接着按表一的比率加入TmGn化和物微粉，在氮气保护下混料，混料时间90分钟，混料后进行气流磨制粉，将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的超细粉一起放入后混料机进行后混料，后混料也在氮气保护下进行，混料时间120分钟，保护气氛的氧含量小于IOOppm ;之后送到氮气保护磁场取向压机成型，磁块尺寸40 X 30 X 20mm,取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行预烧结，预烧结温度990°C保温10小时，预烧结密度7.3g/cmS之后进行烧结和两次时效，烧结温度1050°C保温3小时，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一。
[0031]实施例4
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，在1400-1470°C精炼，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，转辊转速4m/s，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，，合金片的温度大于400°C小于700°C，合金片离开旋转铜辊后随即落到冷却板上进行二次冷却，二次冷却后合金片温度小于400°C，然后进行破碎，破碎后进行保温，保温温度200-600°C，保温后用惰性气体将合金片冷却；微晶HR-Fe合金纤维(80%HR)采用真空快淬炉制造，钥轮转速分别选用25m/s ;按表一所列的比率选取微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片进行氢破碎，氢破碎后的微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片一起放入混料机，接着按表一的比率加入TmGn化和物微粉，在氮气保护下混料，混料时间120分钟，混料后进行气流磨制粉，将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的超细粉一起放入后混料机进行后混料，后混料也在氮气保护下进行，混料时间120分钟，保护气氛的氧含量小于IOOppm ;之后送到氮气保护磁场取向压机成型，磁块尺寸40 X 30 X 20mm,取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行预烧结，预烧结温度1010°C保温8小时，预烧结密度7.3g/cm3’，之后进行烧结和两次时效，烧结温度1040°C保温4小时，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一。
[0032]实施例5
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；微晶HR-Fe合金纤维(80%HR)采用真空快淬炉制造，钥轮转速分别选用28m/s ;按表一所列的比率选取微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片进行氢破碎，氢破碎后的微晶Dy-Fe合金纤维和R-Fe-B-M合金片一起放入混料机，接着按表一的比率加入TmGn化和物微粉，在氮气保护下混料，混料时间120分钟，混料后进行气流磨制粉，将旋风收集器收集的粉末放入后混料机进行后混料，后混料也在氮气保护下进行，混料时间150分钟，之后送到氮气保护磁场取向压机成型，磁块尺寸40X 30X 20mm，取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行预烧结，预烧结温度1020°C保温6小时，预烧结密度7.4g/cm3’，之后进行烧结和两次时效，烧结温度1030°C保温5小时，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一。
[0033]对比例
按表一成分选取R-Fe-B-M合金600Kg熔炼，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片，之后进行氢破碎，氢破碎后进行气流磨制粉，之后送到氮气保护磁场取向压机成型，取向磁场强度1.8T,模腔内温度3°C,磁块尺寸40X30X20mm,取向方向为20尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，之后送入烧结炉进行烧结和两次时效，磁块取出后进行磨加工，然后测量磁性能和失重，结果列入表一。
[0034]通过实施例和对比例的比较进一步说明，采用本发明的工艺和设备明显提高磁体的性能，与渗Dy技术相比，生产成本较低，不受磁体的形状和尺寸限制，是非常有发展的工艺和设备技术。
[0035]表一、实施例和对比例的组成和性能
【权利要求】
1.一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:高性能钕铁硼稀土永磁器件由R-Fe-Co-B-M速凝合金、微晶HR-Fe合金纤维和TmGn化和物微粉制成: 其中R代表包含Nd和Pr的两种以上的稀土元素； M代表元素Al、Co、Nb、Ga、Zr、Cu、V、T1、Cr、N1、Hf元素中的一种或多种； HR代表Dy、Tb、Ho、Y重稀土元素中的一种或一种以上； TmGn 代表化合物微粉 La203、Ce2O3> Dy203> Tb2O3> Y2O3> A1203、ZrO2, BN 中的一种或一种以上; Fe、B、Co、O、N为元素符号，代表相应元素； 高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法如下: (1)R-Fe-Co-B-M速凝合金的制造 首先将R-Fe-Co-B-M原料在真空或氩气保护下感应加热熔化成合金，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片，合金片冷却后出炉； 速凝合金的平均晶粒粒度1-4 μ m ; (2)微晶HR-Fe合金纤维 的制造 在氩气氛下将HR-Fe合金加入到电弧加热式真空快淬炉的水冷铜坩埚内，用电弧对材料加热熔化，带水冷却的高速旋转钥轮的外缘与熔融的合金液接触，熔融合金液被甩出，形成微晶微晶HR-Fe合金纤维；接触熔融合金液的钥轮的外缘的速度大于10 m/s ； (3)合金的氢破碎 将R-Fe-Co-B-M速凝合金片和微晶HR-Fe合金纤维装入真空氢碎炉，抽真空后充入氢气进行吸氢，吸氢温度80-20(TC，吸氢结束开始加热并进行抽真空脱氢，脱氢温度350-900°C，保温时间3-15小时，保温结束后进行冷却，温度低于80°C后出炉； (4)前混料 将前序氢破碎后的合金片、微晶HR-Fe合金纤维和TmGn化和物微粉加入到混料机进行前混料，前混料在氮气保护下进行，混料时间大于30分钟，混料后采用氮气保护气流磨制粉； (5)气流磨制粉 将前混料后的粉末装入加料器上部的料斗，通过加料器将粉末加入到磨室，利用喷嘴喷射的高速气流进行磨削，磨削后的粉末随气流上升，达到制粉要求的粉末通过分选轮分选后进入旋风收集器收集，未达到制粉要求的粗粉在离心力的作用下返回到磨室继续磨肖IJ，进入旋风收料器的粉末作为成品收集在旋风收集器下部的收料器中，随旋风收集器排出的气体排出的超细粉经过过滤器过滤后收集在过滤器下部的超细粉收集器中，排出的气体进入氮气压缩机的吸气口，再由压缩机把氮气压缩到0.6-0.8MPa，0.6-0.8MPa的氮气通过喷嘴喷出，氮气循环使用，制粉气氛中的氧含量低于IOOppm ； (6)后混料 将旋风收集器收集的粉末和过滤器收集的粉末在氮气保护下装入二维或三维混料机进行氮气保护条件下混料，混料时间大于60分钟，混料后的合金粉末平均粒度1-4 μ m ; (7)磁场成型 将前序的合金粉末在氮气保护下送入氮气保护密封磁场压机，称料后放入组装好的模具模腔，之后进行磁场成型，成型后将模具拉回到装粉位置，打开模具将磁块取出，在氮气保护下用塑料或胶套将磁块包装，使磁块与大气隔离，避免等静压时，等静压介质浸入磁块，接着打开送料门将磁块批量取出，送入等静压机进行等静压，等静压后带着包装将磁块送入真空烧结炉的氮气保护进料箱，在氮气保护进料箱内通过手套将磁块去掉包装，装入烧结料盒； (8)烧结和时效 将真空烧结炉的氮气保护进料箱内的料盒在氮气保护下送入烧结炉的加热室，抽真空后开始加热，先在200-400 V保温2-6小时脱去有机杂质，接着在400-600 V升温和保温5-12小时脱氢脱气，之后在600-1025 °C保温5_20小时进行预烧结，预烧结后在1030-1070°C保温1-5小时进行烧结，烧结后进行800-950°C的一次时效和450_650°C的二次时效，二次时效后快冷，制成烧结钕铁硼永磁体，烧结磁体再经过机械加工和表面处理制成各种稀土永磁器件。
2.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的TmGn代表稀土氧化物微粉Dy203、Tb203、Y2O3中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的TmGn代表 氧化物微粉A1203、ZrO2中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的TmGn代表化和物微粉BN。
5.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的R代表La、Ce、Gd、Nd、Pr中的两种以上，且Nd、Pr是必须含有的稀土元素。
6.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的R代表La、Ce、Gd、Dy、Nd、Pr中的两种以上，且Nd、Pr是必须含有的稀土元素。
7.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的R包含La、Ce、Nd、Pr四种稀土元素。
8.根据权利要求1所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件的制造方法，其特征在于:所述的微晶HR-Fe合金纤维的加入量:1% ( HR-Fe ( 8%。
9.一种高性能钕铁硼稀土永磁器件，其特征在于:钕铁硼稀土永磁器件成分含有R、Co、B、M、HR、Tm, Gn、Fe 代表的元素； 所述的钕铁硼稀土永磁器件由主相和晶界相组成，其中:主相中外缘向内至1/3处HR的平均含量高于主相中心1/3内的HR平均含量，主相晶粒的平均尺寸2-9 μ m，晶界相中存在微小的La2O3和Nd2O3颗粒。
10.根根据权利要求9所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件，其特征在于:所述的钕铁硼永磁器件的金相结构具有ZR2 (Fe1^xCox) 14B相包围在LR2 (Fe1^xCox) 14B相的外围，ZR2 (FehCox)14B 相与 LR2 (Fei_xCox) 14B 相之间无晶界相，形成 ZR2 (Fe^xCox)14B 相包围 LR2(Fe1^xCox )14B相的新结构主相，其中ZR表示主相中重稀土 HR的含量高于稀土永磁器件中平均重稀土 HR的含量，LR表示主相中重稀土 HR的含量低于稀土永磁器件中平均的重稀土的含量。
11.根据权利要求9所述的一种高性能钕铁硼稀土永磁器件，其特征在于:所述的钕铁硼永磁体的金相结构中的两个以上ZR2 (Fe1^xCox) 14B相晶粒的交界处的晶界相中存在微小的TmGn化合物和Nd2O3微粒。
【文档编号】H01F1/057GK103996519SQ201410194943
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月11日 优先权日:2014年5月11日
【发明者】孙宝玉 申请人:沈阳中北通磁科技股份有限公司