稀土磁铁的制造方法、磁铁和异常大晶粒成因的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能稀土磁铁的制造方法、磁铁和异常大晶粒成因的检测方法，其通过打磨所述稀土磁铁，获得异常大晶粒所在区域光滑表面，观察所述光滑表面中每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角是否呈现何种变化，并根据该种变化采取对应的措施，消除稀土磁铁中的异常大晶粒，从而获得Br、BH(max)、Hcj和耐热性均有显著上升的磁铁。
【专利说明】稀土磁铁的制造方法、磁铁和异常大晶粒成因的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁铁的制造方法、磁铁和检测方法，特别是涉及稀土磁铁的制造方法、 磁铁和异常大晶粒成因的检测方法。
【背景技术】
[0002] 稀土烧结磁体系主要包括具有强磁性的R2Fe14B相、用于消退R 2Fe14B相晶粒之间 的交换耦合退磁作用的非磁性富R相以及非磁性富B相的磁体。
[0003] 在高性能的稀土磁体中，往往会增加 R2Fe14B相所占的体积比例，相应地，富R相的 体积减少，继而产生局部的富R相分布不足。为了改善上述不足，现有的稀土磁铁通常采用 熔炼-甩带-吸氢-脱氢-气流磨-成形-烧结工艺，使富R相分布均匀。
[0004] 在使用上述工艺制备稀土磁铁的过程中，为了不降低稀土磁铁的矫顽力和方形 度，必须将主相晶粒的大小控制在3?10 μ m左右，并将氧含量降至2500ppm以下，但是在 将烧结磁体的氧含量控制在2500ppm (约lat % )以下之时，在烧结过程中，晶粒就容易异常 长大，形成异常大晶粒。另外，根据已知的常识，通过添加微量Cu等低熔点金属，可以在更 宽的温度范围内进行热处理，以获得高矫顽力，并缓和矫顽力和冷却速度的依存性，然而， 在上述低氧含量磁铁中添加 Cu之时，可导致烧结过程中低熔点液相增加，容易发生晶粒异 常长大（AGG)，形成异常大晶粒，并使方形度（SQ)显著降低。
[0005] 当然，异常大晶粒不全由晶粒异常长大（AGG)形成，如图1的虚线部分所示，也有 可能是吸氢过程中未充分吸氢，而在之后的气流磨过程又未及时将大颗粒筛选出，导致其 进入成形工序所制得的压块中，并在烧结时形成了异常大晶粒，导致磁铁性能劣化。
[0006] 由上可知，在磁铁的生产过程中，异常大晶粒从来源上可大体分为两种：1)其一 为由于异常大颗粒的混入而形成的异常大晶粒，对于稀土磁铁的制作工序来说，如何获得 符合要求的细粉是整个工序的重中之重，而控制异常大颗粒的混入是细粉制作工序的难 点，为彻底排除异常大颗粒的混入带来的干扰，现有的方式是采用手动过筛的方式，其存在 容易氧化、耗时长的问题，且由于超细粉的存在，具有一定的爆燃风险；2)其二为由于不恰 当的原料组成或不恰当的工艺条件（如应力集中、烧结温度或低氧环境等），在烧结过程中 由正常晶粒异常生长而形成的异常大晶粒。上述异常大晶粒的形成会严重影响磁铁性能， 为减少或消除磁铁的异常大晶粒，必须要尽快找出异常大晶粒的成因，以便于找到准确应 对措施，消除不良现象，但目前尚无可以快速判断大晶粒成因的有效方法。
[0007] 在以往的工序中，需要通过对细粉过筛排除是否混有异常大颗粒，并在烧结工序 之后检测所获得烧结磁铁是否具有异常大晶粒，操作费工序、费时，亟待寻求一种可省略工 序的制备方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的一目的在于克服现有技术之不足，提供一种稀土磁铁的制造方法，该制 造方法省略现有对细粉过筛的工序，仅在烧结工序之后统一检测所获得烧结磁铁中异常大 晶粒的成因，达到节省工序、提商效率的目的。
[0009] 本发明提供的技术方式如下：
[0010] 稀土磁铁的制造方法，其特征在于，包括如下的步骤：
[0011] 1)通过熔炼、甩带、吸氢、气流磨、磁场成形和烧结的工序获得试制稀土磁铁；
[0012] 2)打磨所述试制稀土磁铁，获得异常大晶粒所在区域的光滑表面；
[0013] 3)观察所述光滑表面中每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角；
[0014] 4)若发现每一异常大晶粒上的磁畴方向均与观察面的夹角同时呈现至少两种的 变化之时，则通过在步骤1的气流磨之后增加去除粒径超过25 μ m的大颗粒的过筛工序，其 余工序采用与步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶粒的烧结磁体；
[0015] 若发现每一异常大晶粒上的磁畴方向均与观察面的夹角仅呈现一种类型的变化 之时，则调节烧结工序的工艺参数，其余步骤依照步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶 粒的烧结磁体；
[0016] 若发现部分异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角同时呈现至少两种的变化， 部分异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角仅呈现一种类型的变化之时，则在步骤1的 气流磨之后增加去除粒径超过25 μ m的大颗粒的过筛工序，并调节烧结工序的工艺参数， 其余工序采用与步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶粒的稀土磁体。
[0017] 本发明中，所述稀土磁铁为R-T-B系磁铁，含有R2Fe14B型主相，所述的R为包括Nd 的至少一种稀土元素，所述T为包括Fe的过渡金属元素。
[0018] 本发明所提及的稀土元素包括钇元素在内。
[0019] 若某一异常大晶粒上的磁畴方向均与观察面的夹角仅呈现一种变化，则可判断上 述的异常大晶粒是在烧结过程中由正常晶粒异常长大形成，这是由于，合金粉末在强磁场 下成型时的取向导致磁体烧结时形成织构，那些较早结合的、晶粒位向非常一致的、晶界上 无第二相的晶粒合并形成尺寸较大的晶粒吞食周围的小晶粒，形成异常粗大的晶粒，即发 生了晶粒的聚集长大，晶粒的聚集长大导致矫顽力的明显降低，一般来讲，低钕、低氧含量、 富钕相分布不均匀的钕铁硼永磁合金在较高温度下烧结时容易发生晶粒的聚集长大形成 异常大晶粒。因此，由正常细粉在烧结过程中由正常晶粒异常长大形成的异常大晶粒在形 成的过程中，形核的长大方向是一致的，其磁畴方向相对正常晶粒的磁畴方向变化一致。
[0020] 若某一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角同时呈现至少两种的变化，则可 判断该异常大晶粒由混入的大颗粒在烧结阶段形成，这是由于，在甩带的过程中，主相晶体 与相邻主相晶体之间的相对夹角是随机的，因此，在吸氢、气流磨的粉碎过程中所产生的异 常大颗粒往往同时带有两种以上的晶体，上述异常大颗粒混入后在烧结过程中形成的异常 大晶粒中，各个独立晶粒的磁畴方向与观察面的夹角呈现至少两种的变化。另外，异常大颗 粒所形成的异常大晶粒也有可能发生异常长大，这部分异常长大的晶粒的磁畴方向与观察 面的夹角同样呈现至少两种的变化。
[0021] 在本发明的制备方法中，磁畴方向呈现至少两种变化的异常大晶粒需通过额外的 过筛工序去除，而磁畴方向呈现一种变化的异常大晶粒可通过调节烧结温度、烧结时间或 烧结气氛氧含量即可去除，从而消除稀土磁铁中的全部异常大晶粒，获得Br、BH(max)、Hcj 和耐热性均有显著上升的磁铁。
[0022] 对于气流磨获得不含有异常大颗粒的合格粉末而言，上述的制造方式可以简化生 产工序（无需过筛工序），减少生产成本，并提高生产效率。
[0023] 需要说明的是，由于不恰当的原料组成或不恰当的工艺条件（如应力集中、烧结 温度或低氧环境等）形成的异常大晶粒，往往不只一个，而是会同时形成数个，但同一磁铁 中由正常晶粒异常长大形成的两个异常大晶粒的磁畴方向很难保持一致，因此，本发明中 所述的一种变化所指的是某一异常大晶粒的磁畴方向相对正常晶粒的磁畴方向变化一致， 而不是指不同异常大晶粒的磁畴方向相对正常晶粒的磁畴方向变化一致。
[0024] 同样地，本发明中所述的至少两种的变化所指的是某一异常大晶粒的磁畴方向相 对正常晶粒的磁畴方向变化不一致，而不是指不同异常大晶粒的磁畴方向相对正常晶粒的 磁畴方向变化不一致。
[0025] 在推荐的实施方式中，所述的异常大晶粒为其粒径超过25 μ m的晶粒。
[0026] 在推荐的实施方式中，所述光滑表面垂直于C轴方向。
[0027] 在推荐的实施方式中，通过偏光显微镜或电子背散射衍射观察所述磁畴方向。
[0028] 本发明的另一目的在于提供一种稀土磁铁。
[0029] 一种稀土磁铁，其特征在于：该磁铁为通过上述稀土磁铁的制造方法制得的不含 有异常大晶粒的稀土磁铁。
[0030] 在稀土烧结磁体中去除异常大晶粒之后，可以提高稀土烧结磁体的方形度和取向 度。
[0031] 本发明的再一目的在于提供一种异常大晶粒成因的检测方法。
[0032] 异常大晶粒成因的检测方法，所述稀土磁铁通过至少包括熔炼、甩带、吸氢、气流 磨、磁场成形和烧结的工序获得，并具有至少1个的异常大晶粒，其特征在于，包括如下的 步骤：
[0033] 1)打磨所述稀土磁铁，获得所述异常大晶粒所在区域的光滑表面；
[0034] 2)观察所述光滑表面中每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角是否呈现 至少两种的变化；
[0035] 3)若一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈现至少两种的变化，则该异常 大晶粒由混入的异常大颗粒在烧结阶段形成。
[0036] 需要说明的是，在本发明中，所述的异常大颗粒为其粒径超过25 μ m的粉末，所述 的异常大晶粒为其粒径超过25 μ m的晶粒。
[0037] 在推荐的实施方式中，所述光滑表面垂直于C轴方向。在对磁畴方向进行检测时， 既可以选择垂直于C轴方向的光滑表面，也可以选择其他方向的光滑表面，只要该光滑表 面能够满足观察到异常大晶粒磁畴方向与正常颗粒磁畴方向的相对变化的条件即可。
[0038] 在推荐的实施方式中，通过偏光显微镜观察所述磁畴方向。利用偏光显微镜来观 察磁畴方向，确定所述异常大晶粒的相对方向，该检测方法制样简单、操作方便，虽无法对 晶粒的取向进行绝对方向上的测定，但其能完成对异常大晶粒相对取向的正确判断，继而 判断出每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈现一种变化或至少两种的变化。
[0039] 在推荐的实施方式中，也可以通过电子背散射衍射（EBSD)用于对晶粒的取向进 行绝对方向上的测定，根据检测结果判定异常大晶粒是否由异常大颗粒形成。但其制样要 求相对较高（抛光后样品表面无加工应力），设备要求高（需同时配备相关功能附件的扫描 电子显微镜），同时还具有检测周期长、成本高的问题。
[0040] 与现有技术相比，本发明具有如下的特点：
[0041] 1)本发明则省略上述对细粉过筛的工序，仅在烧结工序之后检测所获得烧结磁铁 中是否有异常大晶粒产生，并判断异常大晶粒的成因，达到节省工序、提高效率的目的。 [0042] 2)本发明无需筛查各步工序，仅通过简单的检测，即可找出或者排除异常大晶粒 的成因是否为异常大颗粒的混入，可便于找到准确应对措施，消除不良现象。
[0043] 3)该检测方法通过观察烧结稀土磁铁异常大晶粒所在区域平面中每一异常大晶 粒的磁畴形貌，确定晶粒的相对方向，若有一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈 现至少两种的变化，则可判断该异常大晶粒由混入的异常大颗粒在烧结阶段形成。
[0044] 4)利用偏光显微镜来观察磁畴形貌，确定所述异常大晶粒的相对方向，该检测方 法制样简单、操作方便，虽不能确定晶粒的绝对方向，但对于本发明来说，只需要了解相对 方向，即可判断出异常大晶粒是否由混入的异常大颗粒在烧结阶段形成。
[0045] 5)对于异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈现至少两种变化的磁铁来说， 可通过调节甩带、吸氢、气流磨的装置和工艺参数，以消除异常大颗粒的混入，消除不良现 象；对于异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈现一种变化的磁铁来说，则可以简化 排查工序，尽快找到准确应对措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0046] 图1为判断异常大颗粒成因的过程，虚线为以现有方法判断异常大颗粒成因的过 程，实线为根据本发明提供的方法判断异常大颗粒成因的过程。
[0047] 图2为实施例一中异常大晶粒的磁畴方向检测图。
[0048] 图3为实施例一中异常大晶粒的磁畴方向示意图。
[0049] 图4为实施例三中异常大晶粒的磁畴方向检测图。
[0050] 图5为实施例三中异常大晶粒的磁畴方向示意图。
【具体实施方式】
[0051] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0052] 实施例一
[0053] 原料配制过程：准备纯度99. 5%的Nd、工业用Fe-B、工业用纯Fe、纯度99. 9%的 Co和纯度99. 5%的Cu、Al，以原子百分比at %配制。
[0054] 表1各元素的配比（at% )
【权利要求】
1. 稀土磁铁的制造方法，其特征在于，包括如下的步骤： 1) 通过熔炼、甩带、吸氢、气流磨、磁场成形和烧结的工序获得试制稀土磁铁； 2) 打磨所述试制稀土磁铁，获得异常大晶粒所在区域的光滑表面； 3) 观察所述光滑表面中每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角； 4) 若发现每一异常大晶粒上的磁畴方向均与观察面的夹角同时呈现至少两种的变化 之时，则通过在步骤1的气流磨之后增加去除粒径超过25 μ m的大颗粒的过筛工序，其余工 序采用与步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶粒的烧结磁体； 若发现每一异常大晶粒上的磁畴方向均与观察面的夹角仅呈现一种类型的变化之时， 则调节烧结工序的工艺参数，其余步骤依照步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶粒的 烧结磁体； 若发现部分异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角同时呈现至少两种的变化，部分 异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角仅呈现一种类型的变化之时，则在步骤1的气流 磨之后增加去除粒径超过25 μ m的大颗粒的过筛工序，并调节烧结工序的工艺参数，其余 工序采用与步骤1相同的工序，制得不含有异常大晶粒的稀土磁体。
2. 根据权利要求1所述的稀土磁铁的制造方法，其特征在于：所述稀土磁铁为R-T-B 系磁铁，含有R2Fe14B型主相,所述的R为包括Nd的至少一种稀土元素，所述T为包括Fe的 过渡金属元素。
3. 根据权利要求1或2所述的稀土磁铁的制造方法，其特征在于：所述的异常大晶粒 为其粒径超过25 μ m的晶粒。
4. 根据权利要求2所述的稀土磁铁的制造方法，其特征在于：所述光滑表面垂直于C 轴方向。
5. 根据权利要求4所述的稀土磁铁的制造方法，其特征在于：通过偏光显微镜或电子 背散射衍射观察所述磁畴方向。
6. -种稀土磁铁，其特征在于：该磁铁为通过权利要求1的制造方法制得的不含有异 常大晶粒的稀土磁铁。
7. 异常大晶粒成因的检测方法，所述稀土磁铁通过至少包括熔炼、甩带、吸氢、气流磨、 磁场成形和烧结的工序获得，并具有至少1个的异常大晶粒，其特征在于，包括如下的步 骤： 1) 打磨所述稀土磁铁，获得所述异常大晶粒所在区域的光滑表面； 2) 观察所述光滑表面中每一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角是否呈现至少 两种的变化； 3) 若一异常大晶粒上的磁畴方向与观察面的夹角呈现至少两种的变化，则该异常大晶 粒由混入的异常大颗粒在烧结阶段形成。
8. 根据权利要求7所述的异常大晶粒成因的检测方法，其特征在于：所述的异常大颗 粒为其粒径超过25 μ m的粉末，所述的异常大晶粒为其粒径超过25 μ m的晶粒。
9. 根据权利要求8所述的异常大晶粒成因的检测方法，其特征在于：所述光滑表面垂 直于C轴方向。
10. 根据权利要求7所述的异常大晶粒成因的检测方法，其特征在于：通过偏光显微镜 或电子背散射衍射观察所述磁畴方向。
【文档编号】H01F41/02GK104091687SQ201410368043
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】永田浩, 陈首学 申请人:厦门钨业股份有限公司