本发明涉及稀土永磁材料技术领域，特别涉及一种不含重稀土烧结钕铁硼永磁体的制备方法。
背景技术：
钕铁硼（nd2fe14b）永磁体具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，是现今所知的综合性能最高的稀土永磁材料，促进了磁学器件的小型化、轻型化的发展，使得在风力发电、变频压缩机和新能源乘用车等高端热门领域得到了广泛的应用。
在现有技术中，为了获得高性能的烧结钕铁硼永磁体主要运用到重稀土（dy、tb、ho）等元素的添加，但重稀土元素的价钱高昂且探明储量非常有限，因此，研发出无重稀土元素的烧结钕铁硼永磁体技术既可以大幅度降低产品成本，更是国家稀土战略所需。
目前市场上，通常采用的是双合金工艺、晶粒细化来提高磁体的矫顽力而实现无重稀土永磁体的制备；在研究不含重稀土烧结钕铁硼永磁体方面的研究中：中国专利（公开号cn105304252a）公开了一种无重稀土高性能钕铁硼永磁体及其制备方法，专利中无重稀土永磁体采用双合金工艺，其中辅助合金是nd氢化物或者prnd合金氢化物，辅助合金的气流磨磨粉中，极易氧化影响磁性能，且烧结过程中，辅助合金进入磁体形成的晶界相不能均匀分布，磁性能一致性差；中国专利（公开号cn106158207a），提到一种细化晶粒原理制备不含重稀土钕铁硼的制备方法，该方法烧结过程中采用分四阶段的台阶式升温、保温操作工艺得到烧结体，烧结时间过长，耗费电能，控制操作复杂，各个阶段升温中需要通过人工实时监控，增加劳动强度人工成本，不利于自动化生产，同时烧结体中富钕晶界相分布均匀度不高，涉及到的产品矫顽力有待提高。
技术实现要素：
针对现有技术的不足和缺陷，提供一种不含重稀土烧结钕铁硼永磁体的制备方法，采用本发明的制备方法，从常温快速升温到300-350℃后，不保温直接缓慢升温到1050-1070℃短暂致密化再自冷到1000-1040℃进行烧结，缩短了永磁体烧结时间，提高了生产效率，节省了电能，而且可以实现零添加重稀土元素，得到性能稳定、可批量化生产的烧结钕铁硼永磁体。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。
一种不含重稀土烧结钕铁硼永磁体的制备方法，包括以下工艺步骤：
（a）将烧结钕铁硼永磁体原材料按照重量百分比，pr25nd75为30.5-34wt%；b为0.8-0.88wt%；co为0.5-2wt%；al为0.2-0.6wt%；cu为0.1-0.35wt%；zr为0.1-0.2wt%；ga为0.3-0.7wt%；fe余量；进行速凝甩带，得到平均厚度为0.2-0.4mm钕铁硼速凝甩片；
（b）将上述步骤得到的钕铁硼速凝片进行氢破处理，吸氢压力为0.1-0.3mpa，吸氢时间为3-5小时，脱氢温度为500-550℃，得到氢破后粗粉；
（c）向上述步骤得到的氢破后粗粉中加入添加剂，添加剂为抗氧化剂和润滑剂的混合物，质量分数占比为0.4-3‰，在三维运动混合机中搅拌时间为1-3h后进行气流磨磨粉，磨粉过程中氧含量为0-20ppm，研磨压力为0.5-0.58mpa，分选轮转速为3500-5000rpm，磨粉后搅拌，得到平均粒径为2.4-2.8μm的钕铁硼细粉；
（d）将上述步骤得到的细粉经取向磁场中取向压制，取向磁场的磁场强度为1.8-2.5t；进一步等静压处理压实，等静压压力为170-210mpa；得到钕铁硼压坯；
（e）将上述步骤得到的压坯放入真空烧结炉中，进行抽真空到103-104pa才开始加热，再二级回火热处理，得到钕铁硼永磁体。
进一步的，根据e步骤所述，其中优化的烧结工艺为：从常温升温到300-350℃，升温速率为（5-7）℃/min，不保温，直接从300-350℃缓慢升温到1050-1070℃，升温速率为（1.5-2）℃/min，在1050-1070℃保温30min，自冷到1000-1040℃，保温2-4h，进行烧结致密化。
进一步的，根据e步骤所述，烧结过程的总时间为560-730min。
进一步的，e步骤所述的回火处理包括一级回火和二级回火：所述的一级回火温度为800-920℃，保温时间为1-3h；所述的二级回火温度为480-530℃，保温时间为1-4.5h。
本发明的有益效果为：本发明为了克服矫顽力不足，磁性能一致性不高，操作复杂，耗费电能等的技术不足，采用不添加任何dy、tb、ho等重稀土元素，降低b元素的含量，降低钕铁硼主相的体积分数，增加了晶界相体积分数，晶界相分布均匀度不高，同时增加金属ga元素含量，利用其浸润作用修饰、拓宽了磁体晶界相，显著地提高了永磁体矫顽力；同时气流磨磨粉得到粒径为2.4-2.8μm的细粉，优化烧结工艺，从常温快速升温到300-350℃后，不保温直接缓慢升温到1050-1070℃短暂致密化再自冷到1000-1040℃进行烧结，采用此烧结工艺，避免了常规烧结工艺台阶式的升温、保温脱气过程，缩短了永磁体烧结时间，提高了生产效率，节省了电能，同时该烧结过程，有利于气体的持续脱出，防止了永磁体内微小气孔的形成，增加了磁体密度，有利于使得增加了体积分数的晶界相充分液化流动而均匀分布，提高了磁体性能一致性，抑制晶粒异常长大，细化了晶粒，有效地增加永磁体的形核场，矫顽力得到显著地提高；通过上述方法能够稳定生产出不含重稀土元素的烧结钕铁硼永磁体。
附图说明
图1为本发明实施例1的sem（扫描电子显微镜）图。
图2为本发明实施例1永磁体的磁性能曲线。
图3为本发明实施例2永磁体的磁性能曲线。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步阐释。
参见图1至图3所示，实施例1：
（a）将烧结钕铁硼永磁体原材料按照重量百分比，pr25nd75为31.5wt%；b为0.83wt%；co为1.0wt%；al为0.3wt%；cu为0.2wt%；zr为0.1wt%；ga为0.6wt%；fe余量；进行速凝甩带，得到平均厚度为0.2-0.4mm、微观组织结构优良、柱状晶均匀排列的钕铁硼速凝甩片；
（b）将上述步骤得到的钕铁硼速凝片进行氢破处理，吸氢压力为0.2mpa，吸氢时间为4小时，脱氢温度为520℃，得到氢破后粗粉；
（c）向上述步骤得到的氢破后粗粉中加入添加剂，添加剂为抗氧化剂和润滑剂的混合物，质量分数占比为0.6‰，在三维运动混合机中搅拌时间为1h后进行气流磨磨粉，磨粉过程中氧含量为0-20ppm，研磨压力为0.5mpa，分选轮转速为4500rpm，磨粉后搅拌，得到平均粒径为2.50μm的钕铁硼细粉；
（d）将上述步骤得到的细粉经取向磁场中取向压制，取向磁场的磁场强度为2.0t；进一步等静压处理压实，等静压压力为170-210mp；得到钕铁硼压坯；
（e）将上述步骤得到的压坯放入真空烧结炉中，进行抽真空到10-3pa才开始加热，不采用常规台阶式升温、保温的烧结工艺，采用优化后的烧结工艺进行烧结致密化，再二级回火热处理，得到钕铁硼永磁体。
根据e步骤所述，其中优化的烧结工艺为：从常温升温到300℃，升温速率为5℃/min，不保温，直接从300℃缓慢升温到1060℃，升温速率为2℃/min，在1060℃保温30min，自冷到1025℃，保温2.5h，进行烧结致密化。
e步骤所述的回火处理包括一级回火和二级回火：所述的一级回火温度为880℃，保温时间为2h；所述的二级回火温度为500℃，保温时间为1.5h。
实施例2：
（a）将烧结钕铁硼永磁体原材料按照重量百分比，pr25nd75为31.1wt%；b为0.85wt%；co为1.2wt%；al为0.45wt%；cu为0.25wt%；zr为0.15wt%；ga为0.65wt%；fe余量；进行速凝甩带，得到平均厚度为0.2-0.4mm、微观组织结构优良、柱状晶均匀排列的钕铁硼速凝甩片；
（b）将上述步骤得到的钕铁硼速凝片进行氢破处理，吸氢压力为0.2mpa，吸氢时间为4小时，脱氢温度为520℃，得到氢破后粗粉；
（c）向上述步骤得到的氢破后粗粉中加入添加剂，添加剂为抗氧化剂和润滑剂的混合物，质量分数占比为0.6‰，在三维运动混合机中搅拌时间为1h后进行气流磨磨粉，磨粉过程中氧含量为0-20ppm，研磨压力为0.55mpa，分选轮转速为4000rpm，磨粉后搅拌，得到平均粒径为2.70μm的钕铁硼细粉；
（d）将上述步骤得到的细粉经取向磁场中取向压制，取向磁场的磁场强度为2.0t；进一步等静压处理压实，等静压压力为170-210mp；得到钕铁硼压坯；
（e）将上述步骤得到的压坯放入真空烧结炉中，进行抽真空到10-3pa才开始加热，采用常规的台阶式升温、保温烧结工艺进行烧结致密化，再二级回火热处理，得到钕铁硼永磁体。
根据e步骤所述，其中优化的烧结工艺为：从常温升温到350℃，升温速率为5℃/min，不保温，直接从350℃缓慢升温到1065℃，升温速率为2℃/min，在1060℃保温30min，自冷到1040℃，保温2.5h，进行烧结致密化。
e步骤所述的回火处理包括一级回火和二级回火：所述的一级回火温度为900℃，保温时间为1h；所述的二级回火温度为480℃，保温时间为2.5h。
对比例1：
（a）将烧结钕铁硼永磁体原材料按照重量百分比，pr25nd75为27.7wt%；dy为3.0wt%；b为1.0wt%；co为0.8wt%；al为0.2wt%；cu为0.1wt%；zr为0.1wt%；ga为0.2wt%；fe余量；进行速凝甩带，得到平均厚度为0.2-0.4mm、微观组织结构优良、柱状晶均匀排列的钕铁硼速凝甩片；
（b）将上述步骤得到的钕铁硼速凝片进行氢破处理，吸氢压力为0.2mpa，吸氢时间为4小时，脱氢温度为520℃，得到氢破后粗粉；
（c）向上述步骤得到的氢破后粗粉中加入添加剂，添加剂为抗氧化剂和润滑剂的混合物，质量分数占比为0.6‰，在三维运动混合机中搅拌时间为1h后进行气流磨磨粉，磨粉过程中氧含量为0-20ppm，研磨压力为0.55mpa，分选轮转速为4000rpm，磨粉后搅拌，得到平均粒径为2.70μm的钕铁硼细粉；
（d）将上述步骤得到的细粉经取向磁场中取向压制，取向磁场的磁场强度为2.0t；进一步等静压处理压实，等静压压力为170-210mp；得到钕铁硼压坯；
（e）将上述步骤得到的压坯放入真空烧结炉中，进行抽真空到5×10-2pa才开始加热，采用常规的台阶式升温、保温烧结工艺进行烧结致密化，再二级回火热处理，得到钕铁硼永磁体。
根据e步骤所述，其中常规的烧结工艺为：从常温升温到300℃，升温速率为5℃/min，保温60min，再从300℃升温到500℃，升温速率为5℃/min，保温30min，再从500℃升温到800℃，升温速率为3℃/min，保温240min，再从800℃升温到1060℃，升温速率为2℃/min，保温3.5h，进行烧结致密化。
e步骤所述的回火处理包括一级回火和二级回火：所述的一级回火温度为800℃，保温时间为2h；所述的二级回火温度为500℃，保温时间为1.5h。
对比例2：
（a）将烧结钕铁硼永磁体原材料按照重量百分比，pr25nd75为31wt%；b为0.85wt%；co为1.3wt%；al为0.4wt%；cu为0.25wt%；zr为0.15wt%；ga为0.6wt%；fe余量；进行速凝甩带，得到平均厚度为0.2-0.4mm、微观组织结构优良、柱状晶均匀排列的钕铁硼速凝甩片；
（b）将上述步骤得到的钕铁硼速凝片进行氢破处理，吸氢压力为0.2mpa，吸氢时间为4小时，脱氢温度为520℃，得到氢破后粗粉；
（c）向上述步骤得到的氢破后粗粉中加入添加剂，所述添加剂为抗氧化剂和润滑剂的混合物，质量分数占比为0.6‰，在三维运动混合机中搅拌时间为1h后进行气流磨磨粉，磨粉过程中氧含量为0-20ppm，研磨压力为0.55mpa，分选轮转速为4000rpm，磨粉后搅拌，得到平均粒径为2.68μm的钕铁硼细粉；
（d）将上述步骤得到的细粉经取向磁场中取向压制，取向磁场的磁场强度为2.0t；进一步等静压处理压实，等静压压力为170-210mp；得到钕铁硼压坯；
（e）将上述步骤得到的压坯放入真空烧结炉中，进行抽真空到5*10-2pa才开始加热，采用常规的台阶式升温、保温烧结工艺进行烧结致密化，再二级回火热处理，得到钕铁硼永磁体。
根据e步骤所述，其中常规的烧结工艺为：从常温升温到300℃，升温速率为5℃/min，保温60min，再从300℃升温到500℃，升温速率为5℃/min，保温30min，再从500℃升温到800℃，升温速率为3℃/min，保温240min，再从800℃升温到1065℃，升温速率为2℃/min，保温3.5h，进行烧结致密化。
e步骤所述的回火处理包括一级回火和二级回火：所述的一级回火温度为900℃，保温时间为1h；所述的二级回火温度为490℃，保温时间为2.0h。
表1、各永磁体的磁性能
采用nim-2000稀土永磁标准测量装置测试永磁体的磁性能，性能如表1。
不含重稀土的实施例1和实施例2与对比例1相比，不含有重稀土元素dy，降低b增加金属ga，拓宽了晶界，再通过优化烧结工艺，抑制了晶粒异常长大，富钕相晶界分布均匀，主相晶粒尺寸均匀，有效地增加永磁体的形核场，提高了矫顽力，矫顽力都达到了磁材行业规定的sh牌号；
实施例1和实施例2与对比例2相比，采用了优化后的烧结升温工艺，晶界分布更加均匀，矫顽力更高，磁性能更佳。因此，采用该发明可以制备出不含重稀土元素的烧结钕铁硼永磁体。
本发明采用不添加任何dy、tb、ho等重稀土元素，降低b元素的含量，降低钕铁硼主相的体积分数，增加了晶界相体积分数，晶界相分布均匀度不高，同时增加金属ga元素含量，利用其浸润作用修饰、拓宽了磁体晶界相，显著地提高了永磁体矫顽力；同时气流磨磨粉得到粒径为2.4-2.8μm的细粉，优化烧结工艺，从常温快速升温到300-350℃后，不保温直接缓慢升温到1050-1070℃短暂致密化再自冷到1000-1040℃进行烧结，采用此烧结工艺，避免了常规烧结工艺台阶式的升温、保温脱气过程，缩短了永磁体烧结时间，提高了生产效率，节省了电能，同时该烧结过程，有利于气体的持续脱出，防止了永磁体内微小气孔的形成，增加了磁体密度，有利于使得增加了体积分数的晶界相充分液化流动而均匀分布，提高了磁体性能一致性，抑制晶粒异常长大，细化了晶粒，有效地增加永磁体的形核场，矫顽力得到显著地提高；通过上述方法能够稳定生产出不含重稀土元素的烧结钕铁硼永磁体。
以上所述，仅为本项发明实施效果较好的实施例，本项发明不受实施例的限制，凡是熟悉钕铁硼行业的专业技术人员，皆能根据本项发明的技术原理而加以一些改进和修饰，应当指出，凡是依据本项发明的原理做出的改进和修饰，都属于本专利的涵盖范围内。