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的烧结钕铁硼永磁体制备方法。
背景技术：
：随着新能源汽车、风力发电等新兴产业的快速发展，大幅拉升了对耐高温烧结钕铁硼的市场需求，因此，为了提高钕铁硼材料的使用温度，市场上目前基本上采用添加重稀土元素来制备高矫顽力钕铁硼磁钢，但是重稀土储量有限及价格较高，为了降低产品成本和对重稀土金属的消耗，开发低dy或无dy的高矫顽力烧结钕铁硼磁体成为目前的研究热点。有报道通过晶界扩散技术来提高烧结钕铁硼的矫顽力,同时避免了磁体剩磁和磁能积的大幅下降；中国专利（公开号cn105755441）提到通过磁控溅射的方法将dy元素粉体溅射到颗粒表面，从而制备得到渗重稀土的烧结钕铁硼，但是此法较难控制磁体中dy元素的含量及分布，并且操作复杂，成本较高。所以，目前市场上通常则是通过晶粒细化、工艺改进等方式制备出无重稀土钕铁硼磁体来降低生产成本，晶粒细化技术主要是通过调整粉末的平均粒径大小来影响粉末的分布均匀性，但是由于过细的粉末及其易燃，需要混合试剂进行保护及润滑，但是在气流磨研磨过程中，高速气流不断冲击颗粒表面使其细化的过程中，将此前包覆在颗粒表面的混合试剂冲散，并且颗粒新产生的断面无法与试剂接触，从而导致了混合试剂的包覆率不高，影响了粉料的分布均匀性、流动性和防氧化性，考虑到安全因素，也限制了粉末的粒径大小的细化，从而影响后续磁体性能。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的烧结钕铁硼永磁体制备方法，在气流磨过程中，通过加入添加剂及二次研磨，减少粗颗粒的同时，使混合试剂充分包裹细粉，防止粉末氧化及增加粉末的流动性、消除腐蚀性、提高粉末一致性，以提供一种不含重稀土元素的烧结钕铁硼磁体的制备方法，降低生产成本。为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。一种不含重稀土的烧结钕铁硼磁体制备方法，包括以下工艺步骤：（a）按照重量百分比pr-nd为31%-34%,b为0.8%-1.0%,al为0,3%-0.8%,co为0.5%-1.2%,cu为0.3%-0.5%,ga为0.1%-0.4%,zr为0.1%-0.4%，余量为fe，配置钕铁硼合金,并通过速凝薄带方法制备成厚度为0.1-0.6mm的速凝片；（b）将速凝片进行氢破处理,吸氢压力为0.15-0.3mpa,吸氢时间为3-5小时,在540-600℃进行脱氢，得到粗粉；（c）在氢破处理后的粗粉中加入质量百分数为0.05%-0.5%的试剂,所述试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，经过三维混料机搅拌1-2小时，随后使用气流磨研磨至平均粒径smd=3.0-4.0µm；（d）在研磨过一次的粉料中加入质量百分数为0.05%-0.5%的试剂，所述试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，再次经气流磨研磨至smd=1.5-2.0µm；（e）将上述二次研磨粉末用三维混料机搅拌均匀，在磁场取向条件下进行压制成型，取向磁场为2.0-3.0t，随后再通过等静压方式进一步使磁体密实,等静压压力为150-200mpa；（f）将等静压后的生坯在真空烧结炉中进行烧结,需真空度达到8×10-2pa以下再开始烧结，烧结温度为900℃-1100℃,烧结保温时间为5-15小时，待冷却后在850-950℃进行一级时效回火处理，保温3-5小时，最后在450-550℃进行二级时效回火处理，保温1-3小时，保温过程中真空度要求在5×10-2pa以下。进一步的，气流磨所用研磨气体为氮气或者氩气，研磨气体压力为0.4-0.8mpa。进一步的，c步骤中的试剂中抗氧化剂与润滑剂的质量比例为0.5-1。进一步的，c步骤添加试剂的质量与d步骤添加试剂的质量比例为：0.5-1。进一步的，润滑剂的成分为酯类有机物或硬脂酸盐。本发明的有益效果为：本发明的一种不含重稀土元素烧结钕铁硼磁体制备方法,通过气流磨将不含重稀土元素的0.1-0.6mm的速凝薄片加入0.05%-0.5%的混合试剂，通过三维搅拌机搅拌均匀后研磨至平均粒径smd=3.0-4.0μm，在加入0.05%-0.5%的混合试剂，再次研磨至平均粒径smd=1.5-2.0μm，搅拌均匀后在一定磁场条件下压型再烧结，延长烧结保温时间以充分排出混合试剂中c、o、n等元素，从而制备出高性能磁体；相比传统制备无重稀土钕铁硼粉末粒径基本在2.5-3.0μm之间，粉末细化烟花难控制，粉末的流动性一般等问题，通过采用气流二次添加剂、二次研磨，降低了气流磨过程中高速气流对粉末表面混合试剂冲击的影响，加大了粉末与混合试剂的包覆率，解决了粉末细化过程中的易氧化问题，从而可以使粉末的粒度达到1.5-2.0μm，并且提高了粉末一致性，优化粒度分布及流动性，从而提高磁体磁性能。本方法混合试剂的放入量较多，所以需要延长后续烧结保温时间，以保证混合试剂中的碳气及氢气充分脱出，不影响产品的性能。通过添加一些其他元素如：co、al、cu、ga、zr等，并保证和元素比例合适，提高磁体矫顽力及方形度。本发明有效降低了生产成本，避免了重稀土元素的消耗，节约了资源，提高了磁体磁性能。附图说明图1为实施例1所制备的钕铁硼磁体的磁性能曲线。图2为实施例2所制备的钕铁硼磁体的磁性能曲线。图3为对比例1所制备的钕铁硼磁体的磁性能曲线。图4为对比例2所制备的钕铁硼磁体的磁性能曲线。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4，实施例1：按照重量百分比pr-nd为31.6%,b为0.95%,al为0.3%,co为1.1%,cu为0.3%,ga为0.32%,zr为0.20%，余量为fe，配置钕铁硼合金,并通过速凝薄带方法制备成厚度为0.1-0.6mm的速凝片，将所得速凝片进行氢破处理,吸氢压力为0.23mpa,吸氢时间为3.5小时,在550℃进行脱氢，得到粗粉；在氢破处理后的粗粉中加入质量百分数为0.06%的混合试剂,所述混合试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，润滑剂的成分为酯类有机物或硬脂酸盐，经过三维混料机搅拌1.5小时，随后使用气流磨研磨至平均粒径smd=3.8µm，再加入相同的质量百分数为0.06%的混合试剂，使用气流磨二次研磨至平均粒径smd=1.63µm；将细粉放入三维混料机中搅拌2小时，随后在磁场取向条件下进行压制成型，取向磁场为2.2t，随后再通过等静压方式进一步使磁体密实,等静压压力为180mpa；将等静压后的生坯在真空烧结炉中进行烧结,需真空度达到8×10-2pa以下再开始烧结，升温阶段在350℃保温3小时，500℃保温2小时，800℃保温5小时，最终烧结温度为1010℃,烧结保温时间为6小时，待冷却后再在890℃进行一级时效回火处理，保温3小时，最后在520℃进行二级时效回火处理，保温2小时，保温过程中真空度要求在5×10-2pa以下。得到不含重稀土的烧结钕铁硼磁体。经上述工艺制备出的不含重稀土元素的烧结钕铁硼磁体，粉末平均粒径smd=1.63µm,磁体室温下內禀矫顽力(hcj)达到18.43koe,剩磁(br)达到了13.52kgs,最大磁能积(bh)max达到了43.87mgoe。实施例2：按照重量百分比pr-nd为32.1%,b为0.86%,al为0.27%,co为1.0%,cu为0.27%,ga为0.3%,zr为1.0%，余量为fe，配置钕铁硼合金,并通过速凝薄带方法制备成厚度为0.1-0.6mm的速凝片，将所得速凝片进行氢破处理,吸氢压力为0.22mpa,吸氢时间为3.5小时,在550℃进行脱氢，得到粗粉；在氢破处理后的粗粉中加入质量百分数为0.06%的混合试剂,所述混合试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，润滑剂的成分为酯类有机物或硬脂酸盐，经过三维混料机搅拌1.5小时，随后使用气流磨研磨至平均粒径smd=4.0µm，再加入相同的质量百分数为0.06%的混合试剂，使用气流磨二次研磨至平均粒径smd=1.51µm；将细粉放入三维混料机中搅拌2小时，随后在磁场取向条件下进行压制成型，取向磁场为2.0t，随后再通过等静压方式进一步使磁体密实,等静压压力为180mpa；将等静压后的生坯在真空烧结炉中进行烧结,需真空度达到8×10-2pa以下再开始烧结，升温阶段在350℃保温3小时，500℃保温2小时，800℃保温5小时，最终烧结温度为1010℃,烧结保温时间为6小时，待冷却后再在890℃进行一级时效回火处理，保温3小时，最后在520℃进行二级时效回火处理，保温2小时，保温过程中真空度要求在5×10-2pa以下。得到不含重稀土的烧结钕铁硼磁体。经上述工艺制备出的不含重稀土元素的烧结钕铁硼磁体，粉末平均粒径smd=1.51µm,磁体室温下內禀矫顽力(hcj)达到18.81koe,剩磁(br)达到了13.51kgs,最大磁能积(bh)max达到了43.84mgoe。对比例1：按照重量百分比pr-nd为29.8%,dy为1.0%，b为0.86%,al为0.4%,co为1.0%,cu为0.26%,ga为0.24%,zr为1.2%，余量为fe，配置钕铁硼合金,并通过速凝薄带方法制备成厚度为0.1-0.6mm的速凝片，将所得速凝片进行氢破处理,吸氢压力为0.20mpa,吸氢时间为3.5小时,在550℃进行脱氢，得到粗粉；在氢破处理后的粗粉中加入质量百分数为0.09%的混合试剂,所述混合试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，润滑剂的成分为酯类有机物或硬脂酸盐，经过三维混料机搅拌1.5小时，使用气流磨研磨至平均粒径smd=2.81µm；将细粉放入三维混料机中搅拌2小时，随后在磁场取向条件下进行压制成型，取向磁场为2.0t，随后再通过等静压方式进一步使磁体密实,等静压压力为180mpa；将等静压后的生坯在真空烧结炉中进行烧结,需真空度达到8×12-2pa以下再开始烧结，烧结温度为1040℃,烧结保温时间为6小时，待冷却后再在920℃进行一级时效回火处理，保温3小时，最后在500℃进行二级时效回火处理，保温2小时，保温过程中真空度要求在5×10-2pa以下。得到不含重稀土的烧结钕铁硼磁体。经上述工艺制备出的不含重稀土元素的烧结钕铁硼磁体，粉末平均粒径smd=2.81µm,磁体室温下內禀矫顽力(hcj)达到19.78koe,剩磁(br)达到了13.52kgs,最大磁能积(bh)max达到了43.94mgoe。对比例2：按照重量百分比pr-nd为29.1%,dy为2.0%，b为0.93%,al为0.3%,co为1.2%,cu为0.23%,ga为0.20%,zr为1.0%，余量为fe，配置钕铁硼合金,并通过速凝薄带方法制备成厚度为0.1-0.6mm的速凝片，将所得速凝片进行氢破处理,吸氢压力为0.20mpa,吸氢时间为3.5小时,在550℃进行脱氢，得到粗粉；在氢破处理后的粗粉中加入质量百分数为0.09%的混合试剂,所述混合试剂为抗氧化剂和润滑剂混合物，润滑剂的成分为酯类有机物或硬脂酸盐，经过三维混料机搅拌1.5小时，，使用气流磨研磨至平均粒径smd=2.78µm；将细粉放入三维混料机中搅拌2小时，随后在磁场取向条件下进行压制成型，取向磁场为2.0t，随后再通过等静压方式进一步使磁体密实,等静压压力为180mpa；将等静压后的生坯在真空烧结炉中进行烧结,需真空度达到8×10-2pa以下再开始烧结，烧结温度为1040℃,烧结保温时间为6小时，待冷却后再在920℃进行一级时效回火处理，保温3小时，最后在500℃进行二级时效回火处理，保温2小时，保温过程中真空度要求在5×10-2pa以下。得到不含重稀土的烧结钕铁硼磁体。经上述工艺制备出的不含重稀土元素的烧结钕铁硼磁体，粉末平均粒径smd=2.78µm,磁体室温下內禀矫顽力(hcj)达到20.43koe,剩磁(br)达到了13.55kgs,最大磁能积(bh)max达到了44.13mgoe。实施例及对比例具体性能表1如下：样品br(kgs)hcb（koe）hcj(koe)hk/hcj(bh)max(mgoe)平均粒径smd实施例113.5113.0118.810.98743.841.63实施例213.4913.0019.270.98543.711.51对比例113.5213.0419.870.98743.942.81对比例213.5513.0720.430.98544.132.78通过表1及后续曲线分析可得：实施例1、2没有添加重稀土元素，并采用二次添加混合试剂及二次气流磨，相较对比例而言，平均粒径smd更小，且粒度分布更加均匀，x90/x10数值更小。就剩磁而言，实施例与对比例变化不大，但对比矫顽力，添加了1%的dy和2%dy的对比例1、2相对与实施例1来说分别增加了1.44koe、2.0koe,可以得出，四种例子均达到了h牌号标准，其中对比例2达到了sh牌号标准，且均符合实际生产要求。但是对比例相对于实施例而言，添加了重稀土元素使其提高了生产成本，造成了资源浪费。由此可见，本发明通过气流磨将不含重稀土元素的0.1-0.6mm的速凝薄片加入0.05%-0.5%的混合试剂，通过三维搅拌机搅拌均匀后研磨至平均粒径smd=3.0-4.0μm，在加入0.05%-0.5%的混合试剂，再次研磨至平均粒径smd=1.5-2.0μm，搅拌均匀后在一定磁场条件下压型再烧结，延长烧结保温时间以充分排出混合试剂中c、o、n等元素，从而制备出高性能磁体；相比传统制备无重稀土钕铁硼粉末粒径基本在2.5-3.0μm之间，粉末细化烟花难控制，粉末的流动性一般等问题，通过采用气流二次添加剂、二次研磨，降低了气流磨过程中高速气流对粉末表面混合试剂冲击的影响，加大了粉末与混合试剂的包覆率，解决了粉末细化过程中的易氧化问题，从而可以使粉末的粒度达到1.5-2.0μm，并且提高了粉末一致性，优化粒度分布及流动性，从而提高磁体磁性能。本方法混合试剂的放入量较多，烧结工艺过程是一种台阶式升温，而等静压后的钕铁硼生坯存在空隙，空隙中充满气体；以及氢破粉一般脱氢不干净，所以需要延长后续烧结保温时间，以保证混合试剂中的碳气及氢气充分脱出，不影响产品的性能。通过添加一些其他元素如：co、al、cu、ga、zr等，并保证和元素比例合适，提高磁体矫顽力及方形度。本发明有效降低了生产成本，避免了重稀土元素的消耗，节约了资源，提高了磁体磁性能。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。当前第1页12