专利名称：稀土－铁氮化物永磁材料的制备方法
一种稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，属于磁性材料制造技术领域。
目前，现有技术中制备1∶12型稀土-铁氮化物R(Fe，M)12Nx永磁材料的工艺都是采用真空熔炼、均匀化处理、破碎、最后吸氮的方法。该方法的缺点是合金铸锭均匀化热处理后的晶粒比较粗大，杂相含量高，难以获得性能优良的稀土-铁氮化物永磁材料。在现有技术中也曾提到制备R(Fe，M)12Nx永磁材料可采用机械合金化工艺，但都没有公开具体的制备方法。
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种具有细小晶粒、纯度高、性能优良，且工艺简单的R(Fe，M)12Nx永磁材料的制备方法。
本发明提出的稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，采用机械合金化工艺，其特征在于它包括以下步骤(1)机械合金化将至少一种为纳米粉末的稀土元素R、Fe和M按一定比例混合，球料比为5∶1～20∶1，抽真空，通入惰性气体保护，机械合金化1～16小时得到由非晶和纳米晶α-Fe两相组成的合金粉末；(2)晶化将上述合金粉末在真空条件或惰性气体保护下，在600～900℃晶化处理15～30分钟形成1∶12型化合物R(Fe，M)12；(3)氮化在350～550℃、1个大气压氮气中，氮化1～5小时，获得1∶12型结构的稀土-铁氮化物R(Fe，M)12Nx。
该方法中，R=Nd或Pr，M=Mo、V、Ti、Mn、W、Al、Si、Ga、Co、B，x≈1。
在上述的制备方法中，最佳机械合金化时间为6～12小时，最佳晶化温度为700～800℃，最佳氮化温度为400～500℃。
下面以R=Nd，M=Mo为例对附图进行图面说明(其中，Nd、Fe、Mo原子比为1．25∶10．5∶1．5)
图1不同机械合金化时间的X射线衍射图；其中，(a)为机械合金化1小时(b)为机械合金化3小时(c)为机械合金化6小时(d)为机械合金化9小时(e)为机械合金化12小时图2机械合金化后的合金粉末经不同温度晶化30分钟后的X射线衍射图；其中，(a)为晶化温度700℃(b)为晶化温度750℃(c)为晶化温度800℃图3Nd(Fe，Mo)12Nx的典型磁滞回线。其中，机械合金化为6小时，800℃晶化处理30分钟，450℃氮化2小时。
表1为不同机械合金化时间后，由谢乐公式计算得到的合金粉末中纳米晶α-Fe的平均晶粒尺寸。从表1中可以看出，随着机械合金化时间的延长，纳米晶α-Fe的平均晶粒尺寸逐渐减小，在机械合金化最初6小时内，平均晶粒减少速度很快。表现在图1所示的X射线衍射图上，α-Fe衍射峰逐渐变宽，并且未见其它衍射峰，这说明通过机械合金化获得的合金粉末是由非晶和纳米晶α-Fe组成的，而且通过控制机械合金化时间可以很容易地控制非晶含量和纳米晶α-Fe的平均晶粒尺寸，从而得到具有细小晶粒的合金。
从图2可以看出，随着晶化温度的升高，非晶和纳米晶α-Fe通过固态反应生成1∶12型Nd(Fe，Mo)12反应越完全。700℃晶化处理30分钟得到的合金粉末的X射线衍射图中含有一定量的α-Fe；750℃晶化处理30分钟，α-Fe的X射线衍射峰消失；当晶化温度为800℃时，几乎得到单一的1∶12型Nd(Fe，Mo)12化合物，未见其它杂相。这说明通过控制晶化温度可以很容易地控制1∶12型合金的单相性，获得几乎不含杂相的1∶12型合金。
另外，本发明采用元素纳米粉末进行机械合金化制备的稀土-铁氮化物永磁材料，其制造工艺不仅简单，省去了真空熔炼、均匀化热处理、破碎等工艺，而且工艺条件容易控制，可以获得晶粒细小的1∶12型稀土-铁氮化物永磁材料。
实施例将纳米粉末Nd、Fe、Mo按原子比1．25∶10．5∶1．5混合，球料比为10∶1，装入球磨罐中，抽真空至10-3Pa，充入1个大气压氩气保护，密封，在1～16小时之间选择机械合金化时间，电压为150V，电流为1．0A，然后在10-3Pa真空条件下，600～900℃之间选择晶化温度，晶化处理30分钟，最后在350～550℃之间选择氮化温度，并在1个大气压氮气中氮化2小时，获得1∶12型结构的Nd(Fe，Mo)12Nx。
最佳实施方案如下例1将纳米粉末Nd、Fe、Mo按原子比1．25∶10．5∶1．5混合，球料比为10∶1，装入球磨罐中，抽真空至10-3Pa，充入1个大气压氩气保护，密封，机械合金化6小时，电压为150V，电流为1．0A，然后在10-3Pa真空条件下，700℃晶化处理30分钟，最后在450℃、1个大气压氮气中氮化2小时，获得1∶12型结构的Nd(Fe，Mo)12Nx。采用振动样品磁强计测量其室温时的剩磁Br、矫顽力Hc、饱和磁化强度Ms、曲线的方形度S．R．，其结果见表2。
例2其它条件及制备过程同例1，晶化温度为750℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表2。
例3其它条件及制备过程同例1，晶化温度为800℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表2。
例4其它条件及制备过程同例1，机械合金化12小时，晶化温度为700℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表2。
例5其它条件及制备过程同例4，晶化温度为750℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表2。
例6其它条件及制备过程同例4，晶化温度为800℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表2。
例7将纳米粉末Nd、Fe、Mo按原子比1．25∶10．5∶1．5混合，球料比为10∶1，装入球磨罐中，抽真空至10-3Pa，充入1个大气压氩气保护，密封，机械合金化9小时，电压为100V，电流为0．8A，然后在10-3Pa真空条件下，750℃晶化处理30分钟，最后在400℃、1个大气压氮气中氮化2小时，获得1∶12型结构的Nd(Fe，Mo)12Nx，室温时其磁性能见表3。
例8其它条件及制备过程同例7，氮化温度为450℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表3。
例9其它条件及制备过程同例7，氮化温度为500℃，得到的Nd(Fe，Mo)12Nx室温时的磁性能见表3。
表1
表2
表3<
权利要求
1．一种稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，采用机械合金化工艺，其特征在于它包括以下步骤(1)机械合金化将至少一种为纳米粉末的稀土元素R、Fe和M按一定比例混合，球料比为5∶1～20∶1，抽真空，通入惰性气体保护，机械合金化1～16小时得到由非晶和纳米晶α-Fe两相组成的合金粉末；(2)晶化将上述合金粉末在真空条件或惰性气体保护下，在600～900℃晶化处理15～30分钟形成1∶12型化合物R(Fe，M)12；(3)氮化在350～550℃、1个大气压氮气中，氮化1～5小时，获得1∶12型结构的稀土-铁氮化物R(Fe，M)12Nx。
2．根据权利要求1所述的稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，其特征在于R选Nd，M选Mo。
3．根据权利要求1或2所述的稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，其特征在于最佳机械合金化时间为6～12小时。
4．根据权利要求1或2所述的稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，其特征在于最佳晶化温度为700～800℃。
5．根据权利要求1或2所述的稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法，其特征在于最佳氮化温度为400～500℃。
全文摘要
一种稀土－铁氮化物永磁材料的制备方法,属于磁性材料制造技术领域。该方法的步骤如下:将至少一种为钠米粉末的稀土元素R、Fe和M按一定比例混合,机械合金化1～16小时,在600～900℃晶化处理15～30分钟形成1∶12型化合物R(Fe,M)
文档编号H01F1/032GK1205525SQ9810220
公开日1999年1月20日 申请日期1998年6月3日 优先权日1998年6月3日
发明者周美玲, 张深根, 张久兴, 左铁镛 申请人:北京工业大学