一种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种烧结钕铁硼的制备方法，特别是低成本 含稀土铈的烧结钕铁硼永磁体的制备方法。
【背景技术】
[0002] NdFeB系永磁材料是迄今为止发现的磁性能最高的实用型永磁材料。目前我国钕 铁硼产量占全球的60%以上，预计未来其应用范围和市场需求仍将持续扩大，钕铁硼行业 对稀土元素 Nd的需求量大，且每年约以增幅20%的速度上涨，寻求Nd的替代金属或探索新 一代永磁体迫在眉睫。
[0003] 自然界中Ce元素的储量远多于Nd元素，NcUCe元素多以共生矿形式存在，工业分 离提纯的成本较高、难度大。稀土金属Ce比稀土金属Nd-Pr合金市场价格低，因而CeFeB永 磁合金较（Pr, Nd) FeB永磁合金具有明显的价格优势。研究表明，Ce2Fe14B在室温下具有较 高的铁磁性，且富稀土相中的富Ce相较富Nd相具有更好的流动性，能够制备出致密度高、 结构一致性好的永磁体。这从根本上提高了永磁体J-H退磁曲线的方形度。方形度作为烧 结钕铁硼永磁体的磁参量之一，受磁体化学成分、晶体结构晶体取向度、显微组织、掺杂物、 等影响。
[0004] 然而Ce2Fe14B的磁矩Js和各向异性场H A都远低于Nd 2Fe14B，须严格控制稀土铈的 掺杂量，才能保证永磁体较高的磁性能。本发明通过掺杂合适剂量的铈，在保证磁性能达标 的同时，减少镨钕的用量，制备出方形度很高的永磁体。
【发明内容】
[0005] 现有技术公布了在制备低性能烧结钕铁硼永磁体时（N35N)，通过掺杂铈，能减少 镨钕的需求量，降低生产成本。本发明与现有公布的含铈配方制备烧结钕铁硼磁体相比，低 廉的稀土铈替代贵稀土钕的比例达到15% (质量分数），使得配方成本更低，且性能能达到 MO等级。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，包括以下步骤：
[0008] (1)按质量分数准备以下合金原材料：25. 5% Nd、4. 5% Ce、66. 15% Fe、l% B、 0. 6% Nb、0. 4% Zr、l% Co、0. 7% A1、0. 15% Cu，利用真空感应速凝铸片炉将配比好的 金属原材料在1200-1400°C温度下进行熔炼，熔炼前炉室先抽真空，再充入保护气体高 纯氩气，原材料熔化后的合金液经电磁搅拌均匀，浇注到旋转的水冷铜棍上，合金溶液在 102-104°C /s的冷速下快速冷却形成厚度为0. 2-0. 5mm的合金薄片；
[0009] (2)利用氢碎炉，在0.1 MPa氢气压下吸氢，550°C温度下脱氢，将钕铁硼合金薄片 破碎成120-200 μ m的钕铁硼合金颗粒；
[0010] ⑶将步骤⑵得到的颗粒进一步经过气流磨破碎成3. 0-4. 5 μ m的钕铁硼合金粉 末；
[0011] (4)利用磁场压机，将步骤⑶中粉末在I. 8T的磁场下取向成型，再经过冷等静 压，压力为200MPa，得到的初坯密度为4. 5-5. Og/cm3;
[0012] (5)将压坯置于真空烧结炉中，在1060-1100°C烧结保温3-4小时；一级回火温度 为850-950°C，保温1-2小时；二级回火温度为500-600°C，保温3-4小时；最终获得烧结永 磁体。
[0013] 所述步骤（1)中熔炼温度为1380°C。
[0014] 所述步骤（5)中烧结温度为1070°C，烧结时间为4小时；一级回火温度为850°C， 保温1. 5小时；二级回火温度为490°C，保温4小时。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 本发明的铈掺杂烧结永磁体方形度高，经检测磁性能达到中低牌号等级。本发明 与现有公布的含铈配方制备烧结钕铁硼磁体相比，低廉的稀土铈替代贵稀土钕的比例达到 15% (质量分数），使得配方成本更低，且性能能达到MON等级。
【具体实施方式】
[0017] 本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
[0018] 利用本发明所述的低成本含稀土铈制备MON烧结钕铁硼永磁体。
[0019] (1)按质量分数准备以下合金原材料：25. 5% Nd、4. 5% Ce、66. 15% Fe、l% B、 0· 6% Nb、0. 4% Zr、l% Co、0. 7% Α1、0· 15% Cu，装入真空熔炼炉先后经1380°C熔炼，合金 液在103°C /s左右的冷速下速凝甩带成厚度为0. 28mm的合金薄片，再经氢爆炉破碎成粒径 为200 μ m的颗粒，最后经气流磨破碎成2. 5-3. 0 μ m左右的钕铁硼合金粉末；
[0020] (2)利用磁场压机，将上述步骤中的粉末在I. 8T的磁场下取向成型，再经过冷等 静压，压力为200MPa，得到的初坯密度为4. 5-5. Og/cm3;
[0021] (3)将压坯置于真空烧结炉中，在1070°C烧结保温4小时；一级回火温度为 850°C，保温1. 5小时；二级回火温度为490°C，保温4小时；最终获得烧结永磁体。
[0022] ⑷测试磁性能：20°C下的磁性能，结果如下表。
[0023]
【主权项】
1. 一种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 按质量分数准备以下合金原材料：25. 5%Nd、4. 5%Ce、66. 15%Fe、1%B、0. 6%Nb、 0. 4%Zr、l%Co、0. 7%A1、0. 15%Cu，利用真空感应速凝铸片炉将配比好的金属原材料在 1200-1400°C温度下进行熔炼，熔炼前炉室先抽真空，再充入保护气体高纯氩气，原材料熔 化后的合金液经电磁搅拌均匀，浇注到旋转的水冷铜棍上，合金溶液在102_104°C /s的冷 速下快速冷却形成厚度为〇. 2-0. 5mm的合金薄片； (2) 利用氢碎炉，在0.1 MPa氢气压下吸氢，550°C温度下脱氢，将钕铁硼合金薄片破碎 成120-200 ym的钕铁硼合金颗粒； (3) 将步骤（2)得到的颗粒进一步经过气流磨破碎成3. 0-4. 5 ym的钕铁硼合金粉末； (4) 利用磁场压机，将步骤（3)中粉末在I. 8T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压 力为200MPa，得到的初坯密度为4. 5-5. Og/cm3; (5) 将压坯置于真空烧结炉中，在1060-1KKTC烧结保温3-4小时；一级回火温度为 850-950°C，保温1-2小时；二级回火温度为500-600°C，保温3-4小时；最终获得烧结永磁 体。2. 根据权利要求1所述的低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，其特征在 于，所述步骤（1)中熔炼温度为1380°C。3. 根据权利要求1所述的低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，其特征在 于，所述步骤（5)中烧结温度为1070°C，烧结时间为4小时；一级回火温度为850°C，保温 1. 5小时；二级回火温度为490°C，保温4小时。
【专利摘要】本发明公开了一种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，按Nd25.5、Ce4.5、Fe66.15、B1Nb0.6、Zr0.4、Co1Al0.7、Cu0.15合金配比准备原材料，进行熔炼，熔化后的合金液搅拌均匀，浇注到旋转的水冷铜棍上，快速冷却形成厚度0.2-0.5mm的合金薄片；将钕铁硼合金薄片破碎成120-200μm左右的钕铁硼合金颗粒；经气流磨进一步破碎成3.0-4.5μm的钕铁硼合金粉末；粉末在压型机中成型，经冷等静压进一步致密化。成型后的初坯的烧结温度为1070℃，烧结时间为4小时。本发明制得的含稀土铈成分的烧结永磁体具有明显的成本优势，经检测磁性能均能达到中低牌号等级。
【IPC分类】B22F3/16, H01F1/057, H01F1/08, H01F41/02
【公开号】CN105118656
【申请号】CN201510590052
【发明人】何进, 张亚波, 史世文
【申请人】安徽万磁电子有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月16日