專利名稱：：釹鐵硼磁性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種永磁材料
技術(shù)領(lǐng)域：
的釹鐵硼磁性材料及其制備方法，具體是一種退磁曲線方形度(簡稱方形度)高于98%的釹鐵硼磁性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：釹鐵硼永磁材料自1983年開發(fā)以來，由于其原材料豐富、價(jià)格便宜、磁性能最好，因而廣泛應(yīng)用于汽車、電機(jī)、儀表及醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域，是磁性材料中發(fā)展最快的一種。隨著節(jié)能減排的技術(shù)要求，釹鐵硼在汽車中的應(yīng)用尤其引人注目，主要是驅(qū)動用電動機(jī)和發(fā)電機(jī)。對于永磁電機(jī)來說，剩磁越高，提供的氣隙場就越高，電機(jī)的力矩就越大，可提高電機(jī)的效率；矯頑力越高，電機(jī)工作場的抗退磁能力就越強(qiáng)，工作范圍也就越寬；方形度越好，電機(jī)的動態(tài)損失就越小。釹鐵硼作為電機(jī)用材料長期處于高溫狀態(tài)，因此不僅要求其具有很高的磁性能，也需要有好的溫度穩(wěn)定性。但是釹鐵硼磁性材料存在居里溫度較低，溫度系數(shù)較大、方形度不高和重復(fù)性不好等缺點(diǎn)，目前關(guān)于如何降低溫度系數(shù)和提高居里溫度的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是關(guān)于如何提高方形度的研究較少，因此關(guān)于如何制備高方形度燒結(jié)釹鐵硼磁體的研究具有重要意義。經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，劉湘漣等人在《Nd-Fe-B磁體退磁曲線方形度與燒結(jié)過程的關(guān)系》(磁性材料及器件，2007，38(1)46-50)中曾經(jīng)研究了磁體方形度與燒結(jié)過程的關(guān)系，他分析了相對密度、晶粒尺寸及分布對方形度的影響規(guī)律，該技術(shù)記載了提高密度、減少平均晶粒尺寸并使其晶粒尺寸分布均勻是制備良好方形度磁體的必要條件，但沒有指出制備高方形度釹鐵硼磁體的工藝條件，特別是溫度、濕度和燒結(jié)真空度等重要工藝參數(shù)的范圍，以及最終磁體氧含量的范圍。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種釹鐵硼磁性材料及其制備方法，獲得氧含量在15004400ppm范圍內(nèi)，方形度高達(dá)98%99%的釹鐵硼磁體，磁體中dhcp結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量<9at.%,fee結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量為IOat.%48at.%。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明涉及一種釹鐵硼磁性材料，其合金成分為NdaFeiQQ_a_b_。BbM。，其中11彡a彡24,5.5<b<7、0<C<7，M為Pr、Dy、Tb、Gd、Al、Cu、Ga、Nb、Co或Y元素中一種或幾種。本發(fā)明涉及上述釹鐵硼磁性材料的制備方法，包括如下步驟第一步、采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄合金的錠塊或者用速凝薄片工藝制成釹鐵硼合金速凝薄片，所述的釹鐵硼鑄錠合金的合金成分為NdaFe1(1(1_a_b_。BbM。，其中11彡a彡24、5.5彡b彡7、0彡c彡7，M為Pr、Dy、Tb、Gd、Al、Cu、Ga、Nb、Co或Y元素中一種或幾種；第二步、將錠塊或速凝薄片進(jìn)行粗破碎處理并經(jīng)氣流磨制成粉末；所述的粗破碎處理是指將錠塊或者速凝薄片采用機(jī)械方式破碎至80100目；所述的氣流磨制成粉末是指通過氣流磨方法將粗破碎處理后的錠塊或速凝薄片磨成平均顆粒直徑為45μm的粉末。第三步、將釹鐵硼粉末在磁場下取向壓制成型，然后將坯體進(jìn)行冷等靜壓，獲得稀土坯體；所述的取向壓制成型是指在溫度1030°C和濕度2040%的環(huán)境下外加磁場1.62.OT；所述的冷等靜壓的壓制壓力為150250MPa。第四步、將稀土坯體進(jìn)行高真空燒結(jié)，最后經(jīng)回火處理制成釹鐵硼磁性材料。所述的高真空燒結(jié)是指設(shè)置燒結(jié)真空度1.0X10_25X10_4Pa，燒結(jié)溫度為10401140°C進(jìn)行14h的燒結(jié)。所述的回火處理是指依次在1000800°C和500580°C下進(jìn)行兩次回火，每次回火時(shí)間為12h。本發(fā)明著眼于釹鐵硼永磁材料的生產(chǎn)實(shí)際和應(yīng)用，由于在實(shí)際應(yīng)用中，僅僅考慮永磁體磁能積和矯頑力這兩個(gè)指標(biāo)是不夠的，還必須考察磁體的退磁曲線方形度是否合乎要求，方形度越高表明磁體的性能越好，能承受的反向磁場強(qiáng)度越大，抗外磁場干擾能力越強(qiáng)。實(shí)際上市場上很多永磁體的退磁曲線方形度較低，98%99%方形度的釹鐵硼磁體更是鮮見。將釹鐵硼合金破碎制粉后，在特定的溫度和濕度下，將NdFeB磁粉進(jìn)行磁場取向壓型，經(jīng)過特定工藝的燒結(jié)和熱處理，獲得氧含量在15004400ppm范圍內(nèi)，方形度高達(dá)98%99%的釹鐵硼磁體，此外該方法重復(fù)性較好。圖1實(shí)施例1燒結(jié)釹鐵硼磁體(M-1和M-2)的退磁曲線圖；圖2實(shí)施例2燒結(jié)釹鐵硼磁體(M-4和M-5)的退磁曲線圖；圖3實(shí)施例1燒結(jié)釹鐵硼磁體(M-I)的透射電鏡觀察。具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1(1)采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄錠合金，其成分為(Nda8Pra2)145DyuFebalB6(at.%)。將合金先在顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗破碎，然后通過中破碎機(jī)破碎至80100目，最后通過氣流磨制成平均顆粒直徑為45μm的粉末。(2)在溫度10°C和濕度40%環(huán)境條件下，將釹鐵硼粉末在磁場取向成型壓力機(jī)中壓制成型，成型取向磁場2.0T。取向壓制后將坯體進(jìn)行冷等靜壓，壓力為180MPa。(3)將坯體分別放入真空度1.OX10_2Pa和真空度5.OX10_2Pa的燒結(jié)爐內(nèi)，1040°C燒結(jié)4h，再經(jīng)過900°C和500°C兩次回火，回火時(shí)間2h，分別制成磁體M-I和M-2。(4)在溫度35°C和濕度40%環(huán)境條件下，其它制備條件同磁體M-I制成磁體M_3。如圖1所示，為本實(shí)施例制備得到的釹鐵硼磁性材料的退磁曲線圖。實(shí)施例2(1)采用單棍甩帶工藝制成釹鐵硼速凝薄片合金，銅輥速度為2m/s，其成分為(Nd0.8Pr0.2)15.5FebalB6(at,%)將薄片合金先在顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗破碎，然后通過中破碎機(jī)破碎至80100目，最后通過氣流磨制成平均顆粒直徑為45μm的粉末。(2)在溫度20°C和濕度30%環(huán)境條件下，將釹鐵硼粉末在磁場取向成型壓力機(jī)中壓制成型，成型取向磁場1.8T。取向壓制后將坯體進(jìn)行冷等靜壓，壓力為200MPa。(3)將坯體分別放入真空度5XICT4Pa和真空度9.OXICT2Pa燒結(jié)爐內(nèi)，1100°C燒結(jié)2h，再經(jīng)過900°C和530°C兩次回火，回火時(shí)間2h，分別制成磁體M-4和M-5。(4)在溫度10°C和濕度70%環(huán)境條件下，其它制備條件同磁體M-4，制成磁體M-6。如圖2所示，為本實(shí)施例制備得到的釹鐵硼磁性材料的退磁曲線圖。實(shí)施例3(1)采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄錠合金，其成分為(Nda8Pra2)145Nbtl2Ala4FebalB6(at.%)0將合金先在顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗破碎，然后通過中破碎機(jī)破碎至80100目，最后通過氣流磨制成平均顆粒直徑為45μm的粉末。(2)在溫度30°C和濕度20%環(huán)境條件下，將釹鐵硼粉末在磁場取向成型壓力機(jī)中壓制成型，成型取向磁場2.0T。取向壓制后將坯體進(jìn)行冷等靜壓，壓力為200MPa。(3)將坯體分別放入真空度1.OX10_3Pa和真空度6.OX10_2Pa的燒結(jié)爐內(nèi)，1140°C燒結(jié)lh，再經(jīng)過900°C和580°C兩次回火，回火時(shí)間2h，分別制成磁體M-7和M-8。(4)在溫度30°C和濕度55%環(huán)境條件下，制備條件同磁體M_7，制成磁體M_9。表1采用不同工藝制備的燒結(jié)釹鐵硼磁體的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例1、2禾Π3中的燒結(jié)釹鐵硼磁體Μ-1、Μ-2、Μ-3、Μ-4、Μ-5、Μ-6、Μ-7、Μ-8和Μ-9的性能列于表1中。通過對比Μ-1、Μ-2與Μ-3，Μ-4、Μ-5與Μ-6，以及Μ-7、Μ-8與Μ-9，可以看出本發(fā)明提供合適的工藝參數(shù)，特別是溫度、濕度和燒結(jié)真空度，是制備高方形度磁體的關(guān)鍵。釹鐵硼粉末在1030°C溫度、2040%濕度環(huán)境條件下經(jīng)一定壓力取向壓制成型，在1.0X10_25XlCT4Pa真空度下經(jīng)一定溫度燒結(jié)，并隨后退火處理，所制備的磁體氧含量介于15004400ppm之間，磁體退磁曲線的方形度高達(dá)98%99%。性能分析對實(shí)施例1中方形度為98%的M-I磁體進(jìn)行透射電鏡觀察，觀察面垂直于磁體易磁化軸，通過選區(qū)電子衍射和能譜分析表明，磁體中dhcp結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量小于9at.%，fee結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量介于IOat.%48at.%之間。M_1樣品的透射電子顯微形貌見圖3，其能譜分析見表2。對其它具有99%方形度磁體(M-4和M-7)進(jìn)行透射電鏡觀察和能譜分析也得到同樣規(guī)律。表2圖3中對應(yīng)微區(qū)的能譜分析(at.%)0FePrNdDyNd2Fe14B基體相87.47Z59982Dhcp結(jié)構(gòu)晶界相8.048Γ8725.2657.32οΓ^ΙFcc結(jié)構(gòu)晶界相33.0729.5528.5906權(quán)利要求一種釹鐵硼磁性材料，其特征在于，其合金成分為NdaFe100-a-b-cBbMc，其中11≤a≤24、5.5≤b≤7、0≤c≤7，M為Pr、Dy、Tb、Gd、Al、Cu、Ga、Nb、Co或Y元素中一種或幾種，所述鐵硼磁性材料的方形度為98％～99％，氧含量在1500～4400ppm范圍內(nèi)。2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟第一步、采用鑄錠工藝制成釹鐵硼鑄合金的錠塊或者用速凝薄片工藝制成釹鐵硼合金速凝薄片，所述的釹鐵硼鑄錠合金的合金成分為NdaFe100_a_b_cBbMc，其中11≤a≤24、5.5≤b≤7、0≤c≤7，M為Pr、Dy、Tb、Gd、Al、Cu、Ga、Nb、Co或Y元素中一種或幾種；第二步、將錠塊或速凝薄片進(jìn)行粗破碎處理并經(jīng)氣流磨制成粉末；第三步、將釹鐵硼粉末在磁場下取向壓制成型，然后將坯體進(jìn)行冷等靜壓，獲得稀土坯體；第四步、將稀土坯體進(jìn)行高真空燒結(jié)，最后經(jīng)回火處理制成釹鐵硼磁性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的粗破碎處理是指將錠塊或者速凝薄片采用機(jī)械方式破碎至80100目。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的氣流磨制成粉末是指通過氣流磨方法將粗破碎處理后的錠塊或速凝薄片磨成平均顆粒直徑為45μπι的粉末。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的取向壓制成型是指在溫度1030°C和濕度2040%的環(huán)境下外加磁場1.62.0T。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的冷等靜壓的壓制壓力為150250MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的高真空燒結(jié)是指設(shè)置燒結(jié)真空度1.0X10—25X10_4Pa，燒結(jié)溫度為10401140°C進(jìn)行14h的燒結(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釹鐵硼磁性材料的制備方法，其特征是，所述的回火處理是指依次在1000800°C和500580°C下進(jìn)行兩次回火，每次回火時(shí)間為12h。全文摘要一種永磁材料
技術(shù)領(lǐng)域：
的釹鐵硼磁性材料及其制備方法，通過將錠塊或速凝薄片進(jìn)行粗破碎處理并經(jīng)氣流磨制成粉末，并在磁場下取向壓制成型，然后將坯體進(jìn)行冷等靜壓及高真空燒結(jié)，最后經(jīng)回火處理制成釹鐵硼磁性材料，獲得氧含量在1500～4400ppm范圍內(nèi)，方形度高達(dá)98％～99％的釹鐵硼磁體。通過對磁體的顯微組織進(jìn)行觀察，結(jié)果表明磁體中dhcp結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量＜9at.％，fcc結(jié)構(gòu)的富Nd相氧含量為10at.％～48at.％。文檔編號C22C1/05GK101819841SQ20101017423公開日2010年9月1日申請日期2010年5月17日優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日發(fā)明者劉瓊珍,吳建生,張瀾庭,徐芳,王靜,董顯平申請人:上海交通大學(xué)