專利名稱：稀土永磁粉末的制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁材料的制造方法。特別適用于制備稀土永磁合金粉末的方法。
稀土永磁合金具有優(yōu)異的磁性能，特別是稀土鐵硼永磁材料更是人們所關(guān)注的。采用稀土鐵硼粉未制取粘結(jié)磁體具有性能高，成型容易，尺寸精確，表面光結(jié)，物理強(qiáng)度高等特點。因此粘結(jié)磁體的性能和價格是受磁粉的性能所決定，而磁粉的性能和價格又受制粉方法制約。在現(xiàn)有技術(shù)中還未見到有采用還原擴(kuò)散加氫爆裂方法生產(chǎn)稀土鐵硼粉未的。另外中國專利CN1066146A介紹了一種采用熔煉方法制取稀土鐵硼永磁粉未。該文章經(jīng)與美國、日本專利對比后提出一種采用雙重吸氫，吸氮處理過程，吸氫、吸氮溫度為200℃-1000℃，放氫、放氮溫度為600℃-1000℃。在200℃以上只需要小于3大氣壓的氫氣和較短的時間可達(dá)到要求的吸氫效果。該方法只提出在800℃-1200℃下某一溫度內(nèi)進(jìn)行均勻化處理，因此采用該方法所生產(chǎn)的各向同性粘結(jié)磁體磁性能均較低。
本發(fā)明的目的是提出一種生產(chǎn)成本低的制備高性能粘結(jié)磁體用磁各向同性稀土鐵硼合金粉未的氫爆裂方法。
本發(fā)明所提出的粘結(jié)磁體用各向同性稀土鐵硼粉未是采用還原擴(kuò)散方法加氫爆裂方法獲得永磁合金粉未和采用熔煉鑄錠后進(jìn)行均勻化處理再加氫爆裂方法獲得永磁合金粉未。因此本發(fā)明所采用的方法為①還原擴(kuò)散制粉法。②熔煉制粉法。其具體方法內(nèi)容可分兩部份敘述。
1、還原擴(kuò)散法制粉采用鈣熱還原擴(kuò)散法制備稀土鐵硼合金材料，是將稀土氧化物與鐵粉，硼粉和金屬鈣粒等按要求成份配入并混合均勻后裝爐抽氣充氬再加熱升溫。在800℃-1200℃進(jìn)行3-6小時的還原擴(kuò)散，獲得具有純稀土鐵硼合金、氧化鈣和鈣組成的還原擴(kuò)散結(jié)塊。本發(fā)明的主要特征是將還原擴(kuò)散后的結(jié)塊放于密封容器中，在室溫-195℃溫度內(nèi)抽真空后充入氫氣，使合金結(jié)塊充分吸氫爆裂。為了結(jié)塊能快速充分吸氫，應(yīng)提高容器中氫氣壓力，壓力為≥1個大氣壓，其最佳氫氣壓力為3-5個大氣壓，一次吸氫的時間≥1小時。吸氫后的還原擴(kuò)散結(jié)塊很容易破碎成小于5mm的顆粒。然后再將破碎的結(jié)塊顆粒經(jīng)漂洗，去除氧化鈣和鈣，最終獲得粒度分布在10μm-400μm含有氫的純稀土鐵硼合金粉未材料。在本發(fā)明的漂洗過程中，由于還原擴(kuò)散結(jié)塊已吸入的氫有利于結(jié)塊中氧化鈣和鈣與漂洗液間的快速充分反應(yīng)，因此加速了形成氫氧化鈣，而被去除的過程，同時氫也起到了防止合金粉未在漂洗過程中的氧化作用。本發(fā)明方法的第二次吸氫溫度為600℃-1000℃。其方法一是將上述含氫合金粉未放入容器中抽真空后充氫氣保溫。保溫溫度范圍為700℃-1000℃，氫氣壓力和時間為8-10大氣壓/10-5分鐘+4-6大氣壓/10-5分鐘+1大氣壓/1小時。本發(fā)明方法的另一種吸氫制度是900-1000℃/10大氣壓/5分鐘+700-800℃/5大氣壓/5分鐘+600-650℃/1大氣壓/2-3小時。二次吸氫采用本發(fā)明的溫度保持不變，隨保溫時間增加而氫氣壓力梯度降壓。和溫度、氫氣壓力梯度遞減而保溫時間遞加的方法?？墒瓜⊥凌F硼合金粉未進(jìn)一步快速充分的吸氫，使合金粉未本身具有好的磁性能。本發(fā)明方法的脫氫是將經(jīng)二次吸氫后的合金粉未在600-1000℃溫度范圍內(nèi)，抽真空脫氫。抽真空度應(yīng)小于1×10-3乇和保溫≥1小時，然后冷卻至室溫。因為真空度越高，時間越長，則脫氫越理想。采用本發(fā)明方法脫氫后，合金粉未中氫含量完全達(dá)到使用要求。
采用熔煉法生產(chǎn)稀土鐵硼磁性合金粉未與上述還原擴(kuò)散方法有部份區(qū)別。為了消除熔煉后鑄錠中的α-Fe相和其它非平衡組織，則必須經(jīng)均勻化處理。本發(fā)明方法的均勻化處理溫度在800-1200℃，為了達(dá)到均勻化處理的目的和保證鑄錠不過燒，因此本發(fā)明方法采用抽真空至1×10-3乇，再經(jīng)梯度溫度處理，其溫度為800-900℃/1-3小時+900-1000℃/1-3小時+1050-1200℃/2-10小時。經(jīng)均勻化處理后的鑄錠再經(jīng)機(jī)械破碎成直徑小于30mm的顆粒，再將顆粒裝入容器中抽真空后充入氫氣，使合金顆粒充分吸氫爆裂，充氫壓力應(yīng)大于1個大氣壓，最佳充氫壓力為3.5-5個大氣壓。氫爆裂溫度為室溫至195℃。氫爆裂后裂后的粉未粒度分布為10μm-400μm。然后按本發(fā)明前述方法在800-1000℃范圍內(nèi)保溫，保溫時的氫氣壓力和時間為8-10大氣壓/10-5分鐘+4-6大氣壓/10-5分鐘+1大氣壓/1小時。以及本發(fā)明方法的另一吸氫制度為900-1000℃/10大氣壓/5分鐘+700-800℃/5大氣壓/5分鐘+600-650℃/1大氣壓/2-3小時，因此熔煉法同樣可以采用上述溫度、氫氣壓力梯度遞減和保溫時間遞加的方法。熔煉法的脫氫方法是將上述吸氫后爆裂的合金粉未在600-1000℃范圍內(nèi)抽真空脫氫，抽真空度應(yīng)小于1×10-3乇和保溫1小時，然后冷卻至室溫。
采用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的粘結(jié)磁體用磁各向同性稀土鐵硼合金粉未與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有產(chǎn)品各項性能好，和氫爆裂后粉未抗氧化性好。由于采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的磁性合金粉未，其粉未粒度在10μm-400μm，這種粒度分布的粉未對粘結(jié)磁體的制造，例如在粉未與粘結(jié)劑的混合，以及壓制成型收縮等方面都是很有利的。尤其是還原擴(kuò)散方法采用氧化釹取替金屬釹，僅原材料成本費可節(jié)省2/3。
實施例為了更方便本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)的對比，我們采用同爐所生產(chǎn)的原材料，經(jīng)不同的制備方法，所生產(chǎn)的各組合金粉未與現(xiàn)有技術(shù)的性能相比較。為此我們采用還原擴(kuò)散方法和熔煉方法各生產(chǎn)一爐稀土鐵硼材料，其最終成份相同。采用還原擴(kuò)散方法生產(chǎn)稀土鐵硼材料，首先將按設(shè)定成份要求的Na2O3、Fe、B粉等原料混合均勻后裝入容器密封抽真空至1×10-3乇后充氬氣，然后升溫至850℃保溫2小時，再升溫至1080℃保溫4-5小時后急冷至室溫。熔煉方法是按設(shè)定成份要求將稀土鐵硼等原料放至真空感應(yīng)爐中冶煉并鑄錠完成的。為了對比我們將還原擴(kuò)散結(jié)塊分為七組。1、2、3組采用本發(fā)明方法生產(chǎn)，A、B、C、D組則是采用不同的方法生產(chǎn)。熔煉法是將鑄錠分為6組，按前序號排列為4、5、6組是采用本發(fā)明方法生產(chǎn)，E、F、G組是采用不同生產(chǎn)方法。表1為本發(fā)明的一次、二次吸氫、脫氫及均勻化處理方法與其它方法的對比。在表1中采用還原擴(kuò)散法制備的結(jié)塊經(jīng)一次吸氫后將結(jié)塊破碎成小于5mm的顆粒。然后采用漂洗液將顆粒中的鈣與氧化鈣漂洗干凈，并將顆度為10-400μm的稀土鐵硼合金粉未進(jìn)行干燥處理待二次吸氫處理。表1中采用熔煉法生產(chǎn)的鑄錠經(jīng)均勻處理后，將鑄錠破碎成小于30mm的粗顆粒，然后將粗顆粒進(jìn)行一次吸氫后再破碎成粒度為10-400μm的粉未。然后再將上述兩種方法所制備的稀土鐵硼合金粉未(粒度為10-400μm)進(jìn)行二次吸氫和脫氫處理。其表1中列出了一次，二次吸氫，脫氫及均勻化處理方法采用其它的對比方法。
將上述獲得的各組稀土鐵硼合金粉未再與3%(重量)的環(huán)氧樹脂混合后，于7噸/cm2壓力下模壓成型后在120℃固化2小時獲得粘結(jié)磁體。其各組稀土鐵硼粘結(jié)磁體的性能和對比材料CN1066146A的性能均列入表2中。表2為各向同性粘結(jié)磁體的性能對比表。
權(quán)利要求
1.一種適用于還原擴(kuò)散法和熔煉法的制備粘結(jié)磁體用磁各向同性稀土鐵硼合金粉末的制造方法，其特征在于該方法是將處理后的鑄錠及結(jié)塊破碎成要求粒度后進(jìn)行氫爆裂處理，第一次吸氫處理應(yīng)在≥室溫溫度和1個大氣壓的氫氣壓力下進(jìn)行，使合金粗料吸氫爆裂處理后粒度分布達(dá)到10μm-400μm，再于600℃-1000℃溫度中和≥1個大氣壓的氫氣壓力下進(jìn)行第二次吸氫處理，第二次吸氫應(yīng)采用溫度、氫氣壓力和保溫時間梯度處理制度，脫氫是在600-1000℃溫度范圍內(nèi)抽真空脫氫，保溫≥1小時后爐冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于第一次吸氫處理的溫度和氫氣壓力為室溫至195℃，和氫氣壓力為3.5-5個大氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述方法，其特征在于經(jīng)第一次吸氫處理后的結(jié)塊應(yīng)破碎成小于5mm的顆粒再進(jìn)行漂洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于第二次吸氫處理的溫度為700-1000℃，氫氣壓力和保溫時間制度為8-10大氣壓/10-5分鐘+4-6大氣壓/10-5分鐘+1大氣壓/1小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于第二次吸氫制度還可以為900-1000℃/10大氣壓/5分鐘+700-800℃/5個大氣壓/5分鐘+600-650℃/1大氣壓/3-2小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于脫氫時抽真空度應(yīng)小于1×10-3乇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于熔煉鑄錠的均勻化處理制度為800-900℃/1-3小時+900-1000℃/1-3小時+1100-1200℃/2-10小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、7所述方法，其特征在于經(jīng)均勻化處理后的鑄錠應(yīng)破碎成小于30mm的顆粒再進(jìn)行兩次吸氫處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于永磁材料的制造方法。特別適用于制備稀土永磁合金粉末的方法。本發(fā)明方法是在傳統(tǒng)的生產(chǎn)稀土鐵硼永磁合金粉末的基礎(chǔ)上，對制粉加工進(jìn)行了調(diào)整。本發(fā)明的稀土永磁粉末制備方法是采用一次吸氫，使合金、結(jié)塊進(jìn)行氫爆裂破碎后再進(jìn)行二次吸氫和脫氫處理，使永磁合金粉末達(dá)到了使用條件。采用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的磁各向同性粘結(jié)體用稀土永磁合金粉末具有各項性能好和磁粉成本低等特點。
文檔編號H01F1/06GK1075669SQ93101999
公開日1993年9月1日 申請日期1993年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月1日
發(fā)明者潘偉, 帥仁杰, 王平 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院