专利名称：一种高弯曲抗力永磁材料及制备方法
技术领域：
本发明属于功能材料领域，涉及一种高弯曲抗力永磁材料及制备方法。
背景技术：
CN200510070659.5号申请公开了一种钕铁硼永磁材料的制备方法，其步骤为:首先测定废料的化学成份，确定废料中的成份组成，按名义合金配料量补入纯合金原料后，在补充加入制备时Nd、B烧损的重量外，再多加入按合金名义成分的原子总量的0.2%-0.5%金属Nb和0.5% -1.0 %的金属Nd ;在有惰性气体保护状态下，由中频感应炉加热融化并达到1400°C 1550°C，经过成分均匀化处理后，快速冷却成铸锭后进入制粉工序，在高纯氮气保护环境中制得平均粒度在3 μ m 6 μ m的粉末；在将粉末放入压机模具中，在3T 6T的取向磁场中压制成型，压制坯在1100°C 1180°C，真空度要求小于KT1Pa的条件下烧结
2 4小时，然后使用高纯氮气快速冷却至室温；然后在850°C IOOiTC，真空度要求小于IiT1Pa的条件下热处理1.5 3.5小时，以0.8 15°C /s的速度降温到400 650°C并保温0.5 1.5h后，使用高纯氮气快速冷却至室温；最后在450°C 650°C，真空度要求小于IO-1Pa的条件下热处理1.5 3小时，然后使用高纯氮气快速冷却至室温。该方法所得永磁材料的磁能积为31.3-35.6MG0e (249.1-283.4 kj/m3)，剩磁为1.13-1.24T，内禀矫顽力21.8-28.8k0e (1735-2292 kA/m)。该技术方案存在的主要技术问题是:所得到的钕铁硼永磁材料磁性能不够高。CN200810060360.5公开了一种晶界相重构的高强韧性烧结钕铁硼磁体及其制备的方法。晶界相重构的高强韧性烧结钕铁硼磁体的成分为:Nd/e1(l(l_rf_gBfMg，其中
6彡 e 彡 24,5.3 ^ f ^ 6.4,0.01 彡 g 彡 6，M 为 Dy、Tb、Pr、Sm、Ce、Yb、Co、N1、Mn、Nb、Ta、Zr、S1、T1、Mo、Ag、Au、Mg、Cu、Al、Zn、Ga、B1、Sn、In 元素中一种或几种。制备方法的步骤为:1)主相合金采用铸造工艺 制成钕铁硼铸锭合金或用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片，晶界相合金采用铸造工艺制成铸锭合金或速凝薄片工艺制成速凝薄片或快淬工艺制成快淬带；2)采用氢爆法或者机械破碎将主相合金的铸锭合金或速凝薄片和晶界相合金的铸锭合金、速凝薄片或快淬带进行破碎，破碎后，再通过气流磨或球磨制粉，分别得到平均粒径为2-10 μ m的主相合金粉末和1-3 μ m的晶界相合金粉末；3)将主相合金粉末与晶界相合金粉末混合，主相合金与晶界相合金混合的重量比例为90: 10 97: 3,然后添加
0.5-5%的汽油，在混料机中均匀混合；4)将混合后的粉末在1.2-2.0T的磁场中压制成型坯件；5)将型坯件放入高真空烧结炉内，在1050 -1125°C烧结2-5h，在890-920°C—级回火2-3h和500-650°C二级回火2_4h，制得烧结磁体。晶界相合金以原子百分比计，其成分为 R100-x-yMxNy，其中 I 彡 X 彡 35，45 彡 y 彡 70，R 为 Nd、Dy、Tb、Pr、Sm、Ce、Yb 元素中的一种或几种，M为Fe、Co、N1、Mn、Nb、Ta、Zr、S1、T1、Mo、Ag、Au元素中的一种或几种，N为低熔点的Mg、Cu、Al、Zn、Ga、B1、Sn、In元素中一种或几种。主相合金以原子百分比计，其成分为NdaFe100_a_b_cBbMc，其中 7 彡 a 彡 16，5.4 彡 b 彡 6.6，0.01 彡 c 彡 6，M 为 Pr、Dy、Tb、Nb、Co、Ga,Zr,Al, Cu,Si元素中一种或几种。抗弯强度为399_512MPa，断裂韧性为5.7_7MPaml/2。
该技术方案存在的主要技术问题是:钕铁硼磁体的弯曲抗力不足。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种较高弯曲抗力永磁材料，不仅具有良好的磁性，并且具有较高弯曲抗力。本发明的另一目的是提供一种较高弯曲抗力永磁材料制备方法，该制备方法工艺简单,生产成本低,适于工业化生产。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种高弯曲抗力永磁材料，该永磁材料各成分的重量百分比为:Nd 22-30%, Pr4.4-6%, La 0.044-0.06%, B 2-5%, Mo 0.044-0.06%, Ni 0.044-0.06%, Re 0.044-0.06%, Sc
0.044-0.060%，其余为 Fe。该高弯曲抗力永磁材料中Mo和Re的重量比为1:1 ;其中Nd、Pr、La及Sc的重量比为 5:1:0.01:0.01。一种高弯曲抗力永磁材料的制备方法，该方法包括如下步骤:
O镨钕废料处理:将镨钕废料置于质量浓度25 30%的盐酸中混合，镨钕废料和盐酸的质量比为1: 2.0 2.3，然后将草酸加入盐酸混合液搅拌均匀，草酸与盐酸混合液的重量比为2.5:1，1-2小时后收集到的沉淀物，并在120°C的温度下保持I小时烘干，再置于1050 1100°C的温度下保温I 1.5个小时后得到沉淀稀土氧化物。2)研磨配料:对沉淀稀土氧化物进行Nd、Pr、La及Sc含量测定,测定后向沉淀稀土氧化物中添加氧化镨粉、氧化钕粉、氧化镧粉及氧化钪粉进行成份调整，调整后的沉淀物稀土氧化物中Nd:Pr:La:Sc四种成份的重量比为5:1:0.01:0.01，调后混匀研磨至粒径为0.5-0.8mm得稀土氧化物粉末。3)电解制备镨钕镧钪合金:将上述稀土氧化物粉末放入电解炉中，其中电解炉溶剂为 NdF3- NdF3- LiF-CaF2- LaF3- ScF3 共融物，共融物溶剂中 NdF3、LiF、CaF2、LaF3、ScF3的重量比为60:25:7:4:4，共融物溶剂与稀土氧化物粉末的重量比为5:1，电解炉的电流强度为75A、工作温度为950 1150°C ;电解20-30分钟后，得到镨钕镧钪合金。4)制备钕铁硼合金锭:按照如下重量百分比配料:Nd 22-30%, Pr 4.4-6%,La 0.044-0.06%,B 2-5%, Mo 0.044-0.06%, Ni 0.044-0.06%, Re 0.044-0.06%, Sc
0.044-0.060%，其余为Fe，其中Fe和Ni以纯金属方式加入，B以含有25%B的铁硼合金方式加入，Mo和Re采用含量1:1的钥铼二元合金方式加入，Nd、Pr、La及Sc采用步骤3)电解所得镨钕镧钪合金方式加入；，将配好的原料加入到真空感应炉的坩埚中，加热达到1650°C 1680°C，保温20分钟后浇入锭模中，自然冷却得到钕铁硼合金锭。5)制粉压型烧结:将上述钕铁硼合金锭制粉、压制成型、烧结工艺即得到高弯曲抗力永磁材料。作为优选方案，使得磁性材料非晶成品的粒度较小，具备更好的性能，在步骤5)中先按照以下方法将钕铁硼合金锭制成钕铁硼合金带，然后将钕铁硼合金带进行制粉:将步骤4)得到的钕铁硼合金锭放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1650-1660°C，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4_处，重熔管式坩埚内置一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内部的间隙不大于1_，上述钕铁硼合金锭置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，钕铁硼合金熔融膨胀溢出后正与旋转的转轮边缘接触，熔融合金熔潭被高速旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成钕铁硼合金带，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的钕铁硼合金带；转轮轮缘的旋转线速度为21 24m/s，所得钕铁硼合金带的厚度为670-750 μ m,宽度为 3-5 mm。步骤5)中制粉、压制成型、烧结工艺处理具体步骤为:将上述钕铁硼合金带放入充有氮气的球磨机研磨18-24小时，得到平均粒度在3 μ m 5 μ m的粉末，将粉末放入压机模具中，在2-3T压力下压制成型，将压制坯置于1150°C 1180°C的烧结炉中烧结3 5小时，烧结炉真空度要求小于0.1Pa，然后在最后在400°C 450°C、真空度要求小于0.1Pa的条件下热处理1-2小时，即得到高弯曲抗力永磁材料。本发明相比现有技术具有如下有益效果:
本发明材料中，钪的的存在可使晶粒均匀化、细化、规则化，改善交换耦合钉扎场H，降低材料内部的散磁场，提高NdFeB磁体在高温下的使用性能。加入量不足，不足以发挥其作用。过多，效果不再明显，而且浪费元素。Mo本身具有闻稳定性,具有闻温抗氧化性。提闻材料的强度和耐磨性能。添加Mo元素可大幅度改善材料的力学性能。加入量不足，不足以发挥其作用。过多，效果不再明显，而且浪费元素。Ni具有密排六方晶格，塑性好，能改善韧性和弯曲抗力。加入量不足，不足以发挥其作用。过多，效果不再明显，而且浪费元素。没有添加Re时烧结磁体的抗弯强度低。随着Re的添加，磁体的抗弯强度显著提高。Mo、N1、Re相互作用，明显改善了磁体的微观结构，提高主相晶粒原子间扩散速度，从而改变了磁体的微观结构，提高烧结磁体的抗弯强度。Re加入量不足，不足以发挥其作用。过多，效果不再明显。与现有技术相比，本发明的高弯曲抗力永磁材料具有均匀的组织，健强的结构，既可提高材料的韧性性能，而且磁性能有所改善。较高弯曲抗力钕铁硼材料具有良好的稳定性和实用性，可广泛应用于电子器件、航空航天技术、计算机设备、磁选机、通讯设备、医疗设备、电动自行车、电子玩具等各个领域。本发明的高弯曲抗力永磁材料的制备方法充分利用了鐯钕废料直接生产合金所用原材料，成分配比灵活，质量控制到位，并且可以降低成本，工艺简单、充分地利用含氧量高的粉末废料，环保、有效改善环境，具有很高的社会价值。
图1为本发明实施例1得到的高弯曲抗力永磁材料组织。由图1可以看出该高弯曲抗力永磁材料组织致密均匀。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例一:
按照如下步骤制备高弯曲抗力永磁材料: 1)鐯钕废料处理:将鐯钕废料置于质量浓度25%的盐酸中混合2小时并搅拌均匀，鐯钕废料和盐酸的质量比为1: 2.0，然后将草酸加入盐酸混合液中，草酸与盐酸混合液的重量比为2.5:1，收集到的沉淀物在120°C的温度下保持I小时烘干后，再置于1050°C的温度下保温1.5个小时后得到沉淀稀土氧化物；
2)研磨配料:对沉淀稀土氧化物进行Nd、Pr、La及Sc含量测定，测定后向沉淀稀土氧化物中添加氧化镨粉、氧化钕粉、氧化镧粉及氧化钪粉进行成份调整，调整后的沉淀物稀土氧化物中Nd、Pr、La及Sc四种成份的重量比为5:1:0.0l:0.01，调后混匀研磨至粒径为
0.5-0.8mm得稀土氧化物粉末。3)电解制备镨钕镧钪合金:将上述稀土氧化物粉末放入电解炉中，其中电解炉溶剂为 NdF3- LiF-CaF2- LaF3- ScF3 共融物，共融物溶剂中 NdF3> LiF、CaF2、LaF3> ScF3 的重量比为60:25:7:4:4，共融物溶剂与稀土氧化物粉末的重量比为5:1，电解炉的电流强度为75A、工作温度为1150°C ;电解20分钟后，得到镨钕镧钪合金。4)制备钕铁硼合金锭:按照如下重量百分比配料:Nd 22%，Pr 4.4%，La
0.044%, B 2%, Mo 0.044%, Ni 0.044%, Re 0.044%, Sc 0.044%，其余为 Fe,其中 Fe 和 Ni 以纯金属方式加入，B以含有25%B的铁硼合金方式加入，Mo和Re采用含量1:1的钥铼二元合金方式加入，Nd、Pr、La、Sc采用步骤3)电解所得镨钕镧钪合金方式加入；，将配好的原料加入到真空感应炉的坩埚中，加热达到1680°C，保温20分钟后浇入锭模中，自然冷却得到钕铁硼合金锭。将上述钕铁硼合金锭放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1650°C，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2_处，重熔管式坩埚内置一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内部的间隙不大于1mm，上述钕铁硼合金锭置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，钕铁硼合金熔融膨胀溢出后正与旋转的转轮边缘接触，熔融合金熔潭被高速旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成钕铁硼合金带，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的钕铁硼合金带；转轮轮缘的旋转线速度为21m/s，所得钕铁硼合金带的厚度为670 μ m，宽度为3mm ο5)制粉压型烧结:将上述钕铁硼合金带放入充有氮气的球磨机研磨18小时，得到平均粒度在3 μ m 5 μ m的粉末，将粉末放入压机模具中，在2T压力下压制成型，将压制坯置于1150°C的烧结炉中烧结5小时，烧结炉真空度要求小于0.1Pa,然后在最后在400°C、真空度要求小于0.1Pa的条件下热处理2小时，即得到高弯曲抗力永磁材料。实施例二:
按照如下步骤制备高弯曲抗力永磁材料:
I)镨钕废料处理:将镨钕废料置于质量浓度30%的盐酸中混合，镨钕废料和盐酸的质量比为1: 2.0，然后将草酸加入盐酸混合液搅拌均匀，草酸与盐酸混合液的重量比为2.5:1，1.5小时后收集到的沉淀物，并在120°C的温度下保持I小时烘干，再置于1100°C的温度下保温I个小时后得到沉淀稀土氧化物。2)研磨配料:对沉淀稀土氧化物进行Nd、Pr、La及Sc含量测定，测定后向沉淀稀土氧化物中添加氧化镨粉、氧化钕粉、氧化镧粉及氧化钪粉进行成份调整，调整后的沉淀物稀土氧化物中Nd、Pr、La及Sc四种成份的重量比为5:1:0.01:0.01，调后混匀研磨至粒径为0.5-0.8mm得稀土氧化物粉末。3)电解制备镨钕镧钪合金:将上述稀土氧化物粉末放入电解炉中，其中电解炉溶剂为 NdF3- LiF-CaF2- LaF3- ScF3 共融物，共融物溶剂中 NdF3> LiF、CaF2、LaF3> ScF3 的重量比为60:25:7:4:4，共融物溶剂与稀土氧化物粉末的重量比为5:1，电解炉的电流强度为75A、工作温度为950°C ;电解30分钟后，得到镨钕镧钪合金。4)制备钕铁硼合金锭:按照如下重量百分比配料:Nd 30%，Pr 6%，La 0.06%, B5%, Mo 0.06%, Ni 0.06%, Re 0.06%, Sc 0.06%，其余为 Fe,其中 Fe 和 Ni 以纯金属方式加入，B以含有25%B的铁硼合金方式加入，Mo和Re采用含量1:1的钥铼二元合金方式加入，Nd、Pr、La、Sc采用步骤3)电解所得镨钕镧钪合金方式加入；将配好的原料加入到真空感应炉的坩埚中，加热达到1650°C，保温20分钟后浇入锭模中，自然冷却得到钕铁硼合金锭。将上述钕铁硼合金锭放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1660°C，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下4mm处，重熔管式坩埚内置一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内部的间隙不大于1mm，上述钕铁硼合金锭置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，钕铁硼合金熔融膨胀溢出后正与旋转的转轮边缘接触，熔融合金熔潭被高速旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成钕铁硼合金带，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的钕铁硼合金带；转轮轮缘的旋转线速度为24m/s，所得钕铁硼合金带的厚度为750 μ m，宽度为5mm ο5)制粉压型烧结:将上述钕铁硼合金带放入充有氮气的球磨机研磨24小时，得到平均粒度在3 μ m 5 μ m的粉末，将粉末放入压机模具中，在3T压力下压制成型，将压制坯置于1180°C的烧结炉中烧结3小时，烧结炉真空度要求小于0.1Pa,然后在最后在450°C、真空度要求小于0.1Pa的条件下热处理I小时，即得到高弯曲抗力永磁材料。实施例三:
步骤4)中制备磁性合金锭时，按照如下重量百分比成分配料:Nd 25%，Pr 5%，La
0.05%, B 3%, Mo 0.05%, Ni 0.056%, Re 0.05%, Sc 0.05%，其余为 Fe。其余过程同实施例一。实施例四:原料的配比不在本发明设计范围内。步骤4)中制备磁性合金锭时，按照如下重量百分比成分配料:Nd 20%, Pr 4%，La
0.03%, B 1%, Mo 0.03%, Ni 0.02%, Re 0.03%, Sc 0.04%，其余为 Fe。其余过程同实施例二。实施例五:原料的配比不在本发明设计范围内。步骤4)中制备磁性合金锭时，按照如下重量百分比成分配料:Nd 35%，Pr 7%，La
0.07%, B 6%, Mo 0.07%, Ni 0.07%, Re 0.07%, Sc 0.07%，其余为 Fe。其余过程同实施例二。测试:下表对应本发明永磁材料及对比磁性材料1、2的性能测定。
权利要求
1.一种高弯曲抗力永磁材料，其特征在于:该永磁材料各成分的重量百分比为:Nd 22-30%, Pr 4.4-6%, La 0.044-0.06%, B 2-5%, Mo 0.044-0.06%, Ni 0.044-0.06%, Re0.044-0.06%, Sc 0.044-0.060%，其余为 Fe。
2.根据权利要求1所述高弯曲抗力永磁材料，其特征在于:其中Mo和Re的重量比为I:1 ;其中 Nd、Pr、La 及 Sc 的重量比为 5:1:0.01:0.01。
3.一种高弯曲抗力永磁材料的制备方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: 1)镨钕废料处理:将镨钕废料置于质量浓度25 30%的盐酸中混合，镨钕废料和盐酸的质量比为1: 2.0 2.3，然后将草酸加入盐酸混合液搅拌均匀，草酸与盐酸混合液的重量比为2.5:1，1-2小时后收集到的沉淀物，并在120°C的温度下保持I小时烘干，再置于1050 1100°C的温度下保温I 1.5个小时后得到沉淀稀土氧化物； 2)研磨配料:对沉淀稀土氧化物进行Nd、Pr、La及Sc含量测定，测定后向沉淀稀土氧化物中添加氧化镨粉、氧化钕粉、氧化镧粉及氧化钪粉进行成份调整，调整后的沉淀物稀土氧化物中Nd:Pr:La:Sc四种成份的重量比为5:1:0.01:0.01，调后混匀研磨至粒径为0.5-0.8mm得稀土氧化物粉末； 3)电解制备镨钕镧钪合金:将上述稀土氧化物粉末放入电解炉中，其中电解炉溶剂为NdF3- NdF3- LiF-CaF2- LaF3- ScF3 共融物，共融物溶剂中 NdF3、LiF、CaF2、LaF3、ScF3 的重量比为60:25:7:4:4，共融物溶剂与稀土氧化物粉末的重量比为5:1，电解炉的电流强度为75A、工作温度为950 1150°C ;电解20-30分钟后，得到镨钕镧钪合金； 4)制备钕铁硼合金锭:按照如下重量百分比配料:Nd22-30%，Pr4.4-6%, La0.044-0.06%, B 2-5%, Mo0.044-0.06%, Ni0.044-0.06%, Re0.044-0.06%, Sc0.044-0.060%,其余为Fe，其中Fe和Ni以纯金属方式加入，B以含有25%B的铁硼合金方式加入，Mo和Re采用含量1:1的钥铼二元合金方式加入，Nd、Pr、La及Sc采用步骤3)电解所得镨钕镧钪合金方式加入；将配 好的原料加入到真空感应炉的坩埚中，加热达到1650°C 1680°C，保温20分钟后浇入锭模中，自然冷却得到钕铁硼合金锭； 5)制粉压型烧结:将上述钕铁硼合金锭制粉、压制成型、烧结工艺即得到高弯曲抗力永磁材料。
4.根据权利要求3所述高弯曲抗力永磁材料的制备方法，其特征在于:在步骤5)中先按照以下方法将钕铁硼合金锭制成钕铁硼合金带，然后将钕铁硼合金带进行制粉:将步骤4)得到的钕铁硼合金锭放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1650-1660°C,重熔管式相■埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处,重熔管式坩埚内置一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内部的间隙不大于Imm,上述钕铁硼合金锭置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，钕铁硼合金熔融膨胀溢出后正与旋转的转轮边缘接触，熔融合金熔潭被高速旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成钕铁硼合金带，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的钕铁硼合金带；转轮轮缘的旋转线速度为21 24m/s，所得钕铁硼合金带的厚度为670-750 μ m,宽度为 3-5 mm。
5.根据权利要求4所述高弯曲抗力永磁材料的制备方法，其特征在于:步骤5)中制粉、压制成型、烧结工艺处理具体步骤为:将上述钕铁硼合金带放入充有氮气的球磨机研磨18-24小时，得到平均粒度在3 μ m 5 μ m的粉末，将粉末放入压机模具中，在2-3T压力下压制成型，将压制坯置于1150°C 1180°C的烧结炉中烧结3 5小时，烧结炉真空度要求小于0.1Pa，然后在最后在400°C 450°C、真空度要求小于0.1Pa的条件下热处理1_2小时，即得到高弯曲抗力永磁材料。`
全文摘要
本发明公开了一种高弯曲抗力永磁材料及制备方法，该磁性材料各成分的重量百分比为Nd22-30%，Pr4.4-6%，La0.044-0.06%,B2-5%，Mo0.044-0.06%，Ni0.044-0.06%，Re0.044-0.06%，Sc0.044-0.060%，其余为Fe；本发明的高弯曲抗力永磁材料具有均匀的组织，健强的结构，既可提高材料的弯曲抗力性能，而且磁性能有所改善；磁性材料的制备方法充分利用了鐠钕废料直接生产合金所用原材料，成分配比灵活，质量控制到位，并且可以降低成本，工艺简单、充分地利用含氧量高的粉末废料。
文档编号H01F1/057GK103106992SQ201310047189
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者张作州 申请人:江苏南方永磁科技有限公司