一种混合稀土烧结永磁体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合稀土烧结永磁体及其制备方法，特别是涉及一种采用多合金 工艺制备混合稀土烧结永磁体的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，烧结钕铁硼磁体由于优异的综合磁性能，有利于实现电机等产品的小型 化、轻量化和薄型化，特别是在节能方面有很大优势，因而在各个领域均得到了广泛的应 用，烧结钕铁硼的需求量也显著上升。然而，随着稀土的价格不断上涨，钕铁硼磁体的价格 也随之飞涨，大大限制了烧结钕铁硼磁体的应用范围和需求的进一步扩大。因此，迫切需要 找到一种新的方法来降低烧结钕铁硼磁体的成本，实现成本控制，解决燃眉之急。
[0003] 中国专利申请201310008783. 3给出了一种利用混合稀土制备的低成本磁体及其 制备方法，但La在磁体中生成稳定的La2Fe14B主相是一件非常困难的事情，需要经过特殊 的热处理工序才能在工业生产中批量稳定地做到；混合稀土磁体的烧结温度在IKKTC以 上时会形成a-Fe和La2Fe14B相，其对磁性能有着显著的不利影响；回火温度在900°C以上 时，La2Fe14B相会分解成a-Fe和LaB相，同样对磁性能有着显著的不利影响。同样道理， Ce形成稳定的Ce2Fe14B主相需要后续工艺参数的调整和优化才能得到，并且需要在一定的 含量范围内进行二级回火才能有助于矫顽力的提高。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种采用混合稀土制备的烧结永磁体及其制备方 法。与现有的技术相比，采用的双合金技术能够最大范围地使用混合稀土。并且通过配方 控制和后续的工艺调整优化，能够稳定地形成R2Fe14B主相和富R液相，保证烧结永磁体达 到在一定成份下最优的磁性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种混合稀土烧结永磁体制备方法，使用两种以 上合金来制备烧结永磁体。
[0006] 为了实现上述目的，作为优选方法，我们使用两种稀土合金来制备烧结永磁体。
[0007] 第一合金A的质量百分比成份为MMxlMlzlC〇ulBvlFe(1QQ_xl_zl_ul_vl)，其中，MM为混合 稀土金属，Ml为Al、Nb和Cu中的至少一种，28彡xl彡35,0彡zl彡5,0彡ul彡4. 2， 0. 9彡vl彡1. 2。所述混合稀土丽的质量组成成份为：总稀土含量TREM> 99%，其中La/ TREM:1 ~38% ;Ce/TREM:0 ~52% ;Pr/TREM:0 ~8% ;Nd/TREM:1 ~32% ;Sm/TREM:0 ~ 6% ;Eu/TREM:0 ~1% ;Gd/TREM:0 ~8% ;Tb/TREM:0 ~2% ;Dy/TREM:0 ~10% ;Ho/TREM: 0~3% ;Er/TREM:0~7% ;Y/TREM:0~70%，其余为其它微量稀土元素和不可避免的杂 质。
[0008] 所述混合稀土合金丽可以来源于全球所有稀土矿，包括但不限于下述国家或地 区的稀土矿：包头白云鄂博、江西、福建、广东、广西、湖南、云南、四川、山东；美国；澳大利 亚；印度；俄罗斯；独联体；加拿大；南非；巴西；马来西亚；缅甸；泰国。中国包头白云鄂博 矿是全球最大的稀土矿，可以作为混合稀土的优选，其质量组成成份的界定是：总稀土含量TREM> 99%，其中La/TREM:20 ~30% ;Ce/TREM:47 ~52% ;Pr/TREM:4 ~8% ;Nd/TREM: 14 ~20% ;Sm/TREM:0 ~1% ;Gd/TREM:0 ~1% ;Y/TREM:0 ~1%，其余为其它微量稀土元 素和不可避免的杂质。
[0009] 所述混合稀土合金MM可以是来源于单一稀土矿或者不同稀土矿的混合物；或者 是来源于单一稀土矿的碳酸稀土、氟化稀土、氯化稀土或者不同稀土矿的碳酸稀土、氟化稀 土、氯化稀土的混合物；或者是由单一稀土矿获得的混合稀土合金或者由不同稀土矿获得 的混合稀土合金的混合物。
[0010] 第二合金B的质量百分比成份为Rly2aR2y2bM2z2C〇u2Bv2Fe__y2a_y2b_z2_u2_v2)，其中，Rl是 除Tb、Dy和Ho以外的包括Sc和Y在内的稀土元素，并且Rl-定含Nd,R2是Tb、Dy和Ho 中的至少一种，M2是八1、恥、(：11、￥、11、21'、63、]\1〇、0、511中的一种或多种，28彡723彡35， 0 ^y2b^ 10,0 ^z2 ^ 5,0 <u2 ^I. 7,0. 9 ^v2 ^I. 2〇
[0011] 根据本发明的方法，可以根据需要，通过调节各合金的比例生产磁能积在例如 2~45MG0e之间的任意性能的烧结磁体。采用多合金工艺，可以形成稳定的R2Fe14B相。 在此基础上，还可以利用晶界扩散的工艺，配合特定的扩散物，得到矫顽力进一步提高的磁 体。因直接利用混合稀土及晶界扩散的方法制备得到可以常规应用的烧结永磁体，一方面 能够部分省去制备单一稀土的萃取、分离和提纯等环节，大幅度节约成本，保护环境；另一 方面也能够最大限度地综合利用稀土资源。
【附图说明】
[0012] 图1示出实施例1~4方法制备的混合稀土磁体烧结回火后进行的X射线衍射谱 (Cu-Ka)。可以看到实施例1方法得到的磁体在衍射角2 0在34. 6°~35. 0°和40. 5°~ 41. 3°范围没有衍射峰，而实施例2~4得到的磁体在衍射角2 0在34. 6°~35. 0°和 40. 5°~41. 3°范围出现两个较为明显的衍射峰，经与标准峰比对后判断为CeFe2S射峰。
[0013] 图2所示为实施例1和实施例3方法得到的混合稀土毛坯磁体的断口形貌，其中， (a)示出实施例1(混合稀土含量较少，占总稀土的20%)，（b)示出实施例3 (混合稀土含 量较多，占总稀土的60% )。其中（a)所示的实施例1方法制备的磁体基本上（80%以上 部分）都是沿晶界断裂，可以观察到有清晰的网格状晶界，并且90%以上晶粒大小在3~ 15pm;而（b)所示的实施例3方法得到的磁体大部分断裂为穿晶断裂，大多数晶粒间没有 清晰的网格状晶界，等同于烧结过程中晶粒反常长大。
[0014] 图3a和3b示出各实施例的条件和性能参数。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的混合稀土烧结永磁体制备方法，按照如下步骤进行。需要说明的是，以下 以两种合金或三种合金为例来进行说明，但是，本发明的混合稀土烧结永磁体制备方法可 以使用三种以上的合金来进行。
[0016] (1)使用原材料按比例配制合金A和合金B，通过真空熔炼法使原材料形成熔融的 合金液，然后将熔融的合金液按常规工艺或速凝薄片工艺浇铸，得到合金A和合金B，其厚 度为0? 15~40mm〇
[0017] (2)将合金A在烧结炉中真空状态下热处理1~10小时，真空度< 0. 2Pa，温度优 选700~900°C，更优选780~880°C。经过热处理后的合金A能够在磁体中形成稳定的 La2Fe14B和Ce2Fe14B主相。
[0018] (3)分别对合金A和合金B进行氢破碎（HD)处理制备中碎粉，中碎粉的氢含量为 800~2500ppm。然后，在以氮气或惰性气体为工作气体的气流磨中，分别制成平均粒度2~ 4ym的微粉A和微粉B。如果中碎粉的氢含量小于800ppm，则在后面的压制过程中，微粉易 于氧化；如果氢含量大于2500ppm，则在压制过程中微粉取向度差。
[0019] (4)将微粉A和微粉B按照一定比例混合1~10小时。因为采用双合金法或多合 金法，能够在确保形成稳定的R2Fe14B主相和富R液相的基础上，提高混合稀土的使用量。
[0020] (5)通过模压法、模压加冷等静压法或橡皮模压法等，将混合后的微粉在氮气或惰 性气体保护下，并且保持在取向磁场中进行压制，将微粉压制成一定形状和尺寸且具有良 好取向度的毛坯。
[0021] (6)将压坯在真空状态下烧结0. 5~20小时，温度优选980~1080°C。烧结的主 要作用是提高磁体密度，改善微粉颗粒之间的接触性质，提高磁体强度，使磁体具有高永