[发明专利]一种高速电机用钕铁硼磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机用永磁材料领域，特别涉及一种高速电机用钕铁硼磁体的制备方法。

背景技术

烧结NdFeB永磁材料属于第三代稀土永磁材料，与其他类型永磁材料相比，具有磁性能高，价格低等突出优点，使得其开发和应用得到了超常规的发展。目前其综合磁性能已达到较高水平，应用已涉及国民经济的各个领域，特别是在电机上应用广泛。

烧结NdFeB作为一种功能材料，科技人员的研究重点一直放在如何提高其磁性能上，经过24年的发展，已经取得了突破性的进展。商用产品最大磁能积已达到414-438kJ/m³(52-55MGOe)，随着烧结NdFeB稀土永磁磁性能的不断提高，其力学性能的缺点成了其致命弱点，大大限制了应用领域的进一步扩大。稀土永磁材料的抗拉、抗弯强度均较低，抗压强度较高；且其断裂韧性K_IC比普通金属材料低1～2个数量级，与陶瓷材料的断裂韧性相当。强韧性差使稀土永磁体在加工过程中容易开裂、掉渣，这大大降低了磁体的成品率和加工精度，提高了磁体的加工成本，限制了磁体在高精度电机上的应用。同时，由于稀土永磁材料的强韧性差，抗震、抗冲击能力相应也较差，使得材料在对抗震、抗冲击力要求较高的场合的应用也受到限制，比如高速电机等领域。近年来，NdFeB稀土永磁体的力学特性越来越受到关注，如何提高烧结NdFeB稀土永磁体的强韧性已经成为了迫在眉睫的重要课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高速电机用钕铁硼磁体的制备方法，该方法在保持钕铁硼磁体磁性能的前提下，提高其强韧性，使其适用高速电机的使用需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高速电机用钕铁硼磁体的制备方法，该钕铁硼材料按原子百分比组成为Nd：6.7％～10.2％、Dy：5.5％～8.0％、B：3.5％～5.0％、Co：7.0％～8.5％、Cu：1.8％～2.3％、Ti：0.01％～0.1％、Si：0.5％～2.0％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述的制备方法包括下列步骤：

a.按上述组份称取原料，在有惰性气体保护状态下，加热融化至1530℃～1550℃时，经过成分均匀化处理后，快速冷却成铸锭；

b.将合金铸锭经粗破和精破、破碎至平均粒度为12μm～15μm粉末；

c.在3T～6T的取向磁场中压制成型；

d.将压制坯在1000℃～1030℃，真空度高于10^-1Pa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；

e.然后在870℃～930℃，真空度高于10^-1Pa的条件下热处理4～5小时，以8～15℃/s的速度降温到400～650℃并保温0.5～1.5h后，使用高纯氮气快速冷却至室温；再在450℃～650℃，真空度0.01Pa～0.1Pa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。

本发明通过在钕铁硼中添加Co、Cu、Ti、Si，使晶粒细化或晶界强韧化，从而达到提高磁体强韧性的目的。添加的合金元素在钕铁硼烧结坯主相组织晶界间形成新的相组织，有效提高磁体的矫顽力和晶界的磁畴结构强度，大幅提高了钕铁硼磁体的耐高温性和材料的耐腐蚀性。Dy，Co，Cu，Ti等元素提高磁体原子间的相互作用，提高磁体各相异性场，在合金中形成弥散相，从而提高了钕铁硼磁铁的强韧性。

本发明方法的有益效果为：

本发明的钕铁硼材料的抗弯强度可达420～460MPa，断裂韧性K_IC可达4.5～5.5MPa·m^1/2，因此可以满足高速电机对钕铁硼磁体强韧性的需求。

本发明的制备方法步骤针对调整后的钕铁硼材料的组份进行适应性调整，控制烧结和时效的温度等参数，从而使得合金成分调整的效果得以充分发挥。

此外，本发明方法所用原料成本较低，制备工艺简单，因此所制备的材料的成本较低。

具体实施方式

实施例一

一种高速电机用钕铁硼磁体的制备方法，该钕铁硼材料按原子百分比组成为Nd：6.7％、Dy：8.0％、B：3.5％、Co：8.5％、Cu：1.8％、Ti：0.1％、Si：0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质，所述的制备方法包括下列步骤：

a.按上述组份称取原料，在有惰性气体保护状态下，加热融化至1530℃～1550℃时，经过成分均匀化处理后，快速冷却成铸锭；