[发明专利]带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钕铁硼磁性材料技术领域，具体地说是一种直接添加轻稀土元素La-Ce制备低成本的带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法。 

背景技术

钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼磁性材料是钕、硼、铁等的合金，又称磁钢。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。 

我国稀土资源的储量占世界总储量的40%，在钕铁硼的制造过程中，主要利用的是其中占15%左右的钕和8%左右的镨，而在镨钕提炼过程中，矿石资源中的高丰度稀土金属（如镧、铈等）只能作为副产品被处理。随着中国钕铁硼产量的逐年增长，稀土资源作为不可再生资源也相应地被大量开采，造成镧、铈等高丰度稀土资源严重流失。 

虽然所制备出的稀土永磁体属于中、低档次的永磁体，但由于其成本低和有效的利用了稀土资源，因而其在用中、低档永磁体领域行业将会代替现有中、低档钕铁硼磁体的应用，占据很大的市场。预计，随着该产品生产工艺的成熟，在不久的将来，可将此技术推广到中、低档次永磁体的所有领域。同时，由于此产品价格较低，可为这一产品的广泛应用提供前提条件。 

发明内容

本发明的目的是提供一种带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料及其制备方法。主要研究利用将轻稀土元素（La-Ce）添加制造稀土永磁体的新工艺，提高高丰度稀土材料的利用率，降低稀土永磁体的制造成本。 

本发明的目的是这样实现的：本发明由以下a、b组份构成，所述a组份及重量百分比组成：(Pr-Nd_1-xGd_x) (x=0.13～0.26)为29～31%，B为1.0～1.1%，Al为0.5～1.0%，Cu为0.05～0.4%，余量为Fe；所述b组份为La-Ce轻稀土添加剂，该稀土添加剂占a组份总量的0.1～5%。 

本发明的轻稀土添加剂是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5～2.5μm的粉末。 

本发明经过多次试验证明，所述b组份为La-Ce的稀土添加剂占a组份总量的2.0～4.0%为优化的比例范围。 

本发明所述带有轻稀土元素的钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征是： 

①先采用SC-HD工艺制备钕铁硼主相，将其中a组份在真空度为3.0×10^-1Pa下熔炼成厚度在0.25～0.35mm之间的薄片，该薄片在氢碎炉的反应釜内常温吸氢2～4小时后加热至550～650℃脱氢6～7小时，制备出粒度为60～80目的粗颗粒备用；

②所述的粗颗粒由QLM-400型气流磨在0.68～0.7 MPa工作压力下磨至平均粒度为2.5～3.5μm的细粉末；然后，在氩气保护氛围中，采用喷气式法向细粉末中复合添加称之为b组份的La-Ce轻稀土添加剂，并在混料机中均匀混合1～3小时，而实现均匀吸附于钕铁硼主相周围的混合粉末；

③所述混合粉末在2.0～2.5T的取向场中压制成50～100×50～100×50～100mm规格的生坯，该生坯再经冷等静压机使块体更加致密；经冷等静压机的生坯通过真空烧结炉在1050～1100℃及5.0×10^-3Pa真空度下烧结，使其中的粉末成分相互之间及与钕铁硼主相之间形成晶界相而成为成品。

本发明所述的轻稀土是采用HD-QLM法制备的粒径为1.5～2.5μm的粉末。 

所述 SC-HD属本专业技术领域，其中，Strip Casting 工艺（简称SC工艺）通过控制初晶α-铁析出的薄带速凝法，即带铸法；HD（Hydrogen decrepition）工艺是：氢爆碎工艺；QLM工艺是气流磨工艺。 

本发明采用轻稀土添加改性的主体作用是：在700～900℃时形成液相对主相进行包裹，起到去除主相间耦合的作用。 

本发明主要元素作用： 

加入的La-Ce元素主要富集在晶粒边界的富稀土相中，对晶界起到强化作用，随着添加含量的增加，晶界进一步强化，矫顽力也随之提高，剩磁有少量降低，但当添加含量超过一定值时，La-Ce开始进入主相，La-Ce₂ Fe₁₄ B的磁晶各向异性和饱和磁化强度远远低于Nd₂ Fe₁₄ B，所以对主相有稀释作用，从而导致整个磁体磁性能的急剧下降。