[发明专利]一种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种烧结钕铁硼的制备方法，特别是低成本含稀土铈的烧结钕铁硼永磁体的制备方法。

背景技术

NdFeB系永磁材料是迄今为止发现的磁性能最高的实用型永磁材料。目前我国钕铁硼产量占全球的60％以上，预计未来其应用范围和市场需求仍将持续扩大，钕铁硼行业对稀土元素Nd的需求量大，且每年约以增幅20％的速度上涨，寻求Nd的替代金属或探索新一代永磁体迫在眉睫。

自然界中Ce元素的储量远多于Nd元素，Nd、Ce元素多以共生矿形式存在，工业分离提纯的成本较高、难度大。稀土金属Ce比稀土金属Nd-Pr合金市场价格低，因而CeFeB永磁合金较(Pr,Nd)FeB永磁合金具有明显的价格优势。研究表明，Ce₂Fe₁₄B在室温下具有较高的铁磁性，且富稀土相中的富Ce相较富Nd相具有更好的流动性，能够制备出致密度高、结构一致性好的永磁体。这从根本上提高了永磁体J-H退磁曲线的方形度。方形度作为烧结钕铁硼永磁体的磁参量之一，受磁体化学成分、晶体结构晶体取向度、显微组织、掺杂物、等影响。

然而Ce₂Fe₁₄B的磁矩J_s和各向异性场H_A都远低于Nd₂Fe₁₄B，须严格控制稀土铈的掺杂量，才能保证永磁体较高的磁性能。本发明通过掺杂合适剂量的铈，在保证磁性能达标的同时，减少镨钕的用量，制备出方形度很高的永磁体。

发明内容

现有技术公布了在制备低性能烧结钕铁硼永磁体时(N35N)，通过掺杂铈，能减少镨钕的需求量，降低生产成本。本发明与现有公布的含铈配方制备烧结钕铁硼磁体相比，低廉的稀土铈替代贵稀土钕的比例达到15％(质量分数)，使得配方成本更低，且性能能达到N40等级。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低成本含稀土铈制备烧结钕铁硼永磁体的方法，包括以下步骤：

(1)按质量分数准备以下合金原材料：25.5％Nd、4.5％Ce、66.15％Fe、1％B、0.6％Nb、0.4％Zr、1％Co、0.7％Al、0.15％Cu，利用真空感应速凝铸片炉将配比好的金属原材料在1200-1400℃温度下进行熔炼，熔炼前炉室先抽真空，再充入保护气体高纯氩气，原材料熔化后的合金液经电磁搅拌均匀，浇注到旋转的水冷铜棍上，合金溶液在102-104℃/s的冷速下快速冷却形成厚度为0.2-0.5mm的合金薄片；

(2)利用氢碎炉，在0.1MPa氢气压下吸氢，550℃温度下脱氢，将钕铁硼合金薄片破碎成120-200μm的钕铁硼合金颗粒；

(3)将步骤(2)得到的颗粒进一步经过气流磨破碎成3.0-4.5μm的钕铁硼合金粉末；

(4)利用磁场压机，将步骤(3)中粉末在1.8T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压力为200MPa，得到的初坯密度为4.5-5.0g/cm³；

(5)将压坯置于真空烧结炉中，在1060-1100℃烧结保温3-4小时；一级回火温度为850-950℃，保温1-2小时；二级回火温度为500-600℃，保温3-4小时；最终获得烧结永磁体。

所述步骤(1)中熔炼温度为1380℃。

所述步骤(5)中烧结温度为1070℃，烧结时间为4小时；一级回火温度为850℃，保温1.5小时；二级回火温度为490℃，保温4小时。

本发明的有益效果：

本发明的铈掺杂烧结永磁体方形度高，经检测磁性能达到中低牌号等级。本发明与现有公布的含铈配方制备烧结钕铁硼磁体相比，低廉的稀土铈替代贵稀土钕的比例达到15％(质量分数)，使得配方成本更低，且性能能达到N40N等级。

具体实施方式

本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

利用本发明所述的低成本含稀土铈制备N40N烧结钕铁硼永磁体。

(1)按质量分数准备以下合金原材料：25.5％Nd、4.5％Ce、66.15％Fe、1％B、0.6％Nb、0.4％Zr、1％Co、0.7％Al、0.15％Cu，装入真空熔炼炉先后经1380℃熔炼，合金液在10³℃/s左右的冷速下速凝甩带成厚度为0.28mm的合金薄片，再经氢爆炉破碎成粒径为200μm的颗粒，最后经气流磨破碎成2.5-3.0μm左右的钕铁硼合金粉末；