[发明专利]一种降低烧结温度制备高磁性烧结钕铁硼的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土磁性材料技术领域，提供了一种降低烧结温度制备高磁性烧结钕铁硼的方法。

背景技术

钕铁硼磁体被称为第三代稀土永磁材料，广泛应用在航空航天、汽车工业、电子电器、医疗器械、军事设备、仪器仪表、风力发电等领域。钕铁硼材料具有高磁能积、高矫顽力、高能量密度、高性价比和良好的机械特性等突出优势，已经在高新技术领域中担当了重要的角色。

烧结钕铁硼是以Nd₂Fe₁₄B化合物为基体的合金材料，有少量的富RE相沿晶粒边界分布，并包围每一个2:14:1相晶粒，使相邻2:14:1相晶粒磁绝缘起来，起到去交换耦合作用，实现硬磁化。经过20多年的研究发展，设计出了合理的合金成分和成熟的制备工艺，使磁体的剩磁B_r达到理论值的96.3％，最大磁能积(BH)_max达到理论值的91.5％，然而矫顽力H_c仅达到理论值的12％，使得磁体的温度稳定性不高，限制了其在高温环境领域的应用。因此，提高磁体的矫顽力迫在眉睫。

研究表明，烧结钕铁硼矫顽力H_c主要与物相成分、边界结构和晶粒尺寸有关。通过添加Dy和Tb元素，取代Nd₂Fe₁₄B相中的Nd，可有效地提高磁体的矫顽力，但降低了磁体的剩磁和磁能积，成本增加，资源有限。针对减少或不使用镝铽等重稀土的要求，同时提高烧结钕铁硼的矫顽力是不断研究的重点。因此，通过抑制晶粒长大来提高烧结钕铁硼矫顽力的方法得到了广泛的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低烧结温度制备高磁性能烧结钕铁硼的方法，在矫顽力、使用温度范围、剩磁、最大磁能积和生产成本等方面都达到了令人满意的效果，Nd₂Fe₁₄B相晶粒分布较均匀，晶粒尺寸较小。

为了获得上述的烧结钕铁硼材料，本发明采用了如下技术方案：

所述的高磁性烧结钕铁硼材料按重量百分比构成如下：

磷粉或磷的金属化合物粉0.1％-2％，余量为烧结钕铁硼磁粉。

所述的高磁性烧结钕铁硼材料在上述构成下经过混合→压制→烧结制成，具体步骤如下：

(1)将符合配方要求的磷粉或磷的金属化合物粉和钕铁硼磁粉装入球磨罐中，放到球磨机上球磨，保护气氛为高纯氩气，球料比为5:1，球磨时间为30-60min；

(2)将步骤(1)中混合好的磁粉在1.2-2.0T的磁场下进行取向压型；

(3)将步骤(2)中压型完成的磁块进行150-220Mpa冷等静压，保压20s，使其压型成为生坯；

(4)将毛坯放入真空烧结炉中进行真空烧结、回火，制得最终磁体。

步骤(1)中所述烧结钕铁硼粉的粒度为3-5μm，磷粉或磷的金属化合物粉的粒度为3-5μm。

步骤(1)中所述磷的金属化合物为Co₂P、GaP、CuP等中的一种或几种。

步骤(4)中所述的烧结和回火条件为：1000-1080℃真空下烧结1-3h，再经过850-900℃一级回火1-3h和480-550℃二级回火1-3h。

本发明将钕铁硼磁粉与适量的磷粉或磷的金属化合物粉混合、压制和烧结，制备得到高磁性烧结钕铁硼材料。材料中的P起到降低烧结温度的作用，从而抑制晶粒长大，降低平均晶粒尺寸，可有效地提高磁体的矫顽力；同时，Co₂P、GaP、CuP等化合物中Co、Ga、Cu等合金元素存在可部分取代Fe，有利于降低Nd₂Fe₁₄B相的饱和磁化强度，改善显微组织结构与工艺性能，进一步提高磁体的矫顽力。

本发明的优点：

1、原料易得、价格低廉、制备工艺简单，适合大规模的工业化生产。

2、降低了材料的烧结温度，抑制了晶粒长大，提高了磁体的矫顽力。

3、Co₂P、GaP、CuP等化合物中Co、Ga、Cu等合金元素存在可部分取代Fe，有利于降低Nd₂Fe₁₄B相的饱和磁化强度，进一步提高磁体的矫顽力。

4、通过对材料成分的调整和优化，形成了均匀分布、尺寸较小的Nd₂Fe₁₄B相晶粒和的高磁性烧结钕铁硼材料。

5、可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求高温环境的场合。

具体实施方式