[发明专利]一种钕铁硼磁体的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁体制备技术领域，尤其涉及一种钕铁硼磁体的制作方法。

背景技术

钕铁硼磁体被称为“磁王”，具有目前各类永磁材料中最高的剩磁和磁能积，同时也具备很高的矫顽力，随着商用钕铁硼磁体性能的提高，钕铁硼器件向着小型、超薄、异型化发展；单件重量在5克以下的钕铁硼产品占全部产品的80％以上，例如某些智能手机中的钕铁硼磁体，其磁体厚度仅0.5mm。

钕铁硼磁体的传统生产过程包括以下步骤：配料、合金熔炼浇铸(甩带)、制粉、压制成型、真空烧结、切割、磨削加工、再经表面处理为成品。由传统生产方法制备得到的钕铁硼磁体具有以下特点：

1、钕铁硼配置粉料较硬脆，硬模压制时压力过大容易分层、开裂。因此，对于在现有技术下烧结前的压制坯料，其密度为3-5.5g/cm³，仅为烧结后产品密度的40-70％(经烧结得到的钕铁硼磁体密度为7.2-7.65g/cm³)；加上钕铁硼烧结过程为液相烧结，如果产品在烧结过程中收缩量过大，就更加容易变形。同时，现有技术造成的收缩率过大还影响钕铁硼磁体的取向度和内禀矫顽力。

2、钕铁硼配置粉料粒度仅为2-5μm，流动性差，模具装填密度低，即使用造粒的方法改进；所造之“粒”，实为细粉团聚体，并非致密金属颗粒，装填密度仅提高到2g/cm³，压制改善效果也不明显。要压制小型精密器件，难度很大，效率极低。

3、钕铁硼磁体压制成型时，需要1T以上的磁场使粉末定向，模具复杂，使得小型器件的压制难度很大。

4、N45以上高磁能积的钕铁硼磁体生产需要将成品的含氧量控制到3000PPM以内，而钕铁硼粉末在空气中极易氧化，甚至自燃。因此，密封整个压制成型工序成为普遍做法，这进一步使成型过程复杂化。

基于以上原因，目前的小型钕铁硼磁体均是由烧结后的大块材料切割磨削而成；对于表面积和体积之比越大的钕铁硼磁体，其由机械加工造成的表面晶体结构破坏带来的综合磁性能下降越明显，根据钕铁硼磁体比表面积不同，综合磁性能下降程度在5-40％。针对该问题，产生了对钕铁硼成品表面通过溅射镀、电镀、加热及还原扩散渗入镝、铽、钕金属修复晶体结构等补救技术来恢复提高钕铁硼磁体性能的技术，但采用这些技术制备的钕铁硼产品成本高，一致性差。此外，钕铁硼磁体容易锈蚀，为此已开发应用了化学镀、环氧镀、溅射镀铝等复杂昂贵工艺。钕铁硼磁体的锈蚀也和其被机加工破坏的表面密切相关。

此外，小型钕铁硼磁体的切割磨削损耗率为20-60％；切割磨削产生的废油泥(切割磨削中切削油和钕铁硼屑的混合物)回收要经过长途运输(因污染严重，回收废泥往往在远离钕铁硼工厂的偏僻地方进行，难以监管)、氧化灼烧、浓酸溶解、沉淀分离、大量水中和洗涤、稀土元素萃取分离、再沉淀洗涤、灼烧成稀土氧化物等化工过程，并重新电解冶炼为稀土金属等繁杂步骤，整个过程又造成稀土材料20％无法回收的损耗，同时产生大量极难处理的废油废水废气，一吨钕铁硼废油泥回收过程约产生1000t以上废酸废水，目前中国钕铁硼磁体产量约11万吨，废泥达5万吨，废酸废水超过5000万吨，回收产生的污染物数量巨大。

发明内容

本发明针对在现有的钕铁硼磁体制备过程中，机械加工步骤会给钕铁硼磁体的表面造成损伤，同时带来大量的废料的问题，提出了一种钕铁硼磁体的制作方法。

本发明提出了一种钕铁硼磁体的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1、制备钕铁硼配置粉料；

步骤S2、在磁场取向条件下将钕铁硼配置粉料压制成初始坯体；然后退磁，并在100MPa-1500MPa压力下将初始坯体压制成生坯；再将该生坯机械加工成钕铁硼磁体终产品的形状；

步骤S3、将经机械加工后的生坯烧结成钕铁硼磁体的终产品。

本发明上述的钕铁硼磁体的制作方法中，所述步骤S1包括：

称取29-35wt％R、0-4wt％M、0.9-1.1wt％B以及59.9-70.1wt％Fe，并混匀；这里，R为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Ho、Tb以及Dy中的一种或多种；M为Co、Al、Cu、Zr、Ga、Nb中的一种或多种；混匀的钕铁硼原料经真空熔炼、铸锭或甩带后，通过氢爆或直接制粉得到钕铁硼配置粉料。

本发明上述的钕铁硼磁体的制作方法中，在步骤S2中，机械加工过程包括切割、磨削、外圆磨、钻孔和掏孔中的一个或多个步骤。

本发明上述的钕铁硼磁体的制作方法中，机械加工过程在惰性气氛或保护油中进行。