[发明专利]一种富钇永磁材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种富钇永磁材料的制备方法。

背景技术

Nd-Fe-B系稀土永磁材料以其优越的综合磁性能在电子产品、医疗器械、汽车工业等多个领域获得了广泛的应用。近年来，随着全球稀土永磁材料产量持续增加，稀土Nd、Pr资源不断被消耗减少，原料成本不断攀升，极大制约了稀土永磁产业的发展。而我国稀土矿中的高丰度元素Ce、Y储量大利用率却较低，深加工不够，低附加值的初级产品大量积存，严重影响了稀土资源的综合平衡利用。

自YFeB永磁材料在1983年第一次被报道以后，对其磁性能和制备工艺的研究就大量开展起来，YFeB永磁材料是迄今为止磁性最强的永磁材料，是当前世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。但是，因金属Y储量少价格高，给YFeB永磁材料的应用带来了巨大的挑战。因此，有必要适应稀土资源稀缺的现状，探索新型磁性材料，在优化磁体成份和制备工艺的基础上，制备出价格低廉的永磁材料，达到降低原材料成本的目的。

稀土元素Y元素由于本身的剩余磁通密度和矫顽力的温度系数的绝对值比Y、Pr、Dy等稀土类元素小，多被现有研究人员作为替代稀土元素应用于钕系稀土永磁中。因为Y元素会钕系中的主元素Fe和B形成的Y₂Fe₁₄B相，导致其性能下降。因此，一直以来，研究人员钇铁基稀土材料不会有很好的应用价值。然而，发明人研究发现，通过控制调整其成分的控制和制备工艺的控制，可以得到具有实用性能的稀土磁性材料。

发明内容

本发明提供一种富钇永磁材料的制备方法，使用该方法制备的永磁材料，具有较低的原料成本，并且具备较好的磁性能和较低的制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供的一种富钇永磁材料的制备方法，该永磁材料具备如下合金成分：（Y_xNd_1-x）_a（Fe_1-y-zMn_ySi_z）_100-a-b-cB_bZr_c，其中x=0.57-0.62，y=0.18-0.20，z=0.03-0.05，a=27-29，b=2.1-2.5，c=2-3，该方法包括如下步骤：

（1）母合金制备

将Y、Nd、Fe、Mn、Si、B、Zr等原料按照上述配比完成后，同时放入电弧炉铜坩埚(水冷)内，关闭电弧炉腔体抽真空至10^-4-10^-5mbar，连续洗气2-3次，每次洗气充入高纯Ar气压力为500-600mbar，洗气完成后腔体内再充入高纯Ar气600-700mbar，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，关闭电流待合金液冷却后，用机械手将合金锭上下翻转，重复上述步骤，总共反复熔炼5-6次，冷却后得到母合金铸锭；

（2）速凝片制备

将铸锭置于真空中频速凝感应炉中，抽真空，通入氩气，使炉内氩气气压达到-0.05--0.06MPa后进行熔炼，待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼，随后将钢液浇注水冷铜辊上，辊轮的轮速为25-40m/s，冷却的速率为10⁵-10⁶℃/s，制备平均厚度为0.2-0.3mm的速凝片；

（3）将所述速凝片进行吸氢-脱氢处理，得到粒径100-200μm的合金粗破碎颗粒，将所述合金粗破碎颗粒在氮气或惰性气体保护下用气流磨破碎，得到粒径1-5μm的合金粉末；

（4）将上述合合金粉末中添加抗氧化剂和润滑剂并混合均匀形成坯料，然后将坯料装入型腔并置于磁场中，在氮气保护下于室温压制成型得到生坯；生坯进行冷等静压得到的冷等静压生坯；

（5）烧结和热处理

将步骤(4)得到的冷等静压生坯放入真空烧结炉中，在真空条件下于1050-1080℃烧结2-4h，烧结结束后通入惰性气体或氮气冷却至室温，得到烧结磁体；将烧结磁体加热到850-950℃保温1-3h，保温结束后冷却至80-60℃，再加热到550-650℃保温2-3h，保温结束后通入惰性气体或氮气冷却至室温，即得到富钇永磁材料。