[发明专利]高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，尤其涉及到一种钕铁硼合金磁体的制备方法。

背景技术

Nd₂Fe₁₄B磁体具有较高的饱和磁化强度和单轴各向异性场，这使得烧结钕铁硼磁体先天拥有其他磁体无法比拟的理论磁能积(512kJ/m³)和内禀矫顽力，且Nd、Fe、B等基本元素储量丰富、成本低廉。在将近30年的研究中，烧结钕铁硼磁体的最大磁能积不断接近理论值，从最初的238kJ/m³(30MGOe)发展到目前工业化产品的磁能积大于440kJ/m³(55MGOe)。使得钕铁硼行业正成为全新的朝阳环保产业，钕铁硼在计算机、混合动力车及普通汽车、风力发电机、核磁共振成像仪、磁化设备等方面将会保持较快的增长势头；并在一些新的应用领域，如磁悬浮列车、磁悬浮管道运输和磁悬浮风力发电机等方面拥有巨大的发展潜力。在以信息技术为代表的知识经济快速发展的刺激下，钕铁硼磁体产业无疑会有更为十分广阔的市场前景。

目前，业界常采用烧结法制作钕铁硼永磁材料，如王伟等在《关键工艺参数和合金元素对烧结NdFeB磁性能与力学性能的影响》中公开了采用烧结法制造钕铁硼永磁材料的工艺流程，一般包括配料、熔炼、钢锭破碎、制粉、真空保存超细粉、粉末取向压制成型和真空烧结等步骤。

液相烧结是使用粉末冶金方法制备烧结NdFeB磁体的关键步骤，为了实现高的Br、Hcj和(BH)max，一般需将磁体生坯在1000～1100℃之间进行烧结达到高度致密化。在烧结致密化过程中，不可避免地伴随着主相晶粒的聚集长大。而异常粗大的晶粒会使磁体磁性能恶化，主要表现为矫顽力偏低或退磁曲线方形度降低，并且对钕铁硼磁体的抗腐蚀能力也有较大的不利影响。通常在钕铁硼成分设计中加入高熔点元素Nb、Zr、Ta、Pr、Cu、Mn、Cr、Ni、Mo等，通过在晶界形成难溶的金属间化合物，抑制主相晶粒在烧结过程中长大，起到细化晶粒的作用。然而这些难溶化合物会阻碍液相晶界的流动性，使相邻主相晶粒之间的晶粒尖角或间隙难以消除，最终导致磁体密度降低、孔洞等缺陷数量增加，使磁性能出现恶化。因此，如何增强高熔点元素晶界添加后磁体中晶界相的浸润性和流动性，使磁体在具备细小晶粒的同时拥有高的致密化和均匀的晶界相分布对制备高剩磁和高矫顽力的烧结NdFeB磁体非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高性能的烧结钕铁硼磁体的制备方法，采用本发明提供的制备方法，可以改善钕铁硼材料内部微观组织结构，使磁体同时具有均匀的晶粒和平滑的晶界，显著提高磁体的矫顽力和方形度。

本发明首先将原材料合金粉和高熔点纳米颗粒混合后，得到钕铁硼基合金粉末，再将得到的钕铁硼基合金粉与晶界相合金粉和添加剂按一定比例均匀混合，得到混合粉料。将混合粉料经过24h钝化期后通过压制、烧结、回火，得到钕铁硼磁体。本发明制备的烧结钕铁硼磁体减少了磁体中的组织缺陷，促进了磁体的烧结致密化。

本发明的制备方法在保证磁体剩磁和最大磁能积的前提下，成功制备出了高矫顽力、高致密度的烧结NdFeB磁体。

为解决上述问题，本发明提供一种高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法，其包括以下步骤：

将按重量份计比例为100：0.1-1的烧结钕铁硼磁体原材料合金粉和高熔点纳米颗粒混合制得钕铁硼基合金粉末；

将制得的所述钕铁硼基合金粉末和晶界相合金粉末以及添加剂按照重量份比例为100：1-5：0.03-0.25进行混合后制得钕铁硼合金磁体，其中，

所述烧结钕铁硼磁体原材料合金粉的平均粒度为2.5～4.5μm；

所述高熔点纳米颗粒为Nb、Zr、Ta、Mn、Cr、Mo、W、V的一种或几种，平均粒径为100～500nm；

所述晶界相合金粉末为熔点较低的二元或三元Dy合金制成，平均粒度为3～6μm；

所述添加剂为硬脂酸锌、葵酸甲酯、聚乙二醇中的一种或多种。

优选的是，所述的高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法中，

烧结钕铁硼磁体原材料合金粉按质量百分比组成包括：

Pr-Nd：25％～35％；B：0.8％～1.1％；Al：0.01％～1％；Cu：0.08％～0.2％；Nb：0％～1.54％；Co：0.5％～2.5％；Ga：0％～0.6％；Ho：0％～4％；余量为Fe。

优选的是，所述的高性能烧结钕铁硼磁体的制备方法中，