[發明專利]一種精密成型工藝的復合金屬磁性功能材料制備技術

在審

• 申請號: 201310617809.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104673990A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 丁球科;李嘉;張憲偉;張俊飛;陳德忠
• 申請（專利權）人: 遼寧五寰工程技術有限公司
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;H01F1/057
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域：

該發明涉及直接添加納米添加劑生成晶界相的釹鐵硼生產技術領域，在低重稀土使用量情況下可制備高剩磁、高矯頑力并具有良好的機加工性能的釹鐵硼。

背景技術：

釹鐵硼磁性材料，作為稀土永磁材料發展的最新結果，由于其優異的磁性能而被稱為“磁王”。釹鐵硼磁性材料是稀土、鐵、硼等的合金，又稱磁鋼。該產品具有極高的磁能積和矯頑力，同時具有很高的磁能密度的優點，使釹鐵硼永磁材料在現代工業和電子技術中獲得了廣泛應用，從而使儀器儀表、風力發電、汽車電機、節能家電、高場強及超高場強磁選磁化等設備的小型化、輕量化、薄型化成為可能。

然而常規產品釹鐵硼矯頑力的提高是以剩磁的降低為基準，很難實現剩磁和矯頑力均較高的工業化產品，同時釹鐵硼中含有大量的稀土元素釹、鐵及硼，其特性硬而脆，且居里溫度點低，溫度特性差，粉化易于腐蝕，因此需要進一步研發精密成型工藝磁體以解決上述問題，才能有更廣泛的應用前景。

當前國家已經把稀土產能從12萬噸每年壓縮到9萬噸每年，而且有逐年降低產能的趨勢，因此開發超高性能釹鐵硼同時降低稀土用量，尤其是重稀土用量成為行業當前研究的關鍵課題，因此本發明提供了一種低重稀土制備高剩磁且高矯頑力的高性能釹鐵硼的一種新精密成型工藝。

本技術優勢：在釹鐵硼生產制造中精密控制釹鐵硼成分，通過添加晶殼相與常規添加各種參雜元素結合，使主相成分可以較好的保持高剩磁相并節約重稀土使用量，同時避免了晶粒長大，降低重稀土使用的同時提高矯頑力，制備良好加工性能的釹鐵硼。因此本項目采用了晶殼相包覆釹鐵硼主相，納米原料包裹于釹鐵硼主相和晶殼相，通過控制高矯頑力晶殼相和晶界相成分提高產品矯頑力，同時主相屬于高剩磁相，因此剩磁下降很少，材料機械加工性能良好，因此具有廣泛的應用空間。

發明內容：

本發明是關于一種精密成型工藝的復合金屬磁性功能材料制備技術，通過運用退磁場機理，采用精密成型工藝控制釹鐵硼成分。磁體退磁場主要由表面向內推進，因此增強磁體表面一定范圍內的矯頑力，同時在磁體內部采用高剩磁材料，通過在釹鐵硼基體主相晶界上形成一層高矯頑力晶殼相，結合形成的納米復合物晶界相，可實現磁體產生高矯頑力和高剩磁，能有效抵抗強力外磁場干擾作用。

采用該工藝技術進行精密控制釹鐵硼成分，實現無重稀土摻雜制備高矯頑力M、H檔稀土，也可用少量重稀土實現制備SH檔等電機磁鋼。其中納米材料采用等離子電弧法制備，粒徑為5-80nm，其主要成分為Al、Cu、Cr、Co、Fe、Zn等金屬元素及各種稀土元素。首先采用SC-HD工藝制備釹鐵硼主相，其稀土成分為Pr、Nd：25％-40％。熔煉成錠氫破后，氣流磨磨至產品粒度約為3.5μm，在氬氣保護范圍中采用噴氣式添加納米復合添加劑，均勻吸附混合后實現納米添加劑均勻吸附于釹鐵硼主相。然后制備晶殼相，采用中重稀土，含量為25％-40％，速凝甩帶氫破后，在成型燒結過程前，采用高能球磨或者磁球磨機磨至0.2-1微米，晶殼項與主相形成基體相；納米粉與主相、晶殼相形成了晶界相，最后燒結成型。

精密成型工藝的復合金屬磁性功能材料創新點如下：

1、通過控制成型方式，讓晶殼相吸附于主相，從而形成反磁化殼體相，并抑制晶粒長大，晶殼相減弱了干擾磁場作用，因而矯頑力得到增強。

2、納米材料吸附于釹鐵硼主相和晶殼相，從而形成晶界相，使得磁場壓制成型燒結后釹鐵硼晶粒更難以增大，同時富稀土相阻止了釹鐵硼進一步氧化。由于晶粒粒度的均勻性得到保障，因此產品的韌性也大量增加。

3、精密成型工藝形成主相采用高剩磁相，因此矯頑力和剩磁均得到增強。通過我們實驗分析傳統N38與40H產品，產品矯頑力分別由800kA.m^-1、1320kA.m^-1提高到1050kA.m^-1及1600kA.m^-1，同時剩磁增加了5％，如附圖4所示。

附圖說明：

下面結合附圖和實例對本發明進一步說明。

圖1為納米添加劑SEM形貌圖

圖2為多相混合后釹鐵硼粉體SEM形貌圖

圖3為燒結后SEM形貌圖

圖4為燒結后磁性能曲線對比圖

具體實施方式：

如附圖所示，本發明提出的釹鐵硼結構包括：釹鐵硼主相(圖2，標記1)，晶殼相(圖2，標記2)，納米添加劑(圖1，標記3)。其中納米材料比例為0.5％-10％，尺寸為5-80nm；晶殼相材料比例為1％-20％，尺寸為0.2-1μm。

本發明的技術實施方案如下：