[發明專利]一種制備細晶粒稀土類合金鑄片的方法及旋轉冷卻輥裝置

有效

• 申請號: 201611244386.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108246992B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 朱偉;鈕萼;陳治安;葉選漲;王湛;饒曉雷;胡伯平
• 申請（專利權）人: 北京中科三環高技術股份有限公司;天津三環樂喜新材料有限公司
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;C22C38/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;王月春

本發明公開了制備細晶粒稀土類合金鑄片的方法及旋轉冷卻輥裝置。所述方法包括步驟：坩堝中放置除銹后的合金原材料，并置于感應熔煉爐中；排除合金原材料吸附的雜質氣體；控制感應熔煉爐的功率，通過循環過熱處理使合金原材料在熔體表面溫度升高至1300℃前完全熔化；合金原材料熔化后，調整所述感應熔煉爐的功率，使熔體表面溫度穩定在1400℃～1500℃范圍內任一溫度；控制旋轉冷卻輥裝置的表面線速度為1.5～2.25m/s，熔體均勻平穩的布置在旋轉冷卻輥裝置表面進行澆注冷卻，得到合金鑄片。本發明制備的合金鑄片經化學破碎和機械破碎后所得粉體粒徑更加均勻，富稀土相附著率更高，磁體矯頑力提升。

技術領域

本發明涉及稀土類合金鑄片制備領域，具體涉及一種制備細晶粒稀土類合金鑄片的方法及旋轉冷卻輥裝置。

背景技術

工業自動化的普及趨勢和以電動汽車為代表的清潔能源類需求的擴大為稀土永磁體提供了新的市場機遇，但也同時提高了對磁體性能的要求。例如，電動汽車用Nd-Fe-B磁體通常需要包含至少5～6％質量比的Dy等重稀土元素以提高磁體的耐高溫性能。然而，由于對Dy等重稀土元素的風險管控以及對磁體更高性能的不斷追求，在提高或保持現有性能指標的同時，削減重稀土用量已成為Nd-Fe-B磁體技術面臨的重要課題。

最近Nd-Fe-B磁體技術發展的趨勢表明：削減重稀土用量并進一步提高磁體矯頑力，以改善其熱穩定性主要有兩種工藝路線：①重稀土(如Dy，Tb等)元素晶界擴散技術(GBD)；②磁體晶粒細化技術。晶界擴散技術(GBD)已經使得磁體在保持現有性能不變或略有提高的前提下，降低約2～3％質量比的重稀土含量。研究預期，通過在磁體現有晶粒平均粒徑約為6～10μm基礎上，進一步細化至平均粒徑不大于3μm，即可顯著提高矯頑力。在現有量產工藝基礎上，即可進一步降低1～2％質量比的重稀土元素用量，有望最終獲得低重稀土甚至無重稀土元素且滿足電動汽車用性能需求的稀土永磁體。因此，晶粒細化技術對于以Nd-Fe-B為代表的各類稀土永磁體具有重要的實際應用價值。

作為現代Nd-Fe-B磁體工業生產的首道工序，合金鑄片的制備對磁體整個制造工藝水平具有奠基作用，合金鑄片的質量對最終磁體的性能具有關鍵影響。

已有文獻報道速凝條片富釹相間隔細小均勻，對于目前量產磁體制造工藝均具有積極意義。然而，所制備條片顯微組織結構本質上均為以冷卻輥表面質點為異質形核中心、并沿溫度梯度方向放射狀生長的柱狀晶體，改善均以減小柱狀晶粒內沿溫度梯度方向分布的富稀土相間隔為主要目的。自由面側片狀晶富稀土相間隔通常大于貼輥面側，總體間隔偏差大于3μm，不利于制備粉體的一致均勻性。同時，此類合金鑄片富稀土相間隔偏大，不利于晶粒細化，制備粒徑約為3～5μm的粉體時富稀土相損失較大。隨晶粒細化的需求，氣流磨粉體顆粒尺寸進一步減小，稀土有效利用率將進一步降低，不利于提高最終磁體矯頑力。同時，沿溫度梯度方向的生長模式，容易導致該方向上合金成分的宏觀偏析，從而可能增大最終磁體中局部區域微觀磁晶各向異性的不均勻而降低磁體矯頑力。

發明內容

鑒于上述問題，本發明旨在提供一種制備細晶粒稀土類合金鑄片的方法及旋轉冷卻輥裝置。本發明所制備的合金鑄片內部晶粒細小，利用該合金鑄片制備燒結類稀土磁體時，可提高稀土利用率，以及磁體的矯頑力。

本發明首先提供了一種制備細晶粒稀土類合金鑄片的方法，包括步驟：

坩堝中放置除銹后的合金原材料，并將所述坩堝置于感應熔煉爐中；

排除所述合金原材料吸附的雜質氣體；

控制所述感應熔煉爐的功率，通過循環過熱處理，使所述合金原材料在熔體表面溫度升高至1300℃前完全熔化并優化熔體狀態；

所述合金原材料熔化后，調整所述感應熔煉爐的功率，用于加強電磁攪拌作用并最終使所述熔體表面溫度穩定在1400℃～1500℃范圍內任一溫度；