一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法.pdf

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法。本发明烧结钕铁硼磁体由以下质量百分比的成分组成：Dy 0.5~1.2%、Nd 21~24%、Ho 10~15%、F 0.1~1.6%、Nb 0.8~2.4%、Co 0.6~3.2%、Cu 0.1~0.95%、B 0.7~1.2%，余量为Fe，并采用分段微波烧结工艺制备，有效地提高了化学成分、微观组织和磁学性能的均匀性，耐腐蚀性得到显著提高，磁性产品应用范围大大增加。

权利要求书
1.  一种烧结钕铁硼磁体，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Dy 0.5~1.2%、Nd 21~24%、Ho 10~15%、F 0.1~1.6%、Nb 0.8~2.4%、Co 0.6~3.2%、Cu 0.1~0.95%、B 0.7~1.2%，余量为Fe。

2.  根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Dy 1%、Nd 22%、Ho 12%、F 0.5%、Nb 2.0%、Co 0.9%、Cu 0.12%、B 0.98%，余量为Fe。

3.  一种权利要求1或2所述烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0.05MPa氩气保护下进行熔炼，待铁料全溶入合金液后，静置2~5分钟，浇铸成锭；
（2）氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180~240μm的合金粉末，再进行脱氢处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1~2μm；
（3）取磁成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型；
（4）微波烧结：将成型坯件进行微波分段烧结，氩气环境保护，首先在6KW烧结1.5小时，再在4KW烧结2小时，然后在4KW烧结2小时后，随炉自然冷却，即得。

说明书一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，磁性材料被广泛的应用于工业生产与居民生活中。磁性材料可以实现磁能与电能的转化，进而实现电器设备的自动化和智能化，可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。但在磁性材料得到广泛应用的同时，对其性能也提出了更高的要求。
自稀土永磁材料出现以后，永磁材料的性能有了质的飞跃，钐钴磁体以其优越的矫顽力和热稳定性在高温磁体中得到较好的应用，但其原料在自然界中储量较少，造成价格昂贵，限制其在民用领域的应用；钕铁硼磁体的原料资源储备充足，且以其较高的磁能积在高性能磁体中独占鳌头，被誉为“磁王”，因而性价比较高，应用广泛，但其热稳定性较差，耐腐蚀性差，也在一定程度上影响了其应用。
烧结钕铁硼磁体是由主相、富硼相和富钕相组成的多相粉末合金，富钕相作为晶界相包围着主相(主要集中在三角晶界处)，富硼相也存在于晶界中，而各相化学成分的差异就造成了化学电位各不相同，在湿热条件下易形成腐蚀电流，造成晶间腐蚀。另外，富钕相的氧化腐蚀和吸氢粉化也是磁体腐蚀的最主要原因：一般而言，磁体置于常温、干燥的环境中时，由于烧结过程 中富Nd相中有大量单质Nd(化学稳定性差)的存在，极易发生氧化反应产生Nd2O3，造成氧化腐蚀；而在较高温度、湿度条件下，富钕相的Nd易被氧化生成Nd(OH)3，同时产生H2，进而发生吸氢粉化，腐蚀更加严重。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，该烧结钕铁硼磁体晶粒均匀，耐腐蚀性得到显著提高。
本发明通过以下技术方案实现：
设计一种烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Dy 0.5～1.2％、Nd 21～24％、Ho 10～15％、F 0.1～1.6％、Nb 0.8～2.4％、Co 0.6～3.2％、Cu 0.1～0.95％、B 0.7～1.2％，余量为Fe。
优选的，由以下质量百分比的成分组成：Dy 1％、Nd 22％、Ho 12％、F 0.5％、Nb 2.0％、Co 0.9％、Cu 0.12％、B 0.98％，余量为Fe。
设计一种上述烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0.05MPa氩气保护下进行熔炼，待铁料全溶入合金液后，静置2～5分钟，浇铸成锭；
(2)氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180～240μm的合金粉末，再进行脱氢处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1～2μm；
(3)取磁成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型；
(4)微波烧结：将成型坯件进行微波分段烧结，氩气环境保护，首先在6KW烧结1.5小时，再在4KW烧结2小时，然后在4KW烧结2小时后，随 炉自然冷却，即得。
本发明的积极有益效果：
本发明在三元钕铁硼磁体的基础上，经过大量研究，添加比现有技术少的Dy代替部分Nd，显著降低成本；添加Co代替部分Fe，提高了磁体的居里温度，改善磁体的耐温性能；添加一定量的Nb能有效细化晶粒，提高矫顽力；添加一定量的F，可吸收烧结过程中残存的少量O，与Ho共同形成局限在磁体三角晶界处的Ho-O-F，其少量存在可以在烧结过程中提高晶粒均匀性，有效抑制主相晶粒的异向生长，从而保证了磁体的剩磁和矫顽力；在这个基础上，稍多量Ho-O-F的形成又能结合相当量的氧，大大减少了氧化腐蚀和吸氢粉化的现象，提高了磁体的耐腐蚀性。另外，本发明将成分优化与分段微波烧结工艺结合，有效地提高了化学成分、微观组织和磁学性能的均匀性，并使富钕边界相的厚度极小，也就是晶间腐蚀发生的空间极小，也显著地抑制了晶间腐蚀的进度，提高了产品质量。
附图说明
图1为实施例1所得烧结钕铁硼磁体的表面微观结构图。
图2为对比例1所得烧结钕铁硼磁体的表面微观结构图。
图3为实施例2所得烧结钕铁硼磁体的断面微观结构图。
图4为对比例2所得烧结钕铁硼磁体的断面微观结构图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
一种烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Dy 1％、Nd 22％、Ho 12％、F 0.5％、Nb 2.0％、Co 0.9％、Cu 0.12％、B 0.98％，余量为Fe。其制备方法包括以下步骤：
(1)备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0.05MPa氩气保护下进行熔炼，待铁全溶入合金液后，静置2～5分钟，浇铸成锭；当原材料中存在偶然杂质，或者在制备过程中引入痕量的杂质时，不影响本发明的完成；F以配比中所需的金属氟化物的形式添加；
(2)氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180～240μm的合金粉末，再进行脱氢处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1～2μm；
(3)成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型；
(4)烧结：将成型坯件进行分段烧结，首先在980℃持续2小时，再在1050℃持续1小时，然后在920℃持续1.5小时，最后在500℃持续3小时，淬火冷却；
(5)热处理：将冷却后的的坯件进行二次回温热处理，分别为350℃1小时和220℃1.5小时，即得。
对比例1
一种烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Dy 1％、Nd 22％、Ho 12％、Nb 2.0％、Co 0.9％、Cu 0.12％、B 0.98％，余量为Fe。其制备方法同实施例1。
实施例2
一种烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Dy 0.5％、Nd 24％、 Ho 10％、F 1.6％、Nb 0.8％、Co 3.2％、Cu 0.1％、B 1.2％，余量为Fe。其制备方法同实施例1。
对比例2
一种烧结钕铁硼磁体，由以下质量百分比的成分组成：Dy 0.5％、Nd 24％、Ho 10％、F 1.6％、Nb 0.8％、Co 3.2％、Cu 0.1％、B 1.2％，余量为Fe。其制备方法包括以下步骤：
(1)备料铸锭：按照所述比例配备原料，加入熔炼炉中，抽真空，并在0.05MPa氩气保护下进行熔炼，待铁全溶入合金液后，静置2～5分钟，浇铸成锭；当原材料中存在偶然杂质，或者在制备过程中引入痕量的杂质时，不影响本发明的完成；F以配比中所需的金属氟化物的形式添加；
(2)氢碎制粉：将所得铸锭进行氢破碎，至180～240μm的合金粉末，再进行脱氢处理；然后，将所得合金粉末置于气流磨中，进行研磨至1～2μm；
(3)成型：将研磨好的金属粉末充分混合后，置于磁场中垂直取向，并压制成型；
(4)烧结：将成型坯件进行烧结，首先在980℃持续2小时，再在1050℃持续1小时，然后在920℃持续1.5小时，最后在500℃持续3小时，淬火冷却；将冷却后的的坯件进行二次回温热处理，即得。
本发明对实施例1～2与对比例1～2所得烧结钕铁硼磁体的微观结构进行检测，见图1～4。实施例1与对比例1对比结果表明：本发明实施例1加入特定量F后，磁体晶粒分布更加均匀，晶粒达到100nm左右，形状规则、致密，富钕边界相极其狭窄，也就是晶间腐蚀空间极小。实施例2与对比例2对比结果表明：本发明实施例2采用分段微波烧结后，磁体晶粒分布更加均匀， 无异常长大结晶，无氧化团聚物，形状规则、致密，富钕边界相更加狭窄。
并对实施例1～2与对比例1～2所得烧结钕铁硼磁体进行高压加速实验(PCT)，以测试各磁体的腐蚀速度，测得在125℃、100％RH、0.25MPa条件下的结果如表1，该数据表明，实施例1～2磁体在高温高压条件下均无明显腐蚀现象，耐蚀性良好，尤其是实施例1，在24小时内完全没有腐蚀发生，在200h小时内的腐蚀也可以忽略不计，这大大拓宽了钕铁硼磁体的应用范围；而对比例1由于无F添加，含氧量较高，对比例2采用常规高温烧结工艺，耐腐蚀能力均较差。高压加速实验是一种常用的评测钕铁硼磁体在高温潮湿环境中耐蚀性的方法[Filip O,El-Aziz A M，Hermann R,et al.materials letters.2001,51:213；Willman C J,Narasimhan K S V L.J Appl Phys.,1987,61(8):3766]，在实验过程中，将磁体表面的腐蚀产物清除，测量磁体单位面积的失重即可表征磁体的腐蚀速度。
表1 本发明钕铁硼磁体的PCT实验腐蚀失重结果(mg/cm2)

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。