本發(fā)明涉及釹鐵硼磁體生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種低失重釹鐵硼磁體的制備方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼磁體具有優(yōu)異的磁學(xué)性能，其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，涉及到電子計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)、核磁共振成像裝置、音響設(shè)備、通訊、選礦、自動(dòng)化、航空航天等方面。應(yīng)用高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體，不僅可提高磁性器件的工作性能，亦可實(shí)現(xiàn)器件的小型化或微型化，降低能耗。
燒結(jié)釹體硼磁體盡管永磁性能優(yōu)異，但是耐腐蝕性較差，主要有以下3個(gè)原因:
(1)材料自身的結(jié)構(gòu)。燒結(jié)ndfeb永磁合金具有多相組織,且各相的氧化能力不同,分布在晶界處的富nd相和富b相易于優(yōu)先發(fā)生氧化,形成晶間腐蝕。另外磁體的致密度不高,加上氧化物較疏松,孔隙率大,磁體的表面很難形成氧化物保護(hù)膜,一旦氧化就造成連鎖反應(yīng),加速氧化。而且由于磁體主相nd2fe14b相的體積分?jǐn)?shù)一般都在90％以上,當(dāng)形成電化學(xué)局部腐蝕電池時(shí),具有小陽(yáng)極大陰極的特點(diǎn),晶界處富nd相和富b相的腐蝕電流密度較大,加速了晶間腐蝕和破壞。
(2)合金中存在的雜質(zhì)。燒結(jié)ndfeb永磁合金中可能存在的污染雜質(zhì)主要有o,h,n,c,si,cl及氯化物等,其中對(duì)腐蝕性能危害最嚴(yán)重的是氧、氯和氯化物。磁體的腐蝕主要表現(xiàn)為氧化過(guò)程,而氯及氯化物特別是氯化鈉的污染將加速磁體的氧化過(guò)程。
(3)工作的環(huán)境。溫度環(huán)境、介質(zhì)條件以及濕度和壓力等對(duì)磁體的腐蝕行為有較大的影響。
目前隨著設(shè)備條件，工藝技術(shù)，管理水平等方面的進(jìn)步，燒結(jié)釹體硼磁體的生產(chǎn)水平都得到很大提高，整體行業(yè)磁體性能大幅度提升，而相應(yīng)生產(chǎn)成本都有大幅度的下降。但是磁體的耐蝕性差一直沒(méi)有有效的解決。燒結(jié)釹鐵硼具有優(yōu)異的磁性能,但是其抗腐蝕性能較差,大大地限制了它的應(yīng)用范圍,因此,如何改善其抗腐蝕性能成為燒結(jié)釹鐵硼材料生產(chǎn)和使用的重要問(wèn)題。本發(fā)明主要是介紹一種低失重?zé)Y(jié)釹體硼制作方法，通過(guò)該方法制備的磁體具有較低失重(<2mg/cm2)，耐蝕性明顯好于采用常規(guī)方法制備的磁體。
燒結(jié)釹體硼磁性材料，通常其制作流程為配料、熔煉、氫碎、制粉、取向壓制、等靜壓、燒結(jié)、回火、后加工、表面處理等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)釹鐵硼磁鋼耐蝕性差異及相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)的不足，提供一種低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體及其制備方法，從而提高磁體的耐蝕性。通過(guò)優(yōu)化配方和甩帶片合金組織，控制粉料粒度分布和粉體含量，細(xì)化晶粒，調(diào)控晶界相分布，等，提高產(chǎn)品的hcj，制備低失重磁鋼，解決低失重?zé)Y(jié)釹鐵硼產(chǎn)品的批量生產(chǎn)的難題。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明涉及釹鐵硼磁體生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種釹鐵硼磁體的制備方法，包括以下步驟：
(1)按元素重量百分比稱取鐠釹26.0％-33.0％、硼0.85％-1.05％、鏑0-9％、鋱0-3.0％、鋁0.01％-1.0％、銅0-0.3％、鈷0.3％-4％、鋯0-0.2％、鈮0-0.5％、鎵0-0.3％和鐵61.5％-68.6％。
(2)將步驟(1)稱取的材料裝入坩堝中，將坩堝抽真空至15pa以下，以50kw功率烘爐，直到真空低于15pa時(shí)，充氬氣至26-29kpa，然后加大功率至500-600kw熔煉，鐵熔化后再精煉6-12分鐘至溫度為1400-1530℃時(shí)開(kāi)始澆鑄，澆鑄時(shí)銅棍旋轉(zhuǎn)的線速控制在1.1-1.5m/s，獲得鑄片并冷卻；
(3)將步驟(2)得到的鑄片放入旋轉(zhuǎn)式氫碎爐內(nèi)，抽真空至1pa以下，通入0.066-0.098mpa的氫氣，飽和吸氫后，加熱至540-600℃，脫氫4-10小時(shí)，冷卻至常溫后出料得到粗粉；
(4)向步驟(3)得到的粗粉中加入粗粉重量0-0.1％的潤(rùn)滑劑和0-0.2％的抗氧化劑混合均勻后加入三維混粉機(jī)混粉0.5-4小時(shí)，然后將粉料加入氣流磨中進(jìn)行磨粉，磨粉過(guò)程中系統(tǒng)氧含量控制在<1000ppm，獲得粉料粒度為smd2.4-4.0微米，d90/d10<5.5的細(xì)粉；
(5)向步驟(4)得到的細(xì)粉中加入細(xì)粉重量0％-0.1％的潤(rùn)滑劑和0-0.2％的抗氧化劑，用v型混粉機(jī)混粉0.5-4小時(shí)獲得細(xì)粉料；
(6)將步驟(5)得到的粉料根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小制作模型，并在壓機(jī)系統(tǒng)氧含量<1.0％，模具中心磁場(chǎng)強(qiáng)度>1.5t的條件下進(jìn)行取向壓制，使壓坯密度達(dá)到3.6-4.3g/cm3，然后采用等靜壓壓制使壓坯密度提高到4.4-4.7g/cm3，獲得生坯產(chǎn)品；
(7)將步驟(6)得到的生坯產(chǎn)品在露空環(huán)境下去除真空包裝袋，然后迅速放入充氮保護(hù)的手套箱內(nèi)，手套箱內(nèi)的氧含量控制在1.0％以內(nèi)，在手套箱內(nèi)將生坯產(chǎn)品去除薄膜擺入石墨盒內(nèi)，然后送進(jìn)燒結(jié)爐，將燒結(jié)爐抽真空至1pa以下，經(jīng)過(guò)緩慢升溫排氣后，最高燒結(jié)爐溫度保持1020-1100℃，保溫3-12小時(shí)，燒結(jié)結(jié)束后充氬氣冷卻至100℃以下再升溫至870-930℃或者直接爐冷至870-930℃，保溫2-5小時(shí)，然后充氬氣冷卻至90℃以下，再升溫到460-600℃保溫2-7小時(shí)，保溫結(jié)束后冷卻至80℃以下出爐。
作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明一種釹鐵硼磁體的制備方法所述的潤(rùn)滑劑為天津悅晟磁電技術(shù)有限公司產(chǎn)的ysh-06釹鐵硼專用潤(rùn)滑劑。
作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明一種釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于：所述的抗氧化劑為天津悅晟磁電技術(shù)有限公司的ysh-01釹鐵硼專用抗氧化劑。
本發(fā)明一種釹鐵硼低失重磁體的制備方法的有益效果為：
通過(guò)優(yōu)化配方，改善合金鑄片柱狀晶組織結(jié)構(gòu)，控制粉料粒度大小及分布，添加適量的潤(rùn)滑劑和抗氧化劑，控制磁體氧含量，調(diào)控晶界等措施，提供一種燒結(jié)釹鐵硼磁體的制備方法，達(dá)到提高燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)品的耐蝕性的目的。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一：
本發(fā)明涉及釹鐵硼磁體生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種釹鐵硼磁體的制備方法，包括以下步驟：
(1)按元素重量百分比稱取鐠釹26.0％-33.0％、硼0.85％-1.05％、鏑0-9％、鋱0-3.0％、鋁0.01％-1.0％、銅0-0.3％、鈷0.3％-4％、鋯0-0.2％、鈮0-0.5％、鎵0-0.3％和鐵61.5％-68.6％。其中加鈷對(duì)提高磁體的耐蝕性非常關(guān)鍵。磁體中進(jìn)入富釹相的co形成nd3co相，其電極電位雖然仍比主相nd2fe14b為負(fù),但比無(wú)co的富釹相有很大提高；nd2fe14b、nd3co及富釹相的化學(xué)電位勢(shì)。因此含nd3co相的富釹相其耐蝕性明顯提高,特別是在高溫高壓的濕熱環(huán)境中效果尤其明顯,從而使失重降低。而且nd3co的熔點(diǎn)與富釹相的共晶熔化溫度接近,(分別是664℃和655℃),因此不會(huì)降低富釹相對(duì)主相晶粒的浸潤(rùn)作用,對(duì)磁體富釹相的分布無(wú)副作用。因此,適當(dāng)提高磁體co含量,并通過(guò)改進(jìn)工藝使co在燒結(jié)磁體各相中的分布更加合理,是提高磁體耐蝕性的重要手段。對(duì)于有較高耐蝕性要求的產(chǎn)品，配方中co含量應(yīng)不低1.0％。
(2)將步驟(1)稱取的材料裝入坩堝中，將坩堝抽真空至15pa以下，以50kw功率烘爐，直到真空低于15pa時(shí)，充氬氣至26-29kpa，然后加大功率至500-600kw熔煉，鐵熔化后再精煉6-12分鐘至溫度為1400-1530℃時(shí)開(kāi)始澆鑄，澆鑄時(shí)銅棍旋轉(zhuǎn)的線速控制在1.1-1.5m/s，獲得鑄片并冷卻；鑄片結(jié)構(gòu)對(duì)最終磁體晶粒大小、富re相的分布等起到重要影響，優(yōu)化鑄片結(jié)構(gòu)成為獲得高性能磁體的關(guān)鍵技術(shù)。
(3)將步驟(2)得到的鑄片放入旋轉(zhuǎn)式氫碎爐內(nèi)，抽真空至1pa以下，通入0.066-0.098mpa的氫氣，飽和吸氫后，加熱至540-600℃，脫氫4-10小時(shí)，冷卻至常溫后出料得到粗粉；
(4)向步驟(3)得到的粗粉中加入粗粉重量0-0.1％的潤(rùn)滑劑和0-0.2％的抗氧化劑混合均勻后加入三維混粉機(jī)混粉0.5-4小時(shí)，然后將粉料加入氣流磨中進(jìn)行磨粉，磨粉過(guò)程中系統(tǒng)氧含量控制在<1000ppm，獲得粉料粒度為smd2.4-4.0微米，d90/d10<5.5的細(xì)粉；粉料粒度細(xì)，分布集中，有利于燒結(jié)過(guò)程中富釹相的均勻分布，從而有利于改善磁體耐蝕性。另外磁體中氧含量適當(dāng)，有利于提高磁體的耐蝕性。因此，在確保磁體不被氧化的情況下，制粉過(guò)程中需要適當(dāng)補(bǔ)氧。
(5)向步驟(4)得到的細(xì)粉中加入細(xì)粉重量0％-0.1％的潤(rùn)滑劑和0-0.2％的抗氧化劑，用v型混粉機(jī)混粉0.5-4小時(shí)獲得粉料；適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑，有利于粉料取向成型，提高取向度，從而增加剩磁，但是潤(rùn)滑劑及抗氧化劑添加過(guò)多可能會(huì)降低矯頑力，可能會(huì)導(dǎo)致磁體碳含量超標(biāo)，降低磁體的耐蝕性。因此，在確保產(chǎn)品性能合格的情況下，盡可能少加抗氧化劑和潤(rùn)滑劑。
(6)將步驟(5)得到的粉料根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小制作模型，并在壓機(jī)系統(tǒng)氧含量<1.0％，模具中心磁場(chǎng)強(qiáng)度>1.5t的條件下進(jìn)行取向壓制，使壓坯密度達(dá)到3.6-4.3g/cm3，然后采用等靜壓壓制使壓坯密度提高到4.4-4.7g/cm3，獲得生坯產(chǎn)品；壓機(jī)系統(tǒng)氧含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品氧化變形，并且性能下降。
(7)將步驟(6)得到的生坯產(chǎn)品在露空環(huán)境下去除真空包裝袋，然后迅速放入充氮保護(hù)的手套箱內(nèi)，手套箱內(nèi)的氧含量控制在1.0％以內(nèi)，在手套箱內(nèi)將生坯產(chǎn)品去除薄膜擺入石墨盒內(nèi)，然后送進(jìn)燒結(jié)爐，將燒結(jié)爐抽真空至1pa以下，經(jīng)過(guò)緩慢升溫排氣后，最高燒結(jié)爐溫度保持1020-1100℃，保溫3-12小時(shí)，燒結(jié)結(jié)束后充氬氣冷卻至100℃以下再升溫至870-930℃或者直接爐冷至870-930℃，保溫2-5小時(shí)，然后充氬氣冷卻至90℃以下，再升溫到460-600℃保溫2-7小時(shí)，保溫結(jié)束后冷卻至80℃以下出爐。為了確認(rèn)磁體的最佳燒結(jié)和回火溫度，在三個(gè)階段的最高保溫溫度分別按梯度設(shè)置不同溫度進(jìn)行試驗(yàn)，以確認(rèn)最佳的燒結(jié)和回火溫度。燒結(jié)溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)燒，出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大，矯頑力下降；而燒結(jié)溫度偏低，保溫時(shí)間偏短則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品欠燒，產(chǎn)品密度過(guò)低，剩磁、最大磁能積等性能參數(shù)下降。而合適的時(shí)效溫度及對(duì)應(yīng)的保溫時(shí)間，可以確保富釹相分布更均勻，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，從而提高磁體的耐蝕性，降低磁體的失重。因此，選擇合適的燒結(jié)溫度和對(duì)應(yīng)保溫時(shí)間，合適的時(shí)效溫度及對(duì)應(yīng)的保溫時(shí)間很關(guān)鍵，需要針對(duì)不同的產(chǎn)品試驗(yàn)不同的溫度和時(shí)間，找出最佳的工藝。
所述的潤(rùn)滑劑為天津悅晟磁電技術(shù)有限公司產(chǎn)的ysh-06釹鐵硼專用潤(rùn)滑劑，是一種高分子酯類聚合物，對(duì)燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)品具有較好的潤(rùn)滑性、分散性、防氧化性和提高產(chǎn)品性能的效果。
所述的抗氧化劑為天津悅晟磁電技術(shù)有限公司的ysh-01釹鐵硼專用抗氧化劑，是一種低分子烷烴聚合物，對(duì)燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)品具有較好的防氧化性、潤(rùn)滑性和提高產(chǎn)品性能的效果。
具體案例一：一種低失重n38sh磁體。
①配料。配方如下：按元素重量百分比稱取鐠釹28.2％、鏑1.3％，釓2.1％、硼0.97％、鋁0.75％、銅0.15％、鈷1.2％、鋯0.04％、鈮0.27％、鎵0.18％，其余為鐵。
②熔煉。將上述配料裝入坩堝中，將爐子的真空抽至10pa以下，以50kw功率烘爐，直到真空低于5pa時(shí)，充氬氣至26.8kpa，然后加大功率至550kw熔煉，鐵熔化后精煉7分鐘，測(cè)量鋼液溫度為1450-1470℃時(shí)開(kāi)始澆鑄，澆鑄時(shí)銅棍旋轉(zhuǎn)的線速控制在1.32m/s，獲得鑄片并冷卻，待鑄片冷卻后開(kāi)爐出料。
③氫碎。將上述鑄片放入旋轉(zhuǎn)式氫碎爐內(nèi)，抽真空至1pa以下，通入0.066mpa的氫氣，飽和吸氫后，加熱至540℃脫氫4小時(shí)，冷卻至常溫后出料得到粗粉。
④制粉。向粗粉加入粗粉重量0.1％的抗氧化劑混合均勻后加入三維混粉機(jī)混粉1.5小時(shí)，然后將粉料加入氣流磨中進(jìn)行磨粉，磨粉過(guò)程中氧含量90-110ppm，獲得粉料粒度為smd2.8-3.0um，d90/d10<5.2的細(xì)粉。向得到的細(xì)粉中加入細(xì)粉重量0.03％的潤(rùn)滑劑和0.08％的抗氧化劑，用v型混粉機(jī)混粉3小時(shí)獲得粉料。磁體中氧含量適當(dāng)，有利于提高磁體的耐蝕性。因此，在確保磁體不被氧化的情況下，制粉過(guò)程中需要適當(dāng)補(bǔ)氧。
(5)向步驟(4)得到的細(xì)粉中加入細(xì)粉重量0％-0.1％的潤(rùn)滑劑和0-0.2％的抗氧化劑，用v型混粉機(jī)混粉0.5-4小時(shí)獲得粉料；適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑，有利于粉料取向成型，提高取向度，從而增加剩磁，但是潤(rùn)滑劑及抗氧化劑添加過(guò)多可能會(huì)降低矯頑力，可能會(huì)導(dǎo)致磁體碳含量超標(biāo)，降低磁體的耐蝕性。因此，在確保產(chǎn)品性能合格的情況下，盡可能少抗氧化劑和潤(rùn)滑劑的添加量。
(6)壓制。取向壓制時(shí)，壓機(jī)系統(tǒng)氧含量<0.1％，以充分確保粉料不被氧化，模具中心磁場(chǎng)強(qiáng)度>1.8t以提高磁體的取向度，壓坯密度為3.8-3.9g/cm3。等靜壓的壓力采用160mpa，等靜壓后壓坯密度提高到4.6-4.7g/cm3。壓機(jī)系統(tǒng)氧含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品氧化變形，并且性能下降，另外壓坯密度過(guò)高，取向阻力加大，不利于剩磁的提升。
(7)燒結(jié)。將步驟(6)得到的生坯產(chǎn)品在露空環(huán)境下去除真空包裝袋，然后放入充氮保護(hù)的手套箱內(nèi)，手套箱內(nèi)的氧含量控制在0.2％以內(nèi)，在手套箱內(nèi)將生坯產(chǎn)品去除薄膜擺入石墨盒內(nèi)，然后送進(jìn)燒結(jié)爐，將燒結(jié)爐抽真空至1pa以下，燒結(jié)爐溫度保持1020-1100℃，保溫7小時(shí)，燒結(jié)結(jié)束后充氬氣冷卻至90℃以下再升溫至870-930℃或者直接爐冷至870-930℃，保溫3小時(shí)，然后充氬氣冷卻至90℃以下，再升溫到460-600℃保溫5小時(shí)，保溫結(jié)束后冷卻至80℃以下出爐。上述升溫至870-930℃或者直接爐冷至870-930℃的溫度范可以選取900℃、905℃、910℃、915℃、925℃等溫度，升溫到460-600℃的溫度范可以選取470℃、485℃、500℃、520℃、550℃、580℃等溫度。燒結(jié)溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)燒，出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大，矯頑力下降；而燒結(jié)溫度偏低，時(shí)間偏長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品欠燒，產(chǎn)品密度過(guò)低，剩磁等下降。
獲得的釹鐵硼磁體磁體氧含量700-1000ppm，磁性能及失重(測(cè)試條件130℃，2.6bar，95％rh，168h)測(cè)試如下表所示。
當(dāng)然，上述說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。