[发明专利]一种精密成型工艺的复合金属磁性功能材料制备技术

说明书

技术领域：

该发明涉及直接添加纳米添加剂生成晶界相的钕铁硼生产技术领域，在低重稀土使用量情况下可制备高剩磁、高矫顽力并具有良好的机加工性能的钕铁硼。

背景技术：

钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼磁性材料是稀土、铁、硼等的合金，又称磁钢。该产品具有极高的磁能积和矫顽力，同时具有很高的磁能密度的优点，使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、风力发电、汽车电机、节能家电、高场强及超高场强磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。

然而常规产品钕铁硼矫顽力的提高是以剩磁的降低为基准，很难实现剩磁和矫顽力均较高的工业化产品，同时钕铁硼中含有大量的稀土元素钕、铁及硼，其特性硬而脆，且居里温度点低，温度特性差，粉化易于腐蚀，因此需要进一步研发精密成型工艺磁体以解决上述问题，才能有更广泛的应用前景。

当前国家已经把稀土产能从12万吨每年压缩到9万吨每年，而且有逐年降低产能的趋势，因此开发超高性能钕铁硼同时降低稀土用量，尤其是重稀土用量成为行业当前研究的关键课题，因此本发明提供了一种低重稀土制备高剩磁且高矫顽力的高性能钕铁硼的一种新精密成型工艺。

本技术优势：在钕铁硼生产制造中精密控制钕铁硼成分，通过添加晶壳相与常规添加各种参杂元素结合，使主相成分可以较好的保持高剩磁相并节约重稀土使用量，同时避免了晶粒长大，降低重稀土使用的同时提高矫顽力，制备良好加工性能的钕铁硼。因此本项目采用了晶壳相包覆钕铁硼主相，纳米原料包裹于钕铁硼主相和晶壳相，通过控制高矫顽力晶壳相和晶界相成分提高产品矫顽力，同时主相属于高剩磁相，因此剩磁下降很少，材料机械加工性能良好，因此具有广泛的应用空间。

发明内容：

本发明是关于一种精密成型工艺的复合金属磁性功能材料制备技术，通过运用退磁场机理，采用精密成型工艺控制钕铁硼成分。磁体退磁场主要由表面向内推进，因此增强磁体表面一定范围内的矫顽力，同时在磁体内部采用高剩磁材料，通过在钕铁硼基体主相晶界上形成一层高矫顽力晶壳相，结合形成的纳米复合物晶界相，可实现磁体产生高矫顽力和高剩磁，能有效抵抗强力外磁场干扰作用。

采用该工艺技术进行精密控制钕铁硼成分，实现无重稀土掺杂制备高矫顽力M、H档稀土，也可用少量重稀土实现制备SH档等电机磁钢。其中纳米材料采用等离子电弧法制备，粒径为5-80nm，其主要成分为Al、Cu、Cr、Co、Fe、Zn等金属元素及各种稀土元素。首先采用SC-HD工艺制备钕铁硼主相，其稀土成分为Pr、Nd：25％-40％。熔炼成锭氢破后，气流磨磨至产品粒度约为3.5μm，在氩气保护范围中采用喷气式添加纳米复合添加剂，均匀吸附混合后实现纳米添加剂均匀吸附于钕铁硼主相。然后制备晶壳相，采用中重稀土，含量为25％-40％，速凝甩带氢破后，在成型烧结过程前，采用高能球磨或者磁球磨机磨至0.2-1微米，晶壳项与主相形成基体相；纳米粉与主相、晶壳相形成了晶界相，最后烧结成型。

精密成型工艺的复合金属磁性功能材料创新点如下：

1、通过控制成型方式，让晶壳相吸附于主相，从而形成反磁化壳体相，并抑制晶粒长大，晶壳相减弱了干扰磁场作用，因而矫顽力得到增强。

2、纳米材料吸附于钕铁硼主相和晶壳相，从而形成晶界相，使得磁场压制成型烧结后钕铁硼晶粒更难以增大，同时富稀土相阻止了钕铁硼进一步氧化。由于晶粒粒度的均匀性得到保障，因此产品的韧性也大量增加。

3、精密成型工艺形成主相采用高剩磁相，因此矫顽力和剩磁均得到增强。通过我们实验分析传统N38与40H产品，产品矫顽力分别由800kA.m^-1、1320kA.m^-1提高到1050kA.m^-1及1600kA.m^-1，同时剩磁增加了5％，如附图4所示。

附图说明：

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为纳米添加剂SEM形貌图

图2为多相混合后钕铁硼粉体SEM形貌图

图3为烧结后SEM形貌图

图4为烧结后磁性能曲线对比图

具体实施方式：

如附图所示，本发明提出的钕铁硼结构包括：钕铁硼主相(图2，标记1)，晶壳相(图2，标记2)，纳米添加剂(图1，标记3)。其中纳米材料比例为0.5％-10％，尺寸为5-80nm；晶壳相材料比例为1％-20％，尺寸为0.2-1μm。

本发明的技术实施方案如下：