[发明专利]一种具有高矫顽力的钕铁硼磁性材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性材料及其生产工艺，尤其是一种具有高矫顽力的钕铁硼磁性材料及其生产工艺。

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得以广泛运用。然而，现阶段的钕铁硼磁体的烧结依旧存在诸多不足，具体体现在，传统冶炼过程对钕铁硼在微观结构中的晶体结构破坏严重，从而导致钕铁硼内富钕相结构收到损坏，使得钕铁硼的内禀矫顽力得以下降，使得钕铁硼磁体易发生退磁现象而影响使用。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钕铁硼磁性材料及其生产工艺，其可使得钕铁硼磁体的内禀矫顽力得以提高。

为解决上述技术问题，本发明涉及一种具有高矫顽力的钕铁硼磁性材料，其由主相合金与辅相合金混合配置而成；所述主相合金由下列原料按重量百分比配置而成：铁64.5～68.5％、硼1.0～1.2％、钕30.2～34.3％、钼0.05～0.4％、镓0.1～0.4％；辅相合金由下列原料按重量百分比配备而成：铁50.8～54.2％、硼0.8～1.2％、钕18.9～21.1％、镨12.8～16.3％、铽8.9～11.1％、钴0.8～1.2％。

上述方案中，主相合金中的钼可通过细化晶粒，抑制软磁相析出，从而提高磁体矫顽力；而镓亦能显著提高合金的矫顽力，并且镓在含钴的合金中作用更为明显。辅相合金中，铽与镨对磁体矫顽力的提高具有良好的作用；钴可以全部置换主相中的铁原子，因为钴的交换作用比铁强，故其可以大幅提高主相的居里温度，从而使得磁体的温度稳定性有所增强，温度稳定性与稀土永磁体的内禀矫顽力息息相关，故而改善了钕铁硼磁体的矫顽力性能。 

所述主相合金的原料中，铁、硼与镓的纯度均至少为99.9％，钕与钼的纯度至少为99.8％；所述辅相合金的原料中，铁、硼与钴的纯度至少为99.9％，钕、镨与铽的纯度至少为99.8％。

上述具有高矫顽力的钕铁硼磁性材料的生产工艺包括如下工艺步骤：

1)      对主相合金与辅相合金分别进行配料、冶炼与铸锭工序，得到主相合金铸锭与辅相合金铸锭；

2)      对主相合金铸锭进行高温退火工序；

3)      对主相合金铸锭与辅相合金铸锭分别进行氢爆工序，得到主相合金粉末与辅相合金粉末；

4)      将主相合金粉末与辅相合金粉末按照一定比例混合均匀；

5)       对主相合金与辅相合金的混合粉末进行研磨、成型、烧结与热处理工序。

三元钕铁硼烧结磁体主要由三相组成，主相、富硼相与富钕相。当磁体内硼含量较低时，其仅有主相与富钕相。主相在磁体中的体积百分数决定了钕铁硼磁性材料的剩磁和磁能积，富钕相则有利于磁体内禀矫顽力的提高。

所述具有高矫顽力的钕铁硼磁性材料的生产工艺中，主相合金与辅相合金的行配料、冶炼与铸锭工序，以及主相合金铸锭的高温退火工序为：

1)      按照主相合金与辅相合金的重量百分比取适量原料，将其装入感应加热式真空冶炼炉的坩埚中，其中主相合金的装料顺序依次为钼、硼、铁、钕，并将金属镓放置于冶炼炉的加料斗中；辅相合金的装料顺序依次为硼、铁、钴、铽、钕、镨；

2)      对冶炼炉进行抽真空处理，并对炉内原料进行预热，完成后向冶炼炉内充入高纯度氩气，使炉内氩气压力相对大气压为－0.5Mpa；将冶炼炉加热功率提升至18～25KW，直至炉内金属全部融化；

3)      待炉内金属融化后，加入金属镓；以2300至2700℃的温度对冶炼炉内原料进行加热，同时进行充分的电磁搅拌；

4)      利用漏斗将钢液浇注到冷却厚度为20至32mm的双面水冷钴模中，冷却水温度为15至30℃，水压为4MPa，冷却时间为85至100分钟；

5)      打开冶炼炉，取出铸锭，将其表面打磨光滑，封装保存；

6)      将处理后的合金铸锭置于高真空烧结炉内，并对其进行抽真空处理，完成后对烧结炉内合金铸锭进行退火处理，将其加热，升温速度为5℃/min，直至炉内温度达到980至1230℃，并在此温度环境下保温6至8小时；

7)      使主相合金铸锭随炉冷却50至75分钟，将其取出自然冷却至室温。

冶炼与铸锭可形成钕铁硼磁性材料中决定磁体性能的主相。在冶炼过程中，合金会稀出α-Fe相，α-Fe相不仅减少了铸锭中主相的生成数量，还会对后续的研磨制粉、成型等工序产生不良影响，从而危害钕铁硼磁性材料的性能。

采用上述工艺步骤，其具有如下优点：