專利名稱：一種還原擴散法制造稀土鐵硼永磁合金粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種稀土永磁合金粉末的制造方法。
背景技術(shù)：
Nd-Fe-B系稀土永磁是一類具有優(yōu)異性能的永磁材料，這種材料有燒結(jié)和粘結(jié)兩種類型。粘結(jié)R-Fe-B磁體可以制成薄型、異型并可以與器件一體成型，精度高、材料利用率高、充退磁特性好等特點，目前用于粘結(jié)R-Fe-B永磁的磁粉制備技術(shù)有快淬法(US4802931，US4851858)和HDDR方法?？齑惴ㄊ且愿呒兘饘兮S，高純鐵以及硼或是硼鐵合金為原料，經(jīng)真空冶煉成R-Fe-B母合金，然后再重熔，熔體被高壓惰性氣體流噴射到高速旋轉(zhuǎn)的水冷銅輥上而迅速凝固成帶屑，隨后破碎成合金粉末并在600-800℃進行晶化熱處理。這種磁粉可用來制作各向同性R-Fe-B粘結(jié)磁體。HDDR(氫化-歧化-脫氫-重組)法是以高純金屬釹，純鐵或硼鐵合金為原料，真空熔煉成R-Fe-B合金，破碎成小于1mm的粗粉，置于氫處理爐中分別在不同溫度、氫壓和負(fù)壓條件下，R-Fe-B合金經(jīng)過氫化-歧化-脫氫-重組過程而破碎，再經(jīng)過研磨達到細(xì)化粉末粒度的要求。這種磁粉可以用來制作各向異性R-Fe-B粘結(jié)磁體，各向異性粘結(jié)磁體比各向同性粘結(jié)磁體磁性能要高。
快淬法和HDDR方法都是采用復(fù)雜工藝過程而制得的高純稀土金屬和高純鐵為原料。另外粘結(jié)磁體對粉末粒度有一定要求，為達到粒度要求，這兩種方法都要用機械破碎方法進一步細(xì)化粉末粒度，這樣往往會損傷粉末顆粒的磁性能。
如果用把R-Fe-B母合金鑄錠進行機械破碎的傳統(tǒng)方法制粉，則磁粉沒有好的硬磁性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用金屬熱還原和擴散合金化方法制備粒度可控的R-Fe-B合金粉末，解決了用機械破碎方法進一步細(xì)化粉末粒度時，損傷粉末顆粒磁性能的問題。
本發(fā)明的工藝為原材料選擇及預(yù)處理→反應(yīng)物的配比→反應(yīng)物混合→金屬熱還原→擴散合金化→反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)分離→金屬粉末的脫水干燥→制造各向異性R-Fe-B粘結(jié)磁體。
1、原材料選擇采用稀土氧化物為原料，包括氧化釹、氧化鐠、氧化鏑、氧化鈥，也可以選用釹鐠混合氧化物。基合金元素原料為純鐵粉和硼鐵合金粉，需要控制其粒度在300-800目；也可以選擇一定成分比例要求的硼鐵粉，同樣要控制其粒度在300-800目；還可以選擇鐵的氧化物或硼的氧化物為原料。
在制備多元系合金R-Fe-M-B；R1，R2-Fe-M-B；R-Fe-M1，M2-B；R1，R2-Fe-M1，M2-B時，其中R、R1、R2為稀土，M、M1、M2為過渡族金屬，包括Co、Al、Cu、Cr、Zr、Nb。
還原劑選擇Ca和CaH2，其粒度要求2-5mm。助劑選擇NdCl3與CaCl2。
2、原料預(yù)處理稀土氧化物在860～900℃條件下焙燒處理，NdCl3與CaCl2經(jīng)過負(fù)壓脫水處理。
3、原材料的配入根據(jù)基本反應(yīng)式(1)及RxFeyBz目標(biāo)成分，結(jié)合不同的還原擴散反應(yīng)條件進行原材料的計算以及配比系數(shù)的調(diào)整。
(1)參數(shù)x的取值范圍在10-16，y的取值范圍在76-90，z的取值范圍在6-16，參數(shù)配合關(guān)系x+y+z＝100。
多元系合金元素R1主要是金屬Nd，R2主要是金屬Pr，Dy，Tb。其中Dy，Tb，對Nd的取代量范圍在0-10％，超出此范圍會影響R-Fe-B合金的剩磁Br，M，M1，M2為過渡族金屬，其中Co取代Fe量的范圍在0-35％，其它過渡族元素取代Fe量的范圍在0-5％，超出此范圍會影響R-Fe-B合金的剩磁Br。
還原劑按基本化學(xué)反應(yīng)方程式所需的化學(xué)劑量超量10-30％助劑的加入量為目標(biāo)R-Fe-B所得量的0-5％。
4、還原擴散反應(yīng)反應(yīng)物配比后，進行金屬熱還原反應(yīng)以及擴散合金化，這一反應(yīng)溫度控制在820-960℃，反應(yīng)完成后R-Fe-B合金粉末和副產(chǎn)物CaO進行水洗化學(xué)分離。再經(jīng)脫水干燥得到所需的R-Fe-B合金粉末。
本發(fā)明所述制造R-Fe-B合金粉末的方法，由于采用了稀土氧化物為原料，省去了高純稀土金屬復(fù)雜的提取工藝，可以獲得高性能各向異性的R-Fe-B磁粉。通過基合金原料鐵粉的粒度選擇以及助劑的加入，還原擴散反應(yīng)在較低的溫度范圍通過固-液，固-固狀態(tài)下進行，這樣可以直接獲得所需成分及粒度要求的R-Fe-B合金粉末。不必象快淬法和HDDR法那樣，為達到粉末粒度要求，最終不得不采用機械破碎法細(xì)化粉末，導(dǎo)致合金粉末磁性的損失。
實例1原料采用Nd2O3，F(xiàn)e粉(400目)B-Fe粉(400目)按目標(biāo)成分Nd15Fe77B8配入，金屬Ca粒徑3mm，加入量超化學(xué)劑量20％，加入NdCl3的量要使其Nd為所得目標(biāo)合金中Nd的化學(xué)劑量的3％，真空脫水，Nd2O3經(jīng)焙燒處理。還原擴散反應(yīng)氬氣保護下，850℃保溫3小時，反應(yīng)塊置水中攪拌，塊體粉化沉淀，分離出CaO絮狀物，合金粉濾水再真空干燥。制得的合金粉磁性能為Br＝10kGs，MHc＝9kOe，(BH)m＝20MGOe。
實例2原料采用Nd2O3，Dy2O3，F(xiàn)e粉(500目，)B-Fe粉(500目)以及Co粉(500目)，按目標(biāo)成分(Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.90Co0.1)77B8配料，金屬Ca的粒徑為3mm，加入量超化學(xué)劑量15％，加入NdCl3的量要使其Nd為所得目標(biāo)合金中Nd的化學(xué)劑量的5％。還原擴散反應(yīng)氬氣保護下，860℃保溫3小時，反應(yīng)塊置水中攪拌，塊體粉化沉淀，分離出CaO絮狀物，合金粉濾水再真空干燥。制得的合金粉磁性能為Br＝11kGs，MHc＝11kOe，(BH)m＝25MGOe。
其他實施例見下表

權(quán)利要求
1.一種采用還原擴散法制造稀土鐵硼永磁合金粉末的方法，工藝流程為原材料選擇及預(yù)處理→反應(yīng)物的配比→反應(yīng)物混合→金屬熱還原→擴散合金化→反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)分離→金屬粉末的脫水干燥→制造各向異性R-Fe-B粘結(jié)磁體，其特征在于a、原材料選擇采用稀土氧化物為原料，包括氧化釹、氧化鐠、氧化鏑、氧化鈥，基合金元素原料為純鐵粉和硼鐵合金粉，其粒度在300～800目；在制備多元系合金R-Fe-M-B，R1，R2-Fe-M-B，R-Fe-M1，M2-B，R1，R2-Fe-M1，M2-B時，其中R，R1，R2，為稀土，M，M1，M2，為過渡族金屬，包括Co、Al、Cu、Cr、Zr、Nb；還原劑選擇Ca和CaH2，助劑選擇NdCl3與CaCl2；b、原料預(yù)處理稀土氧化物在860～900℃條件下焙燒處理，NdCl3與CaCl2經(jīng)過負(fù)壓脫水處理；c、原材料的配入根據(jù)基本反應(yīng)式(1)及RxFeyBz目標(biāo)成分，結(jié)合不同的還原擴散反應(yīng)條件進行原材料的計算以及配比系數(shù)的調(diào)整(1)參數(shù)x的取值范圍在10-16，y的取值范圍在76-90，z的取值范圍在6-16，參數(shù)配合關(guān)系x+y+z＝100；多元系合金元素R1主要是金屬Nd，R2主要是金屬Pr、Dy、Tb；其中Dy、Tb對Nd的取代量范圍在0-10％，Co取代Fe量的范圍在0-35％，其它過渡族元素取代Fe量的范圍在0-5％；還原劑按基本化學(xué)反應(yīng)方程式所需的化學(xué)劑量超量10-30％，助劑的加入量為目標(biāo)R-Fe-B所得量的0-5％；d、還原擴散反應(yīng)反應(yīng)物配比后，進行金屬熱還原反應(yīng)以及擴散合金化，這一反應(yīng)溫度控制在820-960℃，反應(yīng)完成后R-Fe-B合金粉末和副產(chǎn)物CaO進行水洗化學(xué)分離，再經(jīng)真空干燥得到所需的R-Fe-B合金粉末。
2.按照權(quán)利要求1所述的采用還原擴散法制造稀土永磁合金粉末的方法，其特征在于原材料也可以選用釹鐠混合氧化物，基合金元素原料也可以選擇一定成分比例要求的硼鐵粉，其粒度在300～800目；還可以選擇鐵的氧化物或硼的氧化物為原料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用還原擴散法制造稀土永磁合金粉末的方法，工藝流程為原材料選擇及預(yù)處理→反應(yīng)物的配比→反應(yīng)物混合→金屬熱還原→擴散合金化→反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)分離→金屬粉末的脫水干燥→制造各向異性R－Fe－B粘結(jié)磁體；其特征在于用稀土氧化物和選擇控制基合金元素鐵粉的粒度，金屬Ca與CaH
文檔編號B22F9/16GK1424164SQ0215966
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者陳菊芳, 孫光飛 申請人:北京科技大學(xué)