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釹鐵硼(NdFeB)是第三代稀土永磁材料,具有高剩磁密度、高矯頑力和高磁能積的優(yōu)點(diǎn),是迄今為止磁性最強(qiáng)的永磁材料,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與居民生活中的各個(gè)領(lǐng)域。
近年來,隨著釹鐵硼磁體應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)張,對(duì)原材料的需求已經(jīng)變得越來越大,但因稀土開采的成本較高且隨著國家調(diào)控力度的加大,其材料成本也逐漸加大。在當(dāng)前價(jià)格漲幅較大,下游市場的價(jià)格承受能力比較有限的情況下,部分下游企業(yè)選擇了使用較便宜的鐵氧體或鋁鎳鈷、釤鈷等材料代替釹鐵硼磁體原材料中的稀土,這給釹鐵硼磁體市場帶來較大的不穩(wěn)定性。
目前公知的燒結(jié)釹鐵硼的生產(chǎn)流程為:配料-熔煉-氫碎-氣流磨-成型-等靜壓-燒結(jié)-后加工,制備得到釹鐵硼永磁體。除了原材料上升導(dǎo)致成本增加外,在制備過程中最大的能耗就是燒結(jié)過程,燒結(jié)過程需要在高溫高壓條件下進(jìn)行較長時(shí)間的煅燒,使得制備工藝的成本上升;而且在煅燒升溫的過程中熱量傳播由外到里受熱不均勻容易導(dǎo)致制備得到的釹鐵硼不穩(wěn)定,給后續(xù)的加工帶來不便。
目前研究中,為了提高燒結(jié)釹鐵硼的矯頑力,興起了晶界擴(kuò)散技術(shù)。燒結(jié)釹鐵硼晶界擴(kuò)散稀土及稀土合金是近幾年興起的一種矯頑力強(qiáng)化新技術(shù)。燒結(jié)釹鐵硼晶界擴(kuò)散工藝是指在燒結(jié)釹鐵硼磁體表面附著一層含稀土元素的金屬或化合物,并在富釹(Nd)相熔點(diǎn)以上進(jìn)行熱處理,利用晶界擴(kuò)散遠(yuǎn)高于體擴(kuò)散的特點(diǎn),在回火過程中晶界相熔化,加快與擴(kuò)散物質(zhì)的反應(yīng),進(jìn)而改變晶界附近局域的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提高磁體矯頑力的同時(shí)幾乎不損害剩磁。目前上述方法所采用的擴(kuò)散源為含Dy/Tb(鏑/鋱)的合金或化合物時(shí),由于擴(kuò)散源熔點(diǎn)高,后續(xù)過程需要高溫(超過800℃)長時(shí)間(5-7小時(shí))擴(kuò)散處理才能使Dy/Tb等重稀土元素進(jìn)入到燒結(jié)釹鐵硼磁體內(nèi)部,擴(kuò)散效率低,且需要再次進(jìn)行高溫的煅燒擴(kuò)散,需要使用多種設(shè)備,工藝復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種通過微波加熱替代傳統(tǒng)燒結(jié)的方式制備釹鐵硼磁體的方法,通過預(yù)燒結(jié)后在釹鐵硼表面附著上Dy/Tb(鏑/鋱)附著層,再次微波熱處理制備得到具有高矯頑力的釹鐵硼磁體。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種釹鐵硼磁體的微波燒結(jié)方法,包括如下步驟:將釹鐵硼原料配置好,經(jīng)熔煉、氫碎、氣流磨、取磁成型、等靜壓制備得到釹鐵硼生胚,
(1)將釹鐵硼生胚放置到微波反應(yīng)器中在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行預(yù)燒結(jié)后,對(duì)其表面進(jìn)行清潔處理,得到表面潔凈的釹鐵硼;
(2)在表面清潔的釹鐵硼表面涂覆上Dy/Tb(鏑/鋱)元素形成Dy/Tb元素附著層;
(3)將涂覆有附著層的釹鐵硼放入微波反應(yīng)器中在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行微波熱處理,得到釹鐵硼磁體。
本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明通過二次微波處理將Dy/Tb附著到釹鐵硼磁體上進(jìn)行晶界擴(kuò)散制備得到高矯頑力的釹鐵硼磁體,將微波頻率控制在433~2450±50MHz,熱效率高,附著層的晶界擴(kuò)散速度快,時(shí)間短,而且材料的內(nèi)外受熱均勻,制備得到的釹鐵硼磁體缺陷更少,性能更優(yōu)。
2、本發(fā)明先對(duì)釹鐵硼生胚進(jìn)行預(yù)燒結(jié),將釹鐵硼生胚固化,此時(shí)釹鐵硼處于臨界狀態(tài),在釹鐵硼磁鐵的晶相邊緣存在各向異性,然后將Dy/Tb涂覆到釹鐵硼磁體表面進(jìn)行晶界擴(kuò)散,Dy/Tb會(huì)更容易進(jìn)入釹鐵硼磁體的晶界內(nèi)部,并擇優(yōu)分布于主相晶粒邊緣,改善不均勻區(qū)磁晶各向異性,擴(kuò)散效率更高,并且隨著壓力的增加其擴(kuò)散速率越高,制備得到的釹鐵硼磁體缺陷更少,性能更佳。
3、本發(fā)明采用微波進(jìn)行熱處理,將微波頻率控制在433~2450±50MHz,使得材料的內(nèi)外受熱均勻,通過控制不同階段的頻率來控制各個(gè)熱處理階段的溫度,可控性更好;與常規(guī)方法相比,采用本發(fā)明的方法制備得到的釹鐵硼磁體的剩磁、矯頑力和磁能積均有了顯著提升,本發(fā)明制得的釹鐵硼磁體具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)方法制備得到的釹鐵硼。
序號(hào) | 專利號(hào) | 專利名稱 | 專利類型 | 專利狀態(tài) | 其他資料 |
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1 |
一種釹鐵硼磁體的微波燒結(jié)方法 |
發(fā)明專利 |
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