《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》是南京理工大學於2006年2月22日申請的發明專利，該專利的申請號為200610038444X，公布號為CN101026034，公布日為2007年8月29日，發明人是徐鋒、陳光、杜宇雷、皋萍。
《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》其特徵是在雙合金法製備工藝的基礎上，以最佳化晶界相設計為出發點，選取具有較高非晶形成能力的Nd基合金為輔合金，並在燒結回火時將置於耐高溫石英容器中的壓型坯件，從晶界相熔點以上以水淬冷卻的方式降溫至室溫，以達到足夠的冷卻速率，確保得到非晶晶界相，根據該發明製得的耐腐蝕稀土永磁材料，通過測量在121℃、2個大氣壓以及100％濕度環境下放置96小時後材料的失重情況，結果顯示該發明得到的材料與常規方法製備的相同成分的稀土永磁材料相比失重減少了30％以上，充分證明其具備了更優越的耐腐蝕性能。可廣泛套用於電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環保、國防、醫療器械等領域。
2014年11月6日，《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法
- 公布號：CN101026034
- 公布日：2007年8月29日
- 申請號：200610038444X
- 申請日：2006年2月22日
- 申請人：南京理工大學
- 地址：江蘇省南京市孝陵衛200號
- 發明人：徐鋒、陳光、杜宇雷、皋萍
- 分類號：H01F41/02(2006.01);H01F1/057(2006.01);H01F1/08(2006.01);C22C1/04(2006.01);C21D1/00(2006.01)
- 代理機構：南京理工大學專利中心
- 類別：發明專利
- 代理人：張駿鳴
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2006年2月前，通過粉末冶金工藝製備的燒結釹鐵硼稀土永磁材料，由於其磁性能優異，已廣泛套用於電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環保、國防、醫療器械等眾多領域。燒結釹鐵硼稀土永磁材料主要由基體相和富稀土相構成。其中基體相成分原子比接近Nd:Fe:B＝2:14:1，構成顯微結構的主相，而富稀土相，又稱晶界相，則沿晶界分布，起到交換耦合作用，有利於矯頑力的提高和磁體燒結的緻密化。但由於富稀土相即晶界相的存在，也使得燒結釹鐵硼稀土永磁材料的耐腐蝕性能降低，限制了其在惡劣環境中的套用以及壽命。為了提高材料的耐腐蝕性能，2006年2月前已有技術採用了一種雙合金工藝來對晶界相進行設計。該工藝是分別冶煉主相與晶界相合金，分別破碎，按一定比例混合，然後經過磁場取向壓型，最後經過燒結回火製備成稀土永磁材料。
專利申請號CN200510049962.7以及專利申請號CN200510050000.3公開了兩種由浙江大學嚴密等提出的名為“晶界相中添加納米氧化物提高燒結釹鐵硼矯頑力方法”以及“晶界相中添加納米氮化矽提高釹鐵硼工作溫度和耐蝕性方法”兩項專利申請，它是以雙合金工藝為基礎，通過在構成晶界相的富稀土的金屬間化合物中添加耐腐蝕的陶瓷以降低晶界相的腐蝕速率，提高其耐腐蝕性能。這種通過材料複合化改變性能的方法雖然能夠提高材料的耐蝕性能，但是稀土永磁材料易腐蝕的根本原因在於富稀土的金屬間化合物作為晶界相，而該技術方法並沒有改變晶界相主要構成，材料的耐腐蝕性能仍然受到晶界相的制約，改善空間有限，沒有根本解決材料耐蝕性的問題。
發明內容
專利目的
《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》的目的在於提供一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法，它以非磁性富稀土基塊體金屬玻璃作為晶界相，從而提高稀土永磁材料的耐腐蝕性。
技術方案
《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》採用雙合金工藝製備而成，其特徵在於步驟如下：
1、以合金名義成分配料，在惰性氣體保護下，分別煉製主輔合金，主合金採用鑄造工藝製成的釹鐵硼合金鑄錠或用速凝薄片工藝製成的釹鐵硼速凝薄片，其成分原子比接近於Nd:Fe:B＝2:14:1；輔合金採用鑄造工藝製成的合金鑄錠，其原子百分比組成為Nd：30-60％，R：微量-20％，Co：25-35％，Fe：微量-10％，Al：10-15％，M：微量-10％，其餘為不可避免的雜質，其中R為Pr、Dy、Tb中的一種或以上，M為Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中的一種或以上；
2、通過破碎機將主合金和輔合金分別破碎，製成平均粒度為4-8微米的粉末；
3、將主輔合金粉末混合，輔合金粉末重量占兩者總重量的8-12％，同時添加抗氧化劑以及汽油，在混料機中均勻混合；
4、混合後的合金粉末在1.5-2特斯拉的磁場中垂直取向，二次壓型成坯件；
5、將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃燒結2-4小時後，在高於輔合金熔點的溫度回火熱處理2-4小時，並將裝有樣品的石英容器以水淬冷卻的方式降溫至常溫，得到具有非晶晶界相的磁體。
改善效果
《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》與2006年2月前已有技術相比，其顯著的優點是：它具有非晶晶界。該發明在雙合金製備工藝的基礎上，以最佳化晶界相設計為出發點，選取具有較高非晶形成能力的Nd基合金為輔合金，並在燒結回火時將置於耐高溫石英容器中的壓型坯件，從晶界相熔點以上以水淬冷卻的方式降溫至室溫，以此方法製得的燒結釹鐵硼稀土永磁材料耐腐蝕性能顯著提高；另外，根據該發明得到的燒結釹鐵硼稀土永磁材料，其耐腐蝕性能在環境實驗室中進行了加速測量試驗，測量在121℃、2個大氣壓以及100％濕度的環境中放置96小時後材料的失重情況，其結果顯示該發明得到的材料與單合金方法製備的相同成分的稀土永磁材料相比失重減少了30％以上，說明其具備了更優越的耐腐蝕性能。可廣泛套用於電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環保、國防、醫療器械等領域。
附圖說明
附圖是根據《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》所述耐腐蝕稀土永磁材料製備方法的工藝流程圖。
附圖
權利要求
1、《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》是採用雙合金工藝製備而成，其特徵在於步驟如下：
1）以合金名義成分配料，在惰性氣體保護下，分別冶煉主輔合金，主合金採用鑄造工藝製成的釹鐵硼合金鑄錠或用速凝薄片工藝製成的釹鐵硼速凝薄片，其成分原子比接近於Nd:Fe:B＝2:14:1；輔合金採用鑄造工藝製成的合金鑄錠，其原子百分比組成為Nd：30-60％，R：微量-20％，Co：25-35％，Fe：微量-10％，Al：10-15％，M：微量-10％，其餘為不可避免的雜質，其中R為Pr、Dy、Tb三種稀土元素中的一種或以上，M為Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中一種或以上；
2）將主合金和輔合金分別破碎，製成平均粒度為4-8微米的粉末；
3）將主輔合金粉末混合，輔合金粉末重量占兩者總重量的8-12％，同時添加抗氧化劑以及汽油，在混料機中均勻混合；
4）混合後的粉末在1.5-2特斯拉的磁場中垂直取向，二次壓型成坯件；
5）將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃燒結2-4小時後，在高於輔合金熔點的溫度回火熱處理2-4小時，並將裝有樣品的石英容器以水淬冷卻的方式降溫至常溫，得到具有非晶晶界相的磁體。
2、根據權利要求1所述的耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法，其特徵在於步驟5）中高於輔合金熔點溫度是指600-700℃。
3、根據權利要求1或2所述的耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法，其特徵在於步驟3）中添加的抗氧化劑和汽油占合金重量的比例分別為1-5％和0.5-3％。
實施方式
參見附圖，根據《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》所述耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法，它採用雙合金工藝製備燒結釹鐵硼稀土永磁材料，主合金採用鑄造工藝製成的釹鐵硼鑄錠合金或用速凝薄片工藝製成釹鐵硼速凝薄片，其成分原子比接近於Nd:Fe:B＝2:14:1，具體成分根據性能需求調整；輔合金採用鑄造工藝製備鑄錠合金，其原子百分比組成為：Nd:30％-60％，R：微量-20％，Co：25％-35％，Fe：微量％-10％，Al：10％-15％，M：微量-10％，其餘為不可避免的雜質，其中R為Pr、Dy、Tb中的一種或以上，M為Cu、Ga、Ti、Zr、Nb、Hf、Zn、V中的一種或以上。在製造過程中，首先按照重量比例將主輔合金分別配料，部分元素可採用合金代替。輔合金原料在惰性氣體保護下，由中頻感應爐加熱至融化狀態並達到900-1100℃，經過成分均勻化處理，冷卻成鑄錠。主合金原料在惰性氣體保護下，由中頻感應爐加熱至融化狀態並達到1350-1500℃，經過成分均勻化處理，然後冷卻成鑄錠，或者採用速凝薄片工藝製成速凝薄片。將主輔合金鑄錠在保護氣氛中分別破碎，製成平均粒度為4-8微米的粉末。將主輔合金粉末按重量比混合，輔合金粉末重量占兩者總重量的8-12％，同時添加抗氧化劑以及汽油，抗氧化劑和汽油的添加量分別為合金總重量的1-5％和0.5-3％，在混料機中均勻混合。混合粉末在1.5-2特斯拉的磁場中以5-10兆帕的壓強垂直取向壓型成坯件，然後再進行100-200兆帕的等靜壓二次壓型。將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1050℃-1100℃燒結2-4小時後，在高於輔合金熔點即600-700℃溫度回火熱處理2-4小時，然後將裝有坯件的石英容器以水淬冷卻方式降溫至常溫，得到具有較好耐腐蝕性能的稀土永磁材料。
實施例1
1）分別製備主、輔合金鑄錠，主合金的原子百分比組成為Nd：9.5％，Dy：1.5％，Fe：81.5％，B：5.5％，Al：2％，輔合金的原子百分比組成為Nd：59.9％，Co：29.9％，Al：9.9％，Dy：0.1％，Fe：0.1％，Cu：0.1％。
2）將主輔合金分別制粉，通過氮氣氣氛保護下的國中細破碎，製成平均顆粒直徑為6.5微米左右的粉末。
3）將主輔合金粉末按照重量比9:1混合，同時添加合金總重量3％的抗氧化劑聚環氧乙烷烷基醚和1％的汽油，在混料機中均勻混合成混合粉末。
4）將混合粉末通過磁場取向壓型壓機在8兆帕壓強和1.7特斯拉的取向磁場下初次壓製成型，然後在150兆帕等靜壓壓機中二次壓型。
5）將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1090℃燒結3小時後，再經過650℃回火熱處理4小時，將裝有壓型坯的石英容器以水淬冷卻至常溫，得到具有非晶晶界相的磁體。
作為與上述工藝製備樣品的對照，將主輔合金按重量比9:1所對應的成分，以單合金工藝製備原子百分比組成為Nd：12.56，Dy：1.44，Fe：76.52，Co：1.82，B：5.17，Al：2.48，Cu：0.01的對比樣品，在相同的工藝條件下混料、破碎、取向壓型，在高真空熱處理爐中以相同的升溫速率燒結和回火，最後隨爐冷卻至常溫。將對比樣品在121℃、2個大氣壓以及100％濕度的環境中放置96小時後測量其失重情況，結果顯示單合金法製備樣品的失重為3.5毫克/平方厘米；而該發明採用雙合金法製備的具有非晶晶界相樣品的失重為1.2毫克/平方厘米。
實施例2
1）分別製備主、輔合金鑄錠，主合金的原子百分比組成為Nd：9％，Dy：1％，Pr：1％，Tb：1％，Fe：78％，Co：4％，B：6％，輔合金原子百分比組成為Nd：30％，Pr：10％，Dy：10％，Co：29.9％，Fe：0.1％，Al：10％，Cu：5％，Ga：5％。
2）將主輔合金分別制粉。通過氮氣氣氛保護下的國中細破碎，製成平均顆粒直徑為6.5微米左右的粉末。
3）將主輔合金粉末按照重量比9:1混合，同時添加占合金粉末總重量3％的抗氧化劑聚環氧乙烷烷基醚和占合金粉末總重量1％的汽油，在混料機中均勻混合成混合粉末。
4）將混合粉末通過磁場取向壓型壓機在8兆帕壓強和1.7特斯拉的取向磁場下初次壓製成型，然後在150兆帕等靜壓壓機中二次壓型。
5）將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1070℃燒結3小時後，再經過650℃回火熱處理4小時，將裝有壓型坯的石英容器以水淬冷卻至常溫，得到具有非晶晶界相的磁體。
作為與上述工藝製備樣品的對照，將主輔合金按重量比9:1所對應的成分，以單合金工藝製備原子百分比組成為Nd：10.4％，Pr：1.6％，Dy：1.6％，Tb：0.9％，Fe：73％，Co：5.7％，B：5.6％，Al：0.6％，Cu：0.3％，Ga：0.3％的對比樣品，在相同的工藝條件下混料、破碎、取向壓型，在高真空熱處理爐中以相同的升溫速率燒結和回火，最後隨爐冷卻至常溫。將對比樣品在121℃、2個大氣壓以及100％濕度的環境中放置96小時後測量其失重情況，結果顯示單合金法製備樣品的失重為1.8毫克/平方厘米，而該發明採用雙合金法製備的具有非晶晶界相的樣品的失重為0.9毫克/平方厘米。
實施例3
1）分別製備主、輔合金鑄錠，主合金的原子百分比組成為Nd：7％，Dy：3％，Tb：2％，Fe：78％，Co：4％，B：6％，輔合金的原子百分比組成為Nd：40％，Pr：15％，Fe：5％，Co：25％，Al：10％，Cu：2％，Ga：2％，Nb：1％。
2）將主輔合金分別制粉。通過氮氣氣氛保護下的國中細破碎，製成平均顆粒直徑為5.5微米左右的粉末。
3）將主輔合金粉末按照重量比88:12混合，同時添加占合金粉末總重量3％的抗氧化劑聚環氧乙烷烷基醚和占合金粉末總重量1％的汽油，在混料機中均勻混合成混合粉末。
4）將混合粉末通過磁場取向壓型壓機在8兆帕壓強和1.7特斯拉的取向磁場下初次壓製成型，然後在150兆帕等靜壓壓機中二次壓型。
5）將壓型坯置於耐高溫石英容器中抽高真空，在1090℃燒結3小時後，再經過680℃回火熱處理4小時，將裝有壓型坯的石英容器以水淬冷卻至常溫，得到具有非晶晶界相的磁體。
作為與上述工藝製備樣品的對照，將主輔合金按重量比88:12所對應的成分，以單合金工藝製備原子百分比組成為Nd：10.4％，Pr：1.2％，Dy：2.8％，Tb：1.8％，Fe：73％，Co：4％，B：5.6％，Al：0.8％，Cu：0.15％，Ga：0.15％，Nb：0.1％，在相同的工藝條件下混料、破碎、取向壓型，在高真空熱處理爐中以相同的升溫速率燒結和回火，最後隨爐冷卻至常溫。將對比樣品在121℃、2個大氣壓以及100％濕度的環境中放置96小時後測量其失重情況，結果顯示單合金法製備樣品的失重為1.5毫克/平方厘米，而該發明採用雙合金法製備的具有非晶晶界相的樣品失重為0.8毫克/平方厘米。
根據上述實施例製備的樣品與2006年2月前已有技術單合金法製備樣品的測試比較失重大幅減小，因此，根據該發明製得的稀土永磁材料具備了更優越的耐腐蝕性能。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種耐腐蝕稀土永磁材料的製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
