电磁凝固Nd-Fe-B永磁速凝片及制备方法

(19)中 华 人 民 共 和 国 国 家 知 识产 权 局(21) 申 请 号 201210193054.5(22) 申 请 日 2012. 06. 12(12)发 明 专 利 申请 (10)申 请 公 布 号 CN 102699294 A (43)申 请 公 布 日 2012.10.03 C22C Jfi/70的磁体。发明内容0007本发明的目的在于提供一种电磁凝固Nd-Fe- B永磁速凝片及制备方法，得到可以 直接使用的高性能永磁原料。0008本 发 明 的 电 磁 凝 固 Nd-Fe-B永 磁 速 凝 片 的 合 金 成 分 化 学 式 为 ：(Nd, R轻，R 重） 2(Fe，TM) 14B，其中，轻稀土 R轻为Ce、La或Pr，R轻的含量占总稀土含量的10%_40%，（重 量，以下同）；重稀土 R重为Dy或Tb ;TM为Co、Ga、Cu、Al或Nb。0009化学式中各成分的重量百分含量为Nd 13-27% ；R g 10-40% ；R m 2-9% ；Fe 57-68% ； B 1-1. 2% ;另外还包括其他微量元素 TM :Co 3-10%, Ga 0-1%; Cu 0.5-2%; A1 0. 3-1. 5% ； Nb 0. 1-0. 6% ;其中，所述轻稀土 Rg为Ce、 La、Pr的组合，至少包括Ce 0-35%或La 0-20%, Pr 0-15% ;所述重稀土 R重为Dy、Tb的组合，至少包括Dy 0-9%或Tb 0-6%0010本发明的制备方法包括如下工艺步骤：0011 (1)按 化 学 式 （ Nd，R g，R重） 2(Fe，TM) 14B各成分的重量百分含量配制原料，将配制好原料装进坩埚，抽真空至（1-5) Xl(T4Pa，送中频电流使其完全熔化，且合金液温度上升至 1400-1600C时，待合金液成分混合均匀。0012其 中 ， 轻 稀 土 Rg= Ce、La、Pr，R轻的含量占总稀土含量的 10%_40%，（重量，以 下同）；重稀土 R*=Dy、Tb。TM= Co、Ga、Cu、Al、Nb。0013化 学 式 中 各 成 分 的 重 量 百 分 含 量 为 ：Nd 13-27% ；R g 10-40% ；R m 2-9% ;Fe 57-68% ；B 1-1. 2% ;另 外 还 包 括 其 他 微 量 元 素 TM :Co 3-10%, Ga 0-1%; Cu 0.5-2%; A1 0. 3-1. 5% ；Nb 0. 1-0. 6% ;其中，所述轻稀土 R轻为Ce、La、Pr的组合，至少包括Ce 0-35%或 La 0-20%、Pr 0-15% ;所述重稀土 R重为Dy、Tb的组合，至少包括Dy 0-9%或 Tb 0-6% 0014(2)开启导流槽和冷却辊表面上方的电磁场控制系统，产生磁场的线圈平面平行与辊面，使磁场垂直于辊面；采用频率范围在1500-12000HZ之间的交变磁场，磁场可调范 围 在 0. 1-0. 5T之间。也可用耐高温钐钴磁体做成磁辊，以提供垂直于辊面的磁场。线圈与 辊之间有耐火材料相隔，避免导线与速凝鳞片接触或由于过热导致导线熔化(见图1、2) 。 0015(3)控制辊的表面初始温度保持在100-500C范围恒定；控制辊速在lm-12m/ s。0016 (4)让合金液从导流槽流到冷却辊表面上。Nd-Fe-B永磁速凝鳞片在强冷及电磁力的作用下在辊面上约束成型，辊旋转拉伸速凝薄片，并将其送入转动的水冷储料罐中，得 到厚度在0. 10-0. 45mm，织构度较高的速凝片。0017速凝薄片自由面 XRD谱显示（006)、（004)、(008)晶面的衍射峰最强，速凝薄片织 构的形成方向与柱状晶的00L方向平行。通过控制辊速和直流 (或交流）磁场大小调整 Nd-Fe-B永磁速凝鳞片微观组织与性能，由此可得到厚度在0. 10-0. 45mm，织构度较高的速 凝片。然后将速凝鱗片制备成磁体。作为制备磁能积在50 MG0e以上的_性能稀土永磁材 料的母合金带使用，它解决了常规母合金定成分偏析的问题。0018本发明的发明人发现，在特定的成分、速凝工艺参数和速凝辊的材质配合下，可以4CN 102699294 A 说 明 书 3/5页得到结构优异的速凝薄片，即c轴的排列垂直于辊面的取向性的速凝薄片。因此，本发明一 种Nd-Fe-B永磁速凝薄片及电磁凝固制备方法的关键为：A. 种Nd-Fe_B永磁速凝薄片的 合金成份、B. Nd-Fe-B永磁速凝薄片的电磁凝固技术方法。C.这种可直接使用的、结构均 匀的速凝薄片，其自由面的XRD谱显示（00L)晶面的衍射峰最强。0019本发明的优点积极效果0020本 发 明 给 出 的 一 种 Nd-Fc-B永磁速凝薄片及电磁凝固制备方法，主要合金元素的 作用为提供一种制备低钕、低重稀土高性能钕铁硼永磁体母合金带的成分配方。采用常规 工艺，Nd- Fe-B永磁速凝薄片有明显的分布不均匀，即贴辊面有多处的非晶、纳米晶区，柱状 晶区分布混乱，很少贯穿横截面，并且织构度低。采用本发明方法，在选直流磁场或特定的 频率下，速凝薄片的整个断面都贯穿着均匀柱状晶，织构度明显提高(见图3)。附图说明0021图 1为 电 磁 凝 固 Nd-Fe-B永磁速凝片及制备技术原理示意图。0022图 2为 电 磁 凝 固 Nd-Fe-B永磁速凝片及制备技术原理正面示意图。0023图 3为 本 发 明 实 施 例 Nd-Fe-B永磁速凝薄片的自由面X衍射图谱。具体实施方式0024本发明一种电磁凝固 Nd-Fe-B永磁速凝片及制备技术，包括如下工艺 步骤：0025 1)可熔炼多种成分配比的 （Nd，R g，R重） 2(Fe，T) 14B合金，见表1 列出了可供选择的10种成分。将选定原料装进坩埚，抽真空至3Xl(T 4Pa，送中频电流使合金液温度上升至 1450C时，待合金液成分混合均匀。0026 2)开启电磁场控制系统，调整辊速，相关技术参数见表2。在表2中，频率为零对应着使用耐高温钐钴永磁辊，频率不为零对应着使用其它常规辊。将合金液以一定的流速 倒入导流槽，让合金液以一定的流速和流量从导流槽流到冷却辊表面上。辊旋转拉伸速凝 薄片并将其送入转动的水冷储料罐中，由此可得到织构度较高的速凝片。速凝薄片自由面 XRD谱显示（006)、（004) 、 (008)晶面的衍射峰最强，速凝薄片织构的形成方向与柱状晶的 (00L)方 向 平 行 (见 图 3)。0027选择本发明实施例表 1中给出的10个成分，按上述工艺制备速凝薄片，然后制备 磁体，烧结温度和时间见表2,快冷后，在900 C回火2 小时，然后再在500 C回火2 小时，最 后得到的磁体性能见表3。0028表1为本发明实施例一种电磁凝固Nd-Fe-B永磁速凝片初始化学成分；表2为本 发明实施例电磁凝固Nd-Fe- B永磁速凝片制备技术工艺。表3为本发明实施例电磁凝固 Nd-Fe-B永磁速凝片制备磁体的磁性能。0029表 1:本 发 明 实 施 例 的 电 磁 凝 固 Nd-Fe-B永磁凝片初始化学成分（wt%)5CN 102699294 A 说 明 书 4/5页00300031序 Nd Pr La Ce Dy Fe Co Ga A1 Nb B1 28 1.5 66 3. 5 12 26. 5 3 66 3 0- 2 as 1.13 25. 2 1.5 3 66 3 a 2 0.1 14 27 2 66. 6 3 a 3 1.15 25 1_ 5 3 66 3 0. 4 a i 16 28. 5 1 66 3 a 3 a i 0.1 17 26 2 1. 6 66 3 a 3 1.1B 27. 5 2 66 3 0. 4 0.1 19 25 2 3 67 2 110 26 1 2 68 2 0 1表2为本发明实施例电磁固永磁速凝片制备技术工艺0032数 磁场強度T0.5磁 场 频 率 | kHz 1 TO还it/s|娆结鑑度 X时间1 th1 10X2 -2 0.33 1,12 1050X23 0.5i I 0.95 1080X24 | 0-50 1.2 1050X25 0.43 1.12 1030X26 : 0J2 | 1.12 | 1050X20033表 3:本发明实施例电磁凝永磁速薄片制备磁体的磁性能0034性能 1 剩磁 内禀矫爾力 磁籠积|1列别 (kGs)(kOe) (IGOe) 1r 1(1)+2(4) I 14, 314. 6 501+2 13. 419.5 43本1 +2 (1)| 1319,638 |发 1侧 14, 217.5 491 (5)+2 (5) |13.113.439 |实 1 .2(4) | 14.716. 8 53 |施例 1+2 | 13,713.0 44, 41 (8)+2 (6) 1 14.517.4 521(9)+216) I 13 21.2 40.11(10)+2(1)| 1