一种镧铈铁基永磁粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镧铈铁基永磁粉，其化学分子式为(CexLayRe100-x-y)aFe100-a-b-cBbTMc，其中a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为稀土元素，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40。该镧铈铁基永磁粉能够兼顾低成本与较好磁性能。采用熔炼铸锭、熔融淬火制带、粉末热处理的方法制备该永磁粉，与常规热处理相比，采用感应热处理时制得的磁粉的磁性能提高，其矫顽力提高10～25％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于稀土永磁材料
，尤其涉及一种镧铈铁基永磁粉及其制备方法。
技术介绍
稀土永磁粉通常采用下列方法制备：快淬法、HDDR法、机械合金化法和熔体雾化法。与其它三种方法相比，快淬法具有独特的优势：生产设备少、生产周期短、生产成本低。这些优势决定了其在生产磁粉过程中不可缺少的地位。快淬法(又称为MQ法)，是将原料配料后在真空感应熔炼炉中熔炼成母合金，然后在熔融状态下以每秒105～106度的冷却速率快速冷却成固态，通过控制不同的冷却条件，可以获得非晶态、纳米晶态以及非晶态和晶态混合的不同状态的混合合金。在天然稀土资源中，Nd元素占地球上总元素含量的24ppm，除Nd元素外La、Ce元素的储量丰富且价格低廉，La元素占地球上总元素含量的18ppm、Ce元素占地球上总元素含量的40ppm。但是，由于La2Fe14B和Ce2Fe14B的磁性能比Nd2Fe14B的磁性能低很多，尤其La2Fe14B的磁晶各向异性为零，所以La，Ce的应用一直没有引起研究者的重视。但是自2010年以来，Nd、Pr和一些重稀土金属的价格不断升高，迫使研究者用Ce或La完全或部分替代Nd等。在专利文献CN101694797A中，研究者用Ce部分取代Nd，发现当Ce不超过稀土总量的50％时，得到的磁性能与不含Ce的相当，且抗腐蚀性能优于不含Ce磁体。在文献JournalofMagnetismandMagneticMaterials167(1997)65-70中，W.C.Chang等用La部分取代Nd，当La占稀土总量的10％时，得到的双相纳米晶体的矫顽力和磁能积分别为6.2kOe和15.5MGOe。至于取代量更高的研究，至今未见报道。理论上，在最佳的快淬速度条件下能够直接获得最佳的磁性能的快淬磁粉。但实际上最佳的快淬速度条件难以控制，由于凝固温区较窄，不同的快淬速度导致条带的微观结构差异较大。因此，通常是在较高的快淬速度条件下获得非晶态的合金(UnitedStatespatentNO:5634987)，然后经热处理使非晶析出晶体，通过调节热处理条件得到性能较优的纳米晶体磁粉。目前较为常规的热处理方式是：采用动态真空管式晶化炉进行热处理，其过程大致如下：首先启动晶化炉并预抽真空，然后充入高纯氮气，将炉管加热至所需的温度，快淬磁粉经过旋转炉管，与炉管管壁接触进行热传导，热交换后温度升至所设定的晶化温度，加热至所需时间，热处理之后通入氩气，用流动的气体带走热量进行冷却。但是，这种热处理方式主要针对非晶相到晶相的转化，对晶界以及三角晶界相的改变不大；另外，要达到良好的晶化质量一般需要满足快速升温、均匀加热、快速冷却三个基本条件，但是这种热处理方式中，热量是由炉管管壁传导至与其接触的磁粉，然后再传导至磁粉中心区域，因此存在热量的传导速率较低、磁粉的加热均匀性较低的问题，从而影响了晶化质量，降低了磁粉的磁性能。在专利文献CN103794324A中，采用深冷处理的方法：将热处理后的合金再进行深冷处理，深冷处理的温度为-200～-120℃，保温时间为1～22h，降升温速率为20～80℃/min，深冷处理后的磁粉性能显著提高。但是，该方法中，低温至常温状态容易产生冷凝水，导致磁粉生锈。在专利文献CN102189254A中，采用在粒度为60目的快淬磁粉中加入粒度为20目的紫铜粉，混合均匀后热处理的方法。因紫铜的导热性好于快淬粉的导热性，所以该方法实现了磁粉在热处理过程中快速升温、均匀加热、快速降温，产品的磁性能提高了3～4％。但是，该方法存在的一个缺点是紫铜粉与磁粉的完全分离较难实现。
技术实现思路
本专利技术人经过长期大量的实验探索发现针对如下稀土铁基永磁粉：ReaFe100-a-b-cBbTMc其中，a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素中的一种或几种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；当采用Ce与La两种元素替代该稀土铁基永磁粉中的Re元素时，在取代总量高达80％的情况下，取代后的磁粉能够兼顾低成本与较好磁性能。即，取代后的分子式为(CexLayRe100-x-y)aFe100-a-b-cBbTMc，其中，x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40。作为优选，所述的50﹤x+y≤80；更优选地，60﹤x+y≤80。本专利技术提供的镧铈铁基永磁粉可以采用现有的制备方法制得，即包括本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，具体包括如下步骤：步骤1：按照如下化学分子式进行配料：(CexLayRe100-x-y)aFe100-a-b-cBbTMc其中，a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素中的一种或几种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40；步骤2：将步骤1配置的原料放入熔炼炉中，抽真空后通入0.01～0.1MPa的高纯氩气，然后熔炼得到合金锭。作为优选，所述的熔炼炉为真空感应熔炼炉。作为优选，所述的熔炼温度为1350～1450℃。步骤3：将合金锭破碎后加热熔融，然后在水冷铜辊上进行快淬，得到快淬带；作为优选，所述的加热温度为1360～1420℃。作为优选，所述的快淬工艺中，气压差为0.02～0.05MPa，轮缘线速度为20～35m/s。作为优选，所述的快淬带的平均厚度为30±5μm。步骤4：采用双辊挤压或气流磨将步骤3得到的快淬带进行破碎，得到磁粉；为了获得粒径均匀的磁粉，作为优选，可选择50～200目不同目数的振动筛，将磁粉倒入振动筛过目，通过分类筛选，获得粒度范围在0.075～0.3mm的磁粉。步骤5：将步骤4得到的磁粉进行退火热处理。作为一种常规的实现方式，采用动态真空管式晶化炉进行热处理，其过程如下：首先启动晶化炉并预抽真空，然后充入高纯氮气，将炉管加热，快淬磁粉经过旋转炉管，与炉管管壁接触进行热传导，热处理之后通入氩气，用流动的气体带走热量进行冷却。在热处理过程中，本专利技术人经过探索后发现另一种实现热处理的方式，该方式采用感应线圈，该感应线圈中通入交变电流，将磁粉通过该感应线圈进行热处理。与上述常规的热处理方式相比，该热处理方式具有如下有益效果：本专利技术的有益效果在于：(1)对感应线圈通某一范围频率的交变电流，在电磁感应效应下产生感应磁场，磁粉通过该感应线圈时，电磁感应直接作用于磁粉，从而省去了常规采用动态真空管式晶化炉进行热处理时热量由炉壁传导至与其接触的磁粉，然后再传导至中心区域磁粉的传导过程，并且在感应线圈中的热处理均匀，充分，因此实现了快速、均匀的热处理效果；(2)另外，磁粉置于该感应线圈中时，在电磁的搅拌作用下，磁粉中熔点较低的晶界和三角晶界相重新熔化后发生流动，结构得到优化，有利于磁性能提高，其中矫顽力提高10～25％。作为优选，所述的交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镧铈铁基永磁粉，其化学分子式如下：(CexLayRe100‑x‑y)aFe100‑a‑b‑cBbTMc其中，a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素中的一种或几种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40。

【技术特征摘要】
1.一种镧铈铁基永磁粉，其化学分子式如下：(CexLayRe100-x-y)aFe100-a-b-cBbTMc其中，a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素中的一种或几种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40。2.如权利要求1所述的镧铈铁基永磁粉，其特征是：50﹤x+y≤80。3.如权利要求1所述的镧铈铁基永磁粉，其特征是：60﹤x+y≤80。4.一种镧铈铁基永磁粉的制备方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：按照如下化学分子式进行配料：(CexLayRe100-x-y)aFe100-a-b-cBbTMc其中，a、b、c表示各对应原子的质量百分比，26％≤a≤30％，0.8％≤b≤1.2％，0％≤c≤5％，Re为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素中的一种或几种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种；x、y是指取代前Re元素的质量按照100份计，Ce与La取代Re的质量，并且0﹤x≤40，0﹤y≤40；步骤2：将步骤1配置的原料放入熔炼炉中，抽真空后通入0.01～0.1MPa的高纯氩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：林旻，裴坤，闫阿儒，李东，陈威，贺琦军，林建强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波招宝磁业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33