35SHT超高矯頑力釹鐵硼的配分和工藝研究

摘要：介紹35SHT牌號(hào)釹鐵硼永磁體的工藝流程，重點(diǎn)分析了配分以及粒度、取向場(chǎng)、磁粉添加劑、燒結(jié)與熱處理工藝等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)性能的影響。

關(guān)鍵詞：配分;性能;粒度;取向場(chǎng);添加劑;燒結(jié)與熱處理工藝

燒結(jié)釹鐵硼行業(yè)近幾年來得到迅猛發(fā)展，年產(chǎn)量全國已達(dá)36萬噸，高剩磁高矯頑力雙高產(chǎn)品是未來主要的研究發(fā)展方向;目前行業(yè)35SHT牌號(hào)產(chǎn)品配分成本偏高，研究制作出更低配方成本的該牌號(hào)產(chǎn)品。

一、研究現(xiàn)狀、意義及必要性。

1.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)

日本是世界上研發(fā)釹鐵硼時(shí)間最早的國家之一，于80年代開始研發(fā)燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)品，2000年代初日本在中國申請(qǐng)燒結(jié)釹鐵硼研發(fā)專利，其研發(fā)的釹鐵硼產(chǎn)品矯頑力>11KOe;磁能積>48MGOe。產(chǎn)品性能方面優(yōu)于我國大部企業(yè)所生產(chǎn)的釹鐵硼產(chǎn)品。目前日本釹鐵硼產(chǎn)業(yè)的研究的方向?yàn)椋?/p>

⑴，向高磁能積方向發(fā)展，目前批量生產(chǎn)水平在400kJ/m3（50MGOe）左右;

⑵，向特高內(nèi)稟矯頑力方向發(fā)展，如28EH、32EH等產(chǎn)品;

⑶，開發(fā)（BH）m≥256kJ/m3（32 MGOe），耐腐蝕性優(yōu)于燒結(jié)釹鐵硼磁體的各向異性粘結(jié)釹鐵硼永磁體;

⑷，積極探索納米復(fù)合雙相稀土永磁，向（BH）m≥800kJ/m3（100MGOe）的目標(biāo)邁進(jìn)。

我國釹鐵硼產(chǎn)品在產(chǎn)品整體性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面與世界先進(jìn)水平仍然存在相當(dāng)?shù)牟罹?。整體來講，我國釹鐵硼產(chǎn)業(yè)仍然以中低檔產(chǎn)品為主。這些產(chǎn)品附加值低，售價(jià)只有國外產(chǎn)品的1/3到1/4，利潤更是只占世界釹鐵硼產(chǎn)業(yè)總利潤的10%。

我國目前生產(chǎn)的釹鐵硼產(chǎn)品矯頑力>11 KOe;磁能積在48—49 MGOe之間。性能不穩(wěn)，一致性差。在磁性能上雖能達(dá)到使用要求，但溫度穩(wěn)定性差，與世界先進(jìn)水平仍存在很大差距。國內(nèi)大部分企業(yè)仍采用熔煉鑄錠+氣流磨工藝技術(shù)。生產(chǎn)的產(chǎn)品適用工作范圍有限。產(chǎn)品大部分用于核磁共振、各類磁化器等低檔領(lǐng)域。

2012年國家出臺(tái)稀土控制政策以后，我國的資源優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，為我國釹鐵硼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇。目前，我國釹鐵硼產(chǎn)業(yè)研發(fā)的主要方面為：

⑴，一次成型（近終成型）工藝的研發(fā)，提高產(chǎn)品性能一致性;

⑵，降低重稀土鏑（Dy）、鋱（Tb）的使用或使用替代稀土金屬，降低生產(chǎn)成本、減少戰(zhàn)略資源的消耗;

⑶，開發(fā)適用于中國磁體生產(chǎn)工藝的專用設(shè)備，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

2、研究的意義及必要性。

本項(xiàng)目制備的35SHT永磁產(chǎn)品是結(jié)合金源實(shí)際生產(chǎn)情況，在行業(yè)內(nèi)基礎(chǔ)上，進(jìn)行配分和工藝優(yōu)化。該產(chǎn)品在配方中大量減少重稀土鏑，從而減少該牌號(hào)產(chǎn)品對(duì)戰(zhàn)略資源鏑的消耗;使用金屬Nb、Cu、Al、Ga合理配比復(fù)合添加，有效提高磁體內(nèi)稟矯頑力，減少剩磁降低;通過添加金屬Co降低產(chǎn)品溫度系數(shù)，提高產(chǎn)品溫度穩(wěn)定性擴(kuò)大其適用范圍。

該項(xiàng)目產(chǎn)品研究成功后，該35SHT釹鐵硼的制備方法將達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。其主要意義有以下幾點(diǎn)：

1、通過配方優(yōu)化，在配分中大量減少使用貴金屬鏑鐵，降低配方成本10元/公斤，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭力，大大提高了我公司銷售部門的接單能力。

2、在所有的稀土元素中鏑儲(chǔ)量極其稀少，全世界只有中國有，該元素又是現(xiàn)代高技術(shù)武器如：激光、核反應(yīng)堆、計(jì)算機(jī)硬碟、汽電共生引擎等所不可缺少的，該35SHT釹鐵硼產(chǎn)品配方進(jìn)行優(yōu)化后，大量減少使用貴金屬鏑資源。將有利于我國鏑資源的合理使用，對(duì)環(huán)境保護(hù)和稀土資源的合理利用方面產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響將是長遠(yuǎn)的。

3、制備超高矯頑力鐵硼產(chǎn)品，也是對(duì)公司現(xiàn)有釹鐵硼生產(chǎn)線的一種考驗(yàn)，也使研發(fā)更高矯頑力的UH、EH產(chǎn)品變成可能，在行業(yè)內(nèi)來說促進(jìn)了我國釹鐵硼產(chǎn)業(yè)向更高檔次的發(fā)展，提高整體制備水平。

二、研究的主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)及項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)、工藝路線

1、主要研究內(nèi)容和擬提交的研究成果：

即將研發(fā)的更低成本的理論成分比例為：Pr-Nd26.5Dy3Ho2.5B1.02 Al0.2Cu0.2Nb0.35 Co2B1.02Ga0.2Febal。該配分與國內(nèi)現(xiàn)有的比起來有以下優(yōu)勢(shì)：①大量減少重稀土元素Dy，生產(chǎn)成本減少。②使用金屬Nb、Cu、Al、Ga合理配比復(fù)合添加，有效提高磁體內(nèi)稟矯頑力，減少剩磁降低;添加金屬Co降低溫度數(shù)，提高產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性。

該項(xiàng)目研發(fā)旨在通過項(xiàng)目研發(fā)達(dá)成以下目標(biāo)：

1、通過項(xiàng)目研發(fā)，獲得一種基于SC+HD+JM技術(shù)下的更低鏑含量的35SHT燒結(jié)釹鐵硼磁體的新配分。

2、通過項(xiàng)目研發(fā)，掌握新產(chǎn)品工藝，制定和完善各工序操作規(guī)范與作業(yè)文件。

3、通過項(xiàng)目研發(fā)，將獲得35SHT燒結(jié)釹鐵硼磁體（GB/T 13560-2009性能要求：Br>12kGs，Hcj>23kOe，（BH）max=35～37MGOe的磁體）。

2、創(chuàng)新點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵技術(shù)

1、釹鐵硼成分配比研究。

2、找出試驗(yàn)中制約磁體性能的關(guān)鍵工藝因素，找到解決方案，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、優(yōu)化生產(chǎn)工藝，制定工藝流程。

⑴制粉粒度的研究

實(shí)驗(yàn)方法是通過將粉末制粉不同粒度粉末，其他條件如壓制密度、取向場(chǎng)、燒結(jié)工藝等其他工藝參數(shù)不變情況下進(jìn)行試樣對(duì)照試驗(yàn)，得出最優(yōu)粒度參數(shù)。

⑵抗氧化劑的影響：

實(shí)驗(yàn)方法是在其他實(shí)驗(yàn)因素不變的前提下，通過添加不同比例抗氧化劑制備釹鐵硼產(chǎn)品對(duì)比磁性能，選擇最佳抗氧化劑添加量，適量的抗氧化劑比例要求為既能在粉末顆粒的表面形成一層保護(hù)膜，有效防止粉末進(jìn)一步氧化，又能有效地提高釹鐵硼磁性能。

⑶取向場(chǎng)影響：

實(shí)驗(yàn)方法是通過將相同粒度粉末在其他變量因素不變的情況下，在不同磁場(chǎng)壓機(jī)取向場(chǎng)下進(jìn)行壓制、成型、燒結(jié)，最后對(duì)燒結(jié)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試分析以獲得制備該產(chǎn)品最佳取向場(chǎng)參數(shù)。

⑷燒結(jié)工藝影響：

實(shí)驗(yàn)方法為其他變量因素不變，通過改變燒結(jié)溫度及毛坯產(chǎn)品密度，測(cè)試不同燒結(jié)溫度產(chǎn)品性能，獲得最優(yōu)燒結(jié)工藝參數(shù)。

3.工藝路線

生產(chǎn)35SHT磁體采用以下工藝流程：原材料→預(yù)處理→配料→熔煉→鑄片→氫破碎→氣流磨→混料→壓型→燒結(jié)→熱處理→機(jī)加工→電鍍→充磁→檢驗(yàn)→包裝→產(chǎn)品。

三、結(jié)論

通過項(xiàng)目研究，為今后進(jìn)一步研發(fā)更高矯頑力的UHT、EHT燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)品奠定良好技術(shù)基礎(chǔ)。該35SHT燒結(jié)釹鐵硼材料廣泛應(yīng)用于稀土永磁電機(jī)領(lǐng)域。將可以成為全國永磁電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的重要基礎(chǔ)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)之后，可為稀土下游產(chǎn)業(yè)提供有力的材料保障。

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作者簡介：劉智堂，1988年 10 月 25日出生，性別男，漢族，籍貫省江蘇興化市，碩士研究生，研究方向：稀土工程。