一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法与流程

1.本发明涉及烧结钕铁硼磁性材料技术领域，具体为一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车、智能机器人等产业迅猛发展，烧结钕铁硼永磁材料的需求与日俱增。但是，由于烧结钕铁硼永磁材料的工作环境经常伴随一定的载荷条件，所以容易导致钕铁硼永磁材料产生裂纹，致使其设备精度与灵敏度降低，严重情况下甚至会失效，为避免这一情况发生，所以要求钕铁硼永磁材料要具备良好的机械性能，然而目前在烧结钕铁硼磁性材料技术领域中，对于这一方向的研究较少，无法提供生产中的可靠参考。因此，亟需一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法来解决这个问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，以解决烧结钕铁硼永磁材料抗拉强度不足的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，包括以下步骤：将钕铁硼细粉与p粉在不发生化学变化的条件下，按一定比例均匀混合获得混合粉体，在磁场环境中对混合粉体取向成型，将成型坯料真空烧结后加工成所需尺寸产品。
5.在一种较优的实施方式中，混合粉体的混合条件包括：不超过40℃的低温和在惰性气氛中进行；
6.在本实施方式中较优的，低温为10～15℃，惰性气氛包括氮气、惰性气体中的任意一种或多种。
7.在一种较优的实施方式中，p粉占混合粉体的比例为2.0～6.0wt％。
8.在本实施方式中较优的，p粉占混合粉体的比例为2.4～4.0wt％。
9.优选的，真空烧结的条件为900～1000℃条件下真空烧结3～6h。
10.更优的，真空烧结的条件为910℃条件下真空烧结4h。
11.在一种较优的实施方式中，钕铁硼细粉为钕铁硼铸锭合金或速凝薄片经氢破、气流磨两道工序后制成。
12.在任一实施方式中，上述产品抗拉强度均大于450mpa。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1、该提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，在减少对钕铁硼永磁材料的磁性能影响下，通过在钕铁硼粉末中添加p(磷)元素以改善钕铁硼永磁材料的抗拉强度；由于在真空烧结过程中，烧结温度远大于磷元素熔点，因而磷粉熔融包裹于钕铁硼粉末颗粒外，不溶于钕铁硼的第二相p元素颗粒在基体中均匀分布，促进钕铁硼粉末颗粒间的相互键联以及晶粒长大，同时促进了烧结过程，提高了钕铁硼磁体烧结后的致密性，继而提高了烧结钕铁硼
磁体的抗拉强度，从而提高产品承受载荷的能力，减少因出现裂纹导致的性能受损，间接延长产品的使用寿命。
15.2、该提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，在2.4wt％-4.0wt％这一添加范围内，磷化铁与α-fe发生共晶反应，在液相烧结过程中，物质迁移速率加快，收缩增大，经过一定时间烧结后，p元素扩散到钕铁硼颗粒内部，p元素可使烧结过程中活化能提高，并使孔隙球化和孔隙度减小，促进钕铁硼粉末晶粒长大，从而提高钕铁硼的抗拉强度，同时保持磁性能不受损耗。
16.3、该提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，步骤简单易操作，原料易获取，且在现有的烧结钕铁硼磁性材料制备方法基础上改动极少，仅需在原料中加入磷粉并在保护环境下混匀即可，对于现有生产企业是极其容易实现的，无需更换和购置新设备，无需重新研究和制定生产方案，改进成本低廉，能够迅速投入应用。
具体实施方式
17.一种提高钕铁硼磁性材料抗拉强度的方法，包括以下步骤：
18.将钕铁硼细粉与p粉在不发生化学变化的条件下，按一定比例均匀混合获得混合粉体，其中钕铁硼细粉可以为钕铁硼铸锭合金或速凝薄片经氢破、气流磨两道工序后制成，也可为直接购买；
19.在磁场环境中对混合粉体取向成型；
20.将成型坯料真空烧结后加工成所需尺寸产品，可选的，真空烧结的条件为900～1000℃条件下真空烧结3～6h。
21.上述的混合粉体的混合条件包括：不超过40℃的低温，以及在惰性气氛中进行，以确保混合粉体仅物理混匀；进一步地，低温宜为10～25℃，最好为10～15℃，惰性气氛包括氮气、惰性气体中的任意一种或多种，例如氩气。
22.可选的，p粉占混合粉体的比例为2.0～6.0wt％，直接采用钕铁硼细粉制备的产品抗拉强度仅420mpa左右，在这一范围内，混合粉体制备的产品抗拉强度均大于450mpa；但是更优的，p粉占混合粉体的比例为2.4～4.0wt％，在这一范围内，产品不仅抗拉强度性能优异，而且磁性能基本未受影响。
23.实施例1：
24.将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，与p粉在低温惰性气氛下按(97.6wt％：2.4wt％)比例均匀混合，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
25.[0026][0027]
实施例2：
[0028]
将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，与p粉在低温惰性气氛下按(96.8wt％：3.2wt％)比例均匀混合，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
[0029]
序号12345剩磁(br/kgs)13.7013.7013.6813.6913.71矫顽力(hcj/koe)16.8916.9216.9016.8816.89抗拉强度(mpa)483480486481482
[0030]
实施例3：
[0031]
将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，与p粉在低温惰性气氛下按(96.0wt％：4.0wt％)比例均匀混合，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
[0032]
序号12345剩磁(br/kgs)13.6813.6713.6813.6913.70矫顽力(hcj/koe)16.8916.9116.9316.9016.90抗拉强度(mpa)488486485488483
[0033]
实施例4：
[0034]
将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，与p粉在低温惰性气氛下按(95.2wt％：4.8wt％)比例均匀混合，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
[0035]
序号12345剩磁(br/kgs)13.3113.3513.3313.3013.37矫顽力(hcj/koe)16.7116.7316.7016.7116.73抗拉强度(mpa)489488488490487
[0036]
实施例5：
[0037]
将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，与p粉在低温惰性气氛下按(94.5wt％：5.5wt％)比例均匀混合，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。
按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
[0038]
序号12345剩磁(br/kgs)13.0713.1213.0913.1113.10矫顽力(hcj/koe)16.5616.5716.6016.5516.58抗拉强度(mpa)459460455457460
[0039]
对比例：
[0040]
将经过氢破、气流磨两道工序后得到的钕铁硼细粉，在磁场环境中对其取向成型，然后在910℃条件下真空烧结4h，风冷后得到烧结钕铁硼毛胚，然后将其进行切片，得到尺寸为60*25*2.4mm的产品。按照《gb/t3217永磁材料磁性试验方法》及《gb/t228-2002金属材料室温拉伸试验方法》中所记载的测试方法进行测试，所得数据如下：
[0041]
序号12345剩磁(br/kgs)13.7913.7813.8213.7413.76矫顽力(hcj/koe)16.8716.8116.9016.9116.84抗拉强度(mpa)420424419422417
[0042]
根据对比例与实施例1-3可以看出，本发明可以保证p(磷)元素在2.4wt％～4.0wt％这一添加范围内，对钕铁硼永磁材料的磁性能几乎不存在影响，但对其抗拉强度能力提升明显。通过实施例4可以看出，相较于实施例3，虽然随着p(磷)元素含量增高，材料的抗拉强度有所增大，但是此时材料的磁性能下降明显。同时对比实施例5与实施例4可以看出，随着p(磷)元素含量进一步增高，材料的磁性能与抗拉强度均大幅下降，经分析，磁性能下降是由于随着p元素含量逐步提高，p元素颗粒逐步取代主相晶粒nd2fe
14
b导致。
[0043]
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
[0044]
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。