35SHT超高矯頑力釹鐵硼的配分和工藝研究

摘要：介紹35SHT牌號釹鐵硼永磁體的工藝流程，重點分析了配分以及粒度、取向場、磁粉添加劑、燒結與熱處理工藝等關鍵工藝參數對性能的影響。

關鍵詞：配分;性能;粒度;取向場;添加劑;燒結與熱處理工藝

燒結釹鐵硼行業近幾年來得到迅猛發展，年產量全國已達36萬噸，高剩磁高矯頑力雙高產品是未來主要的研究發展方向;目前行業35SHT牌號產品配分成本偏高，研究制作出更低配方成本的該牌號產品。

一、研究現狀、意義及必要性。

1.國內外發展現狀、趨勢

日本是世界上研發釹鐵硼時間最早的國家之一，于80年代開始研發燒結釹鐵硼產品，2000年代初日本在中國申請燒結釹鐵硼研發專利，其研發的釹鐵硼產品矯頑力>11KOe;磁能積>48MGOe。產品性能方面優于我國大部企業所生產的釹鐵硼產品。目前日本釹鐵硼產業的研究的方向為：

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

⑵，向特高內稟矯頑力方向發展，如28EH、32EH等產品;

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

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

我國釹鐵硼產品在產品整體性能、應用領域等方面與世界先進水平仍然存在相當的差距。整體來講，我國釹鐵硼產業仍然以中低檔產品為主。這些產品附加值低，售價只有國外產品的1/3到1/4，利潤更是只占世界釹鐵硼產業總利潤的10%。

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

2012年國家出臺稀土控制政策以后，我國的資源優勢逐漸顯現，為我國釹鐵硼產業的發展帶來了巨大的機遇。目前，我國釹鐵硼產業研發的主要方面為：

⑴，一次成型（近終成型）工藝的研發，提高產品性能一致性;

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

⑶，開發適用于中國磁體生產工藝的專用設備，提高生產自動化程度，穩定產品質量。

2、研究的意義及必要性。

本項目制備的35SHT永磁產品是結合金源實際生產情況，在行業內基礎上，進行配分和工藝優化。該產品在配方中大量減少重稀土鏑，從而減少該牌號產品對戰略資源鏑的消耗;使用金屬Nb、Cu、Al、Ga合理配比復合添加，有效提高磁體內稟矯頑力，減少剩磁降低;通過添加金屬Co降低產品溫度系數，提高產品溫度穩定性擴大其適用范圍。

該項目產品研究成功后，該35SHT釹鐵硼的制備方法將達國內領先水平。其主要意義有以下幾點：

1、通過配方優化，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，提高產品市場競爭力，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量極其稀少，全世界只有中國有，該元素又是現代高技術武器如：激光、核反應堆、計算機硬碟、汽電共生引擎等所不可缺少的，該35SHT釹鐵硼產品配方進行優化后，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，對環境保護和稀土資源的合理利用方面產生的深遠影響將是長遠的。

3、制備超高矯頑力鐵硼產品，也是對公司現有釹鐵硼生產線的一種考驗，也使研發更高矯頑力的UH、EH產品變成可能，在行業內來說促進了我國釹鐵硼產業向更高檔次的發展，提高整體制備水平。

二、研究的主要內容、技術關鍵與創新點及項目實施的技術、工藝路線

1、主要研究內容和擬提交的研究成果：

即將研發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。該配分與國內現有的比起來有以下優勢：①大量減少重稀土元素Dy，生產成本減少。②使用金屬Nb、Cu、Al、Ga合理配比復合添加，有效提高磁體內稟矯頑力，減少剩磁降低;添加金屬Co降低溫度數，提高產品的溫度穩定性。

該項目研發旨在通過項目研發達成以下目標：

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

2、通過項目研發，掌握新產品工藝，制定和完善各工序操作規范與作業文件。

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

2、創新點及擬解決的關鍵技術

1、釹鐵硼成分配比研究。

2、找出試驗中制約磁體性能的關鍵工藝因素，找到解決方案，改進生產設備、優化生產工藝，制定工藝流程。

⑴制粉粒度的研究

實驗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、燒結工藝等其他工藝參數不變情況下進行試樣對照試驗，得出最優粒度參數。

⑵抗氧化劑的影響：

實驗方法是在其他實驗因素不變的前提下，通過添加不同比例抗氧化劑制備釹鐵硼產品對比磁性能，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膜，有效防止粉末進一步氧化，又能有效地提高釹鐵硼磁性能。

⑶取向場影響：

實驗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，在不同磁場壓機取向場下進行壓制、成型、燒結，最后對燒結產品進行測試分析以獲得制備該產品最佳取向場參數。

⑷燒結工藝影響：

實驗方法為其他變量因素不變，通過改變燒結溫度及毛坯產品密度，測試不同燒結溫度產品性能，獲得最優燒結工藝參數。

3.工藝路線

生產35SHT磁體采用以下工藝流程：原材料→預處理→配料→熔煉→鑄片→氫破碎→氣流磨→混料→壓型→燒結→熱處理→機加工→電鍍→充磁→檢驗→包裝→產品。

三、結論

通過項目研究，為今后進一步研發更高矯頑力的UHT、EHT燒結釹鐵硼產品奠定良好技術基礎。該35SHT燒結釹鐵硼材料廣泛應用于稀土永磁電機領域。將可以成為全國永磁電機產業發展速度的重要基礎產品。實現規模化生產之后，可為稀土下游產業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。