[发明专利]一种廉价轻稀土镧铈铁硼纳米晶永磁体的制备方法

说明书

一种廉价轻稀土镧铈铁硼纳米晶永磁体的制备方法，属于稀土永磁领域。按(La_x/Ce_1‑x)_yFe₁₄B，x＝0～1，y＝2.0～4.0元素摩尔比例进行配比，完成配料后放入悬浮熔炼炉中，在氩气氛围下，加热熔炼，获得均匀铸锭；对铸锭机械打磨掉表层氧化物，破碎，装入石英管中；将装有铸锭的石英管安装到熔体快淬设备上，进行融化，让合金液从喷嘴喷到高速旋转的铜辊上，合金液接触铜辊快速冷却，得到快淬带；将快淬带经过筛选去除杂质，破碎过筛，装入模具中，之后放入放电等离子烧结炉中，使用合适的温度、压力进行热压烧结。本发明很容易实现材料的快速烧结，从而获得致密的超细晶，甚至纳米晶烧结体。

技术领域

本发明涉及一种廉价轻稀土镧铈铁硼纳米晶永磁体的制备方法，属于稀土永磁领域。

背景技术

在所有磁性材料中，永磁材料的使用量第一，而稀土永磁是永磁材料的重要组成部分，被广泛应用在机械、信息、能源、交通等众多领域，已成为现代工业和科学技术的支撑材料之一。

1984年，日本和美国科研人员分别使用粉末冶金法和快淬法制备了具有四方结构的钕铁硼(2:14:1)永磁体，从而宣告了第三代稀土永磁材料的诞生。时至今日，钕铁硼永磁体仍是性能最好的永磁体，被誉为“磁王”。随着自动化技术、信息技术的发展，以及新能源技术的快速发展和普及，钕铁硼的使用量日益加大，生产量也随之加大，使金属钕(Nd)的使用量不断提高。然而在天然稀土资源中，稀土元素是共生的，以包头白云鄂博矿为例，混合稀土中，La：26～29％，Ce：49～53％，Pr：4～6％，Nd：15～17％。伴随着Nd、Pr元素的大量开采，La、Ce元素的也随之提炼出来，储量更丰富的La元素和Ce元素由于用量小遭到大量的闲置，造成资源的配置严重不均。

众所周知，钕铁硼永磁材料中金属钕占原材料成本的90％，且随着Nd元素价格不断攀升，再加上永磁产品价格提高的不多，人工、设备以及厂房的投入，会给中国稀土产业带来面临着相当巨大的压力。而轻稀土金属镧、铈的价格仅为金属镨钕的十分之一，利用镧、铈来取代金属谱、钕，获得具有一定磁性能的磁体，有将产生极大的经济效益和社会效益。

轻稀土镧、铈铁硼磁体制备存在以下几个问题：1)内禀磁性相对较低。La₂Fe₁₄B和Ce₂Fe₁₄B的饱和磁化强度分别为13.8kGs和11.7kGs，各向异性场20kOe和26kOe，居里温度为257℃和149℃，远低于Nd₂Fe₁₄B的饱和磁化强度16.1kGs，各向异性场73kOe和居里温度为313℃；因此采用传统粉末冶金方法制备的烧结La/Ce-Fe-B磁体的很难磁硬化，获得矫顽力，这也是其没有得到广泛应用的原因之一。2)难以形成稳定的单相2:14:1化合物。一方面镧离子本身半径过大，镧铁硼相很不稳定，另一方面是铈元素在成相时更容易形成四价Ce离子，同时极易生成非磁性第二相CeFe₂；3)在烧结过程中，低熔点的富La、Ce相容易挥发，富稀土相的缺失导致Ce-Fe-B磁体晶粒之间无法形成足够的磁隔绝相，无法阻绝(La/Ce)₂Fe₁₄B晶粒间的交换耦合作用，而且稀土镧和铈更容易氧化，从而导致磁体矫顽力下降，得到的La/Ce-Fe-B磁体矫顽力极低，无法满足市场需要。

实际上，目前廉价轻稀土铁硼合金研究主要集中两个方面：一是集中在镧铈掺杂方面，用廉价稀土镧铈替代部分镨钕，以此来降低成本，这方面研究非常多，如快淬带方面有专利CN105513732A,专利CN105280319A等；混合稀土烧结永磁体方面的有专利CN103035350A、专利CN104715876A等。二是在镧铈铁硼粉末和快淬带方面，专利CN105304250A使用熔体快淬方法制备出磁能积超过8MGOe的镧铈快淬带。但还没有看到具有较高矫顽力的纯镧铈块状磁体的相关报道，而块状磁体的研究对于实际应用具有重大意义。

发明内容