HDD法粘结NdFeB磁体的磁性能

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1993.01.021 第15卷第1期 北京科技大学学报 Vol.15 No.1 1993年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.1993 HDD 法粘结NdFeB磁体的磁性能 张正义·肖耀福*裘宝琴*董明 摘要：研究了NFeB合金成分、均匀化处理和HDD处理脱氢过程对磁性粉末及粘结磁体磁 性能的彩响。实验表明，HDD法制备的NdFeB粉末具有较好的温度稳定性和时间稳定性。 关键词：HDD处理，NdFeB粘结磁体，碰性能 Magnetic Properties of NdFeB Bonded Magnets of HDD Process Zhang Zhengyi'Xiao Yao fu'Oiu Baogin'Dong Ming' ABSTRACT:The effects of the alloy composition,homogenization treaiment and the dehydrogenation process in HDD treatment on the magnetic properties of NdFeB powders and bonded magnets are studied.The experimental results show that the NdFeB powders made by HDD process are stable with respect to time and temperature KEY WORDS:HDD process,NdFeB bonded magnets ,magnetic properties HDD法，即氢处理法是利用NdFB合金的氢化、歧化及脱氢过程获得具有高矫顽 力磁性粉未的方法。研究表明，使用HDD法制取的NdFeB粉末可代替急冷NdFeB粉 末制造粘结磁体。 由于HDD法制取粉末的高矫顽力依赖于0.5~14m的细品粒组织结构，因此合金的 成分及工艺都将对合金组织结构及磁性能产生影响。本文所介绍的就是合金成分及某些工 艺对组织结构及磁性能的影响。为了判断其实用价值，还对HDD法制备的粘结NdFB 磁体的温度稳定性和时间稳定性进行考察。 1样品制备及实验 合金成分为Nd1s.sFesoCo2oBs5、Nd14Fe45Co6B5.5和Nd:Fe7s.sCoB5so用HDD法 制备粘结磁体的工艺的流程为： 1992-06-17收稿 *材料科学与工程系(Department of Materials Science and Engineering) 第一作者张正义男50岁副教授

第 巧 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 邝 不 幻 法粘结 磁体 的磁性能 张 正 义 肖耀 福 裘 宝 琴 ‘ 董 明 ’ 摘要 研究了 合金成分 、 均 匀化处 理和 处理脱氢过程对磁性粉末及粘结磁体磁 性能的 影响 。 实验表明 ， 法制备的 粉末具有较好的温度稳定性和时 间稳定性 。 关键词 处理 ， 粘结磁体 ， 磁性能 舒 ’ 为 ‘ 刀 夕 ， ’ 刀。 万 ， ‘ ， ， ， 法 ， 即氢处理法是 利 用 合 金的 氢 化 、 歧化 及 脱氢过 程获 得具 有高矫顽 力磁性粉末的 方法 。 研究表 明 ， 使 用 法 制取 的 粉 末 可 代 替急冷 粉 末制造粘结磁体 。 由于 法 制取粉末的 高矫顽力 依赖 于 一 扣 的 细 晶粒 组织结构 ， 因此 合金的 成分及工艺都将对合金组织结构及磁性 能产生影响 。 本文所介绍 的就是 合金成分及某些工 艺对组织 结构及磁性能 的 影响 。 为 了判 断其 实用 价 值 ， 还 对 法 制备的 粘结 磁体的温度稳定性和时间稳定性进行考察 。 样品 制备及实验 合 金成 分 为 、 和 。 用 法 制备粘结磁体的工艺 的流程为 一 一 收稿 材料科学与工程系 第一作者 张正义 男 岁 副教授 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1993．01．021

·116· 北京科技大学学报 1993.No.1 均匀化处理 HDD 研 固 熔 处 炼 压制成型 理 混合粘结剂 化 合金在真空感应炉中熔炼、浇铸成锭。将钢锭均匀化处理（或不处理）后，在管式炉 中进行HDD处理。处理后研磨成小于50m的细粉未，与3%的环氧树脂粘结剂均匀混 合，模压成型，再于120℃固化2h制成粘结磁体。 磁性粉末及粘结磁体的磁性能分别用振动样品磁强计和CL6磁滞回线仪测量。用 KJS-5500磁滞回线仪测量粘结磁体于不同温度下的退磁曲线，再计算求得剩磁温度系数 和娇顽力温度系数。样品的显微组织用扫描电子显微镜观察。 2结果与讨论 将上述3种成分的合金经最佳HDD处理，用其粉末制成的粘结磁体的退磁曲线示于 图1。可以看出，随合金的N含量降低，粘结磁体的剩磁Br与最大磁能积(BH)mx 提高，方形度亦有所改善。其中Nd1:Fe755Co6B55合金粘结磁体的磁性能可达Br=0.50~ 0.58T,iHc=796~875kA/m,(BH0max=47.7~51.7kJ/m'。其粉末的磁性能与美国 GM公司生产的MQ-1急冷粉末的磁性能大体相当（见图2）。 0.8 0.6 0.6 8 0.4 04 HDD 0.2 MQ-()- 0.2 MQ-{1) 1110 H×79.6/八kA·m) 10 0 H×79.6kA·m) 图】HDD法制备粘结NdFeB磁体的退磁曲线 图2HDD粉末与急冷粉末的退磁曲线 A--NdFezs.sCosB3s B--NdFe7sCoBss Fig.2 The comparison of demagnetization C--Nd1s.sFes9Co20Bs3 curves of NdFeB powders by HDD and Fig.1 The demagnetization curve of NdFeB RQ process bonded magnet by HDD process 作者前期工作表明，经充分吸氢后NdFeB合金的Nd,Fe1aB主相与氢作用分解成 NdH2g,x-Fe和FezB3个相，而在随后的脱氢过程中伴随氢的析出重新结晶成细小的

北 京 科 技 大 学 学 报 。 研 混 压制 化固 熔 处 碎 合 ’ 成 ’ 炼 理 粘 型 结 荆 合金在真空感应 炉 中熔炼 、 浇铸成 锭 。 将 钢 锭均 匀化处 理 或不 处 理 后 ， 在管式炉 中进行 处 理 。 处 理后研磨成 小 于 召 的 细粉 末 ， 与 的环氧 树脂粘 结剂 均 匀混 合 ， 模压成 型 ， 再 干 ℃ 固化 制成粘 结磁体 。 磁 性 粉 末 及 粘 结磁 体 的 磁 性 能 分 别 用 振 动 样 品 磁 强 计 和 磁 滞回 线 仪 测 量 。 用 一 磁 滞回 线 仪 测 量 粘 结磁体 于不 同温 度 下的 退磁 曲线 ， 再 计算求得 剩磁温 度 系数 和矫顽 力温 度系数 。 样品 的 显 微组织 用 扫描电子 显微镜观察 。 结果 与讨论 将上 述 种成分的 合 金经最佳 处理 ， 用 其粉末制成的粘结磁体的 退 磁 曲线示于 图 。 可 以 看 出 ， 随 合 金 的 含 量 降 低 ， 粘 结 磁 体 的 剩 磁 与 最 大 磁 能 积 提高 ， 方形 度亦有所改 善 。 其 中 、 ，” 合金粘 结磁体的磁性 能可 达 二 。 一 ， 价 一 一 ， 刀 。 一 ，。 其 粉 末 的 磁 性 能 与 美 国 公 司生产的 一 急冷 粉 末 的磁性能大体 相 当 见 图 。 卜，、 、 闪 义 · 一 ， 厂三 石广‘ 厂 瓜 砂 一 “ ‘’ 滚 图 法 制备粘结 磁体的退磁 曲线 图 粉末与急冷粉 末的退磁 曲线 一 ，，， ‘ ， 一 一 ，。 ， · 让 一 ， ， ，， ， 往 作 者 前 期 工 作 表 明 ， 经 充 分 吸 氢 后 合金 的 声 主 相 与氢 作 用 分 解 成 ， ， 一 和 个相 ， 而 在随后 的脱 氢 过程 中伴随氢 的 析 出重 新结 晶成 细 小 的

Vol.15 No.1 HDD法粘结NdFeB滋体的磁性能 ·117· NFe4B相。因此，经过HDD处理，粉末的桥顽力不仅与吸氢、脱氢温度密切相关， 脱氢时间对粉末磁性能亦有显著的影响（如图3)。在吸氨后未经脱氢时，粉末的H心和 Br极低，不具有永磁特性：随脱氢过程进行HC逐渐增加，并在某-一时间范围达最佳 值；脱氢时间过长H℃缓慢降低。可以认为，脱氢时间过短重结晶尚不完全，仍存在有 NdH2g、-Fe和Nd,Fe,BH,相；脱氢时间过长则因NdFe,4B晶粒过份长大致使iHc 降低。实验证实，粉末的最佳磁性能对应于适当的d,Fe,4B晶粒尺寸，该尺寸约为0.5 ~14m。由图3(a)和(b)比较看出，l3t%Nd合金的最佳脱氢时间范国较宽，估计这是由 于该合金成分更接近Nd,Fe14B的化学剂量成分、晶粒长大倾向较小的绿故。 121 121 1.2a 1.2b He 1.0 ⊥Hc 二10 =● 1.05 cX796治 8 0.8 8 0.8 (BH) ● “B旺 6 -0. 6 0.6 Br 60 齿04 450.4 2 /X 02 0.2 H 0 0 0 0 6 10 脱H2时间t/h 脱H时间t/h 图3HDD法制备的粘结磁体的滋性能与脱氢时间的关系 (a)NduFensC0sBss合金(b)NdFenssCoBs5 Fig.3 The variations of magnetic properties with dehydrogenation time(measured on the bonded samples) HDD处理前，合金的均匀化处理对HDD处理后粘结磁体的磁性能有明显的影响。 表1列举了不同合金经均匀化处理与未经均匀化处理的粘结磁体的磁性能。可见，均匀化 处理明显提高粘结磁体的磁性能，对低N合金来说均匀化处理的作用更大。由图4看 出，合金铸锭中不可避免地存在偏析；经均匀化处理后，可使因偏析造成的￥~F相明显 减少，相成分和组织趋向均匀。这就为其后的HDD处理做了较好的玺织准备。低N合 金铸锭的偏析大，所以均匀化处理效果明显；而、d含量较高的合金铸锭偏析小，均匀化 处理的作用就减小了。 表1合金均匀化处理对粘结磁体磁性能的影响 Table I The effects of homogenization on the magnetic properties of bended magnets 合金 处理 Br,T iHc.kA m (BH) kJ/m NdFeis.sCosBs.s 均匀化 0.53 860 49 未均匀化 0.50 780 44 0.48 852 NduFen.sCosBs.s 均匀化 8 未均匀化 0.49 852 39

法粘结 磁体的磁性能 · · 相 。 因 此 ， 经 过 处 理 ， 粉 末 的矫 顽 力不 仅 与吸 氢 、 脱 氢 温 度 密 切 相关 ， 脱氢 时 间对 粉 末 磁性能 亦 有显著的 影响 如 图 。 在吸氢 后 未经 脱氢时 ， 粉 末的 和 ， 极低 ， 不 具 有 永磁 特性 随 脱 氢过 程 进 行 逐 渐 增 加 ， 井 在 某一 时 间范 围 达 最 佳 值 脱 氢时 间 过 长 亡缓慢 降 低 。 可 以 认 为 ， 脱 氢 时 间过 短 重 结 晶 尚不 完全 ， 仍 存 在有 二 一 和 ，， 。 相 脱 氢 时 间过 长 则 因 晶 粒 过 份 长大 致 使 访 降低 。 实验 证 实 ， 粉 末 的 最 佳磁 性 能 对应 于 适 当的 、 晶粒 尺 寸 ， 该尺 寸约 为 。 一 “ 。 由图 和 比 较 看 出 ， 合金 的 最佳 脱 氢 时 间 范 围较 宽 ， 估计这 是 由 于该合 金成分更 接近 ， 的 化 学剂量成 分 ， 晶粒长大倾 向较小 的缘故 。 胜︵ ， 。卜︶又 、 ︶勺︵之， 。 一 旧 一， ，‘ 、 ，行叫 及 牙一、 尹， 一 烈盘彗书犷 三 · 召︸ ， 卜兰伪 、︵扭 · ︵巴狱里一多卜断 布限 二 卜月 以 压 户卜，卜， 价 尸钾一‘ 、 ’ 一 一一 亩卜 ︶列到州息﹃钊洲︸一 脱践 时间亡 脱典 时间 图 壬 法制备的粘结磁体的磁性能与脱氢时 间的关系 ， ， 。 ‘ ，巧 合金 ，，， ‘ ，， 衅 岌 ， 一， 扒。 处 理前 ， 合 金的 均 匀 化 处 理 对 处 理 后 粘 结磁 体 的 磁 性 能有 明 显 的 影响 。 表 列 举 了不 同合金经 均 匀化处 理 与未经 均 匀化处理 的粘 结磁体 的磁性能 。 可 见 ， 均匀 化 处 理 明 显 提 高 粘 结 磁体 的 磁性 能 ， 对 低 合金 来 说均 匀 化 处 理 的 作 用 更 大 。 由图 看 出 ， 合金 铸锭 中不 可避免 地存在 偏 析 经均 匀化处 理 后 ， 可 使因偏析造成 的 一 和 明 显 减少 ， 相成 分和组 织趋向均 匀 。 这 就为其后 的 处理做 了较好的组 织准备 。 低 又己 合 金铸锭 的偏析大 ， 所 以均 匀化处理 效果明显 而 含量较 高的 合 金铸锭偏析小 ， 均 匀 化 处理的作用就减小 了 。 表 合金均匀化处理对粘结磁体磁性能 的影响 ，一勺‘ 钊拍拙 浅︸门口一︸声︸﹄口、曰、尹口︸ ， 万 ‘ 万 均匀化 未均匀化 ‘ 均匀化 未均匀化 娜

·118- 北京科技大学学报 1993.No.1 20K 图4Nd13Fe5sCoB5s合金的铸态组织（图中灰色基体是Nd,Fe14B相，白色是富Nd相，黑色是-fe相） (a)未均匀化处理(b)均匀化处理 Fig.4 The microstructure of as-casted Ndi3Fezs sCoBss alloy 为了考察HDD法制备的粘结NdFeB磁体的实用性，测定了粘结磁体的温度稳定性和 时间稳定性。表2列出了急冷粉末(MQ-l)制粘结NdFeB磁体，HDD粉末制粘结NdFeB 磁体和烧结NFeB磁体的开路磁通可逆温度系数a和矫顽力温度系数B。可看出，HDD 法与急冷法制备的粘结NdFeB磁体的温度稳定性相近，优于烧结NdFeB磁体。 表2不同方法制NdFeB磁体的温度稳定性 Table 2 The thermal stabilities of magnetic properties of NdFeB bonded magnets made by different powders 25-100c,%/℃ B25-100c,%/℃ MQ-1粘结NdFeB -0.14 -0.42 HDD粘结NdFeCoB -0.13 -0.49 烧结NdFeB -0.13 -0.60 HDD法制备的粘结NdFeB磁体在室温、空气中长时间放置后开路磁通Φ的变化， 经一年的考察性能保持不变。将HDD法制取的NdFeB粉末长时间放置后，取样制成粘 结磁体。结果，历经8个多月的粉末制成的粘结磁体的磁性能并未降低。这表明，HDD 法制备的磁性粉末及其粘结磁体具有较好的时间稳定性。 3结论 (1)用HDD法制备的Nd1:Fe5CogB5.粘结磁体的磁性能可达：Br=0.50~ 0.58T,iHc=796~875kA/m,(BH0max=47.7~51.7kJ/m3。 (2)HDD法制备的NdFeB粉末的磁性能依赖于适当的吸氢和脱氢过程

北 京 科 技 大 学 学 报 图 ， 。 。 声。 合金的铸态组织 图 中灰色基体是 声’ 相 ，白色是富 相 ，黑色是 “ 一 相 未均匀化处理 均匀化处理 一 ， ， 声 ， 为 了考察 法制备的粘结 磁体的实用性 ，测定 了粘结磁体的 温度稳定性和 时间稳定性 。 表 列 出 了急冷 粉末 一 制粘结 磁体 ， 粉末制粘结 磁体和烧结 磁体的 开 路 磁通可 逆 温 度系数 和矫顽 力温 度 系数 口 。 可看 出 ， 法 与急冷法制备的粘结 磁体的温 度稳定性相近 ，优于烧结 磁体 。 表 不同方法制 磁体的温度稳定性 阮 加 路 “ ，一 。 ℃ ， ℃ 刀乃一 ， 。 ℃ ， ℃ 一 粘结 粘结 烧结 一 一 一 一 一 一 法 制备的粘 结 磁体在室温 、 空气 中长时间放置后开 路磁通 由 的变化 ， 经一年的考察性能保持不变 。 将 法 制取的 粉 末长时 间放置后 ， 取样制成粘 结磁体 。 结果 ， 历经 个 多 月的粉末制成 的粘结磁体的 磁性能并未降低 。 这表 明 ， 法 制备的磁性粉末 及其粘结磁体具有较好的时 间稳定性 。 结 论 用 法 制 备 的 ， 石 粘 结 磁 体 的 磁 性 能 可 达 一 ， 价 二 一 ， 刀 一 引 ， 法制备的 粉末的磁性能依赖于适 当的吸氢和脱氢过程

Vol.15 No.I HDD法粘结NdFeB磁体的磁性能 ·119· (3)合金Nd含量不同，最佳HDD工艺及磁性能不同。 (4)合金铸锭的x-F偏析对HDD法制成的粘结磁体的磁性能有不良影响，但可通过 均匀化处理得以减小。 (S)HDD法制备的NdFeB磁性粉末和粘结磁体具有较好的温度稳定性及时间稳定 性。 参考文献 1 Takeshita T and Nakayama R.Proc 10th Internationai Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and Their Applications,1988,551-557 2 Takeshita T and Nakayama R.Proc 1Ith International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and Their Applications,1990;49-72 3 Xiao Y and Zhang Z.Proc 11th International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and Their Applications,1990:531-537 4肖耀福，张正义，唐伟忠.金属学报，1992,28(8)：B375~378

， 法钻结 磁体的磁性能 · · 合金 含量不 同 ， 最佳 工艺及磁性能不 同 。 合金 铸 锭 的 一 偏析对 法 制成 的粘结磁体 的磁性 能 有不 良影响 ， 但可 通 过 均 匀 化处理得 以减小 。 法 制 备 的 磁 性 粉 末 和 粘 结 磁 体 具 有 较 好 的 温 度 稳 定 性 及 时 间稳 定 性 。 参 考 文 献 一 工纽 恤 早 ， ， 一 一 ， 一 一 ， 一 肖耀福 ，张正义 ，唐伟忠 金 属学 报 ， ， 一