首页 > 专利 > 杭州电子科技大学 > 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法及烧结钕铁硼的制备方法专利详情

一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法及烧结钕铁硼的制备方法 0 0

有效专利查看PDF

申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2021-04-19

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2021-08-24

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2022-06-28

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2041-04-19

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN202110419869.X	申请日	2021-04-19
公开/公告号	CN113213969B	公开/公告日	2022-06-28
授权日	2022-06-28	预估到期日	2041-04-19
申请年	2021年	公开/公告年	2022年
缴费截止日
分类号	C04B41/87 、C22C33/04 、C22C38/10 、C22C38/16 、H01F41/02 、H01F1/057 、F27B14/10	主分类号	C04B41/87
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	8
权利要求数量	9	非专利引证数量	0
引用专利数量	7	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利	CN104748548A、CN102477508A、CN105906330A、CN109776100A、CN201637267U、CN109974456A、CN110136945A	被引证专利
专利权维持	1	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	杭州电子科技大学	第一申请人	杭州电子科技大学
专利权人	杭州电子科技大学	当前专利权人	杭州电子科技大学
发明人	张雪峰、赵利忠、付松、李智、刘孝莲、石振、严密	第一发明人	张雪峰
地址	浙江省杭州市江干区下沙高教园区	邮编	310018
申请人数量	1	发明人数量	7
申请人所在省	浙江省	申请人所在市	浙江省杭州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州杭诚专利事务所有限公司

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

尉伟敏、李博

摘要

本发明涉及烧结钕铁硼熔炼技术领域，针对现有坩埚修补方法中容易引入Al等导致坩埚被刻蚀，出现凹坑或者裂纹的问题，公开一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法及烧结钕铁硼的制备方法，包括清洗坩埚的表面结渣，并将坩埚表面吹扫干净；将填补料和矿粘合剂混合均匀制备涂覆料；将涂覆料在坩埚的内表面均匀的涂覆形成涂覆膜层；对坩埚和涂覆膜层加热，实现涂覆膜层干燥；所用的填补料为氧化锆、氧化铌、氧化钛粉末中的至少一种。本发明的坩埚的预处理方法可以有效的避免Al等引入，提高坩埚的使用寿命和清理坩埚的效率。同时采用本发明的方法烧纸的钕铁硼磁体的性能波动性下降，性能稳定性得到提升。

摘要附图
说明书附图：[0051]
说明书附图：5
说明书附图：6
说明书附图：[0081]
说明书附图：[0100]

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-06-28	授权
2	2021-08-24	实质审查的生效	IPC(主分类): C04B 41/87 专利申请号: 202110419869.X 申请日: 2021.04.19
3	2021-08-06	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）清洗坩埚的表面结渣，并将坩埚表面吹扫干净；
（2）将填补料和矿粘合剂混合均匀制备涂覆料；
（3）将涂覆料在坩埚的内表面均匀的涂覆形成涂覆膜层；
（4）对坩埚和涂覆膜层加热，实现涂覆膜层干燥；
其中，所用的填补料为氧化锆、氧化铌、氧化钛粉末中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，所述填补料为氧化钛和氧化铌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，所述填补料为氧化钛和氧化铌的混合物，两者的质量比为1:0.02～0.08。

4.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，所述矿粘合剂为水玻璃溶液。

5.根据权利要求1或4所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，所述矿粘合剂在涂覆料中的质量占比为0.05wt%～5wt%。

6.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，加热温度≥700℃。

7.根据权利要求1或6所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，采用纯铁棒或石墨棒在坩埚内电感应加热。

8.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体熔炼用坩埚的预处理方法，其特征在于，还包括在步骤（1）中用镁砂和矿粘合剂的混合物填补坩埚的裂缝和凹坑。

9.一种烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，按量取烧结钕铁硼磁体的原料混合后放入权利要求1至7任一的预处理方法处理后的坩埚中，然后置于高频真空感应熔炼炉中熔炼，然后采用常规铸造、氢破、细磨、成型、烧结。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及烧结钕铁硼熔炼技术领域，具体涉及一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法及烧结钕铁硼的制备方法。

背景技术

[0002] 烧结钕铁硼熔炼往往采用莫来石、氧化铝等烧制的坩埚。由于烧结钕铁硼中稀土本身容易氧化，而且容易发生稀土金属与氧化铝反应生成稀土氧化物和Al，导致坩埚被刻蚀。稀土氧化物和熔炼浇铸后剩余的金属熔液会粘结或凝固在坩埚上结渣。每次熔炼前都需要对坩埚进行除渣处理，导致坩埚表面出现凹坑或者裂纹，坩埚使用次数越多，熔渣与坩埚的结合力越强，越难去除，影响生产效率和坩埚安全。另外，熔炼后钕铁硼的成分与配方相比都会不可控地增加0.01‑0.2wt.％的Al，Al能进入钕铁硼主相和晶界相内部，虽然能导致矫顽力(Hcj)升高，但是剩磁下降也很明显，造成产品性能意外波动。因此，每次熔炼前对坩埚进行预处理或者修补非常重要。

[0003] 中国专利申请CN109974456A提出了一种坩埚的修补方法，使用镁砂作为主要修补剂。但是使用镁砂仍然会出现引入镁、铝等杂质元素，导致临近批次的烧结钕铁硼磁体的磁体性能发生波动。

发明内容

[0004] 针对现有坩埚修补方法中容易引入Al等导致坩埚被刻蚀，出现凹坑或者裂纹的问题，本发明的目的在于提供一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，能有效的避免Al等引入，提高坩埚的使用寿命和清理坩埚的效率。

[0005] 本发明的另一目的还在于提供一种烧结钕铁硼的制备方法，使用上述处理后的坩埚进行烧结钕铁硼磁体的制备，不仅避免加剧磁体性能的波动，而且还使得磁体性能的波动下降，磁体的稳定性得到提升。

[0006] 本发明提供如下的技术方案：

[0007] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，包括以下步骤：

[0008] (1)清洗坩埚的表面结渣，并将坩埚表面吹扫干净；

[0009] (2)将填补料和矿粘合剂混合均匀制备涂覆料；

[0010] (3)将涂覆料在坩埚的内表面均匀的涂覆形成涂覆膜层；

[0011] (4)对坩埚和涂覆膜层加热，实现涂覆膜层干燥；

[0012] 其中，所用的填补料为氧化锆、氧化铌、氧化钛粉末中的至少一种。

[0013] 本发明的预处理方法中采用氧化铬、氧化铌或者氧化钛对坩埚表面进行预处理，避免了Al等元素引入。稀土氧化物和熔液优先凝固在涂覆层上，使得最终的炉渣与坩埚结合力大大降低，清理炉渣的困难度降低，作业效率提高，同时也提高了坩埚的使用寿命。

[0014] 作为本发明方法的优选，所述填补料为氧化钛和氧化铌中的至少一种。通过研究发现，使用氧化钛和氧化铌修补后的烧结钕铁硼磁体具有更小的性能波动性。

[0015] 作为本发明方法的优选，所述填补料为氧化钛和氧化铌的混合物，两者的质量比为1:0.02～0.08。在此范围内，两者复合具有明显的降低烧结钕铁硼磁性性能波动性的效果。

[0016] 作为本发明方法的优选，所述矿粘合剂为水玻璃溶液。

[0017] 作为本发明方法的优选，所述矿粘合剂在涂覆料中的质量占比为0.05wt％～5wt％。当水玻璃质量分数小于0.05wt％时，涂敷料过于干燥而无法粘在坩埚内壁上。而水玻璃重量比大于5wt％以后，涂敷料流动性过强，在重力作用下沿坩埚臂下流，无法实现均匀涂敷。

[0018] 作为本发明方法的优选，加热温度≥700℃。加热至涂覆层呈现烫红后即可。

[0019] 作为本发明方法的优选，采用纯铁棒或石墨棒在坩埚内电感应加热。

[0020] 作为本发明方法的优选，还包括在步骤(1)中用镁砂和矿粘合剂的混合物填补坩埚的裂缝和凹坑。由于设置在涂覆膜层的下面因此不影响涂覆层的效果，而且相对涂覆料而言更加易得。

[0021] 一种烧结钕铁硼磁体的制备方法，按量取烧结钕铁硼磁体的原料混合后放入上述的预处理方法处理后的坩埚中，然后置于高频真空感应熔炼炉中熔炼，然后采用常规铸造、氢破、细磨、成型、烧结。利用Zr、Nb和Ti的氧化物涂敷在坩埚表层，熔炼时稀土金属与其反应，将微量Zr、Nb或Ti引入的金属熔液中，可以细化微观组织和抑制晶粒长大，同时这些元素不进入主相，因此，有利于提高产品性能的稳定性。

[0022] 本发明的有益效果如下：

[0023] 本发明的坩埚的预处理方法可以有效的避免Al等引入，提高坩埚的使用寿命和清理坩埚的效率。同时采用本发明的方法烧纸的钕铁硼磁体的性能波动性下降，性能稳定性得到提升。

实施方案

[0024] 下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。

[0025] 如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。

[0026] 以下表1所示的烧结钕铁硼磁体用原料进行烧结钕铁硼磁体的制备说明。

[0027] 实施例1

[0028] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，包括以下步骤：

[0029] (1)清洗坩埚的表面结渣，并将坩埚表面吹扫干净；

[0030] (2)将填补料氧化锆粉末和水玻璃溶液混合均匀制备涂覆料，水玻璃溶液占比为0.05wt％；

[0031] (3)将涂覆料在坩埚的内表面均匀的涂覆形成涂覆膜层；

[0032] (4)将石墨棒在坩埚内电感应加热烘烤，保持加热温度700℃烘烤3h，实现涂覆膜层干燥，完成坩埚的预处理。

[0033] 实施例2

[0034] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中填补料为氧化钛粉末。

[0035] 实施例3

[0036] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中填补料为氧化铌粉末。

[0037] 实施例4

[0038] 一种烧结钕铁硼的制备方法，包括以下步骤：

[0039] (1)按下表1中的量取烧结钕铁硼磁体的各原料混合后放入实施例1预处理后的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中1500℃精炼5min；

[0040] (2)调节加热功率实现降温至熔液温度达到目标温度1420℃时，使用单辊急冷法进行铸造，得到甩带片；

[0041] (3)室温下将甩带片放入氢破用炉内通入纯度为99.5％的氢气吸氢2h后，边抽真空边升温，在500℃的温度下抽真空2小时，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末；

[0042] (4)在氧含量100ppm以下的氮气下气流磨处理步骤(3)得到的粉末得到细粉，添加0.10wt％的辛酸甲酯到细粉中，再用V型混料机充分混合；

[0043] (5)在1.8T的取向磁场的压机中成型后，放入烧结炉进行烧结和时效。

[0044] 实施例5

[0045] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例4的不同之处在于，步骤(1)中所用坩埚为实施例2预处理后的坩埚。

[0046] 实施例6

[0047] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例4的不同之处在于，步骤(1)中所用坩埚为实施例3预处理后的坩埚。

[0048] 上述实施例4～6制备的烧结钕铁硼磁体的原料见下表1所示。

[0049] 表1.实施例4～6制备的烧结钕铁硼磁体的原料

[0050]

[0051] 对实施例4、5、6制备的烧结钕铁硼磁体性能此测试，包括使用ICP‑OES测试烧结体的成分，利用中国计量院的NIM‑62000稀土永磁无损测量系统进行磁性能检测，每种坩埚涂敷料进行连续生产5炉，最终性能取平均值，结果见表2所示。

[0052] 表2实施例4～6制备的烧结钕铁硼磁体的成分和磁性能检测

[0053]

[0054] 其中对比例1为使用镁砂和0.05wt％的水玻璃溶液制备涂覆料后参照实施例1的方法预处理坩埚后，参照实施例4的方法制备烧结钕铁硼磁体。

[0055] 从上表2中可以看出，采用本申请的方法制备的烧结钕铁硼磁体中会相应的引入微量的Zr、Ti或Nb,磁性能如Br、Hcj等与对比例1相比没有明显的提升，但是对应的标准差出现明显的下降，表明制备的烧结钕铁硼磁体与对比例1相比，不仅没有出现相应程度的性能波动，而且波动幅度大幅下降，性能稳定性明显提高。同时三者中就稳定性提升而言，以氧化钛的使用效果最佳。

[0056] 实施例7

[0057] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中水玻璃溶液的质量占比为5wt％。

[0058] 实施例8

[0059] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，与实施例2的不同之处在于，步骤(2)中水玻璃溶液的质量占比为5wt％。

[0060] 实施例9

[0061] 一种烧结钕铁硼熔炼用坩埚的预处理方法，与实施例3的不同之处在于，步骤(2)中水玻璃溶液的质量占比为5wt％。

[0062] 实施例10

[0063] 一种烧结钕铁硼的制备方法，包括以下步骤：

[0064] (1)按下表1中的量取烧结钕铁硼磁体的各原料混合后放入实施例1预处理后的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中1500℃精炼5min；

[0065] (2)调节加热功率实现降温至熔液温度达到目标温度1400℃时，使用单辊急冷法进行铸造，得到甩带片；

[0066] (3)室温下将甩带片放入氢破用炉内通入纯度为99.5％的氢气吸氢2h后，边抽真空边升温，在500℃的温度下抽真空2小时，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末；

[0067] (4)在氧含量100ppm以下的氮气下气流磨处理步骤(3)得到的粉末得到细粉，添加0.10wt％的辛酸甲酯到细粉中，再用V型混料机充分混合；

[0068] (5)在1.8T的取向磁场的压机中成型后，放入烧结炉进行烧结和时效。

[0069] 实施例11

[0070] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例10的不同之处在于，步骤(1)中采用实施例8预处理后的坩埚。

[0071] 实施例12

[0072] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例11的不同之处在于，步骤(1)中采用实施例9预处理后的坩埚。

[0073] 上述实施例10～12制备的烧结钕铁硼磁体的原料见下表3所示。

[0074] 表3.实施例10～12制备的烧结钕铁硼磁体的原料

[0075]

[0076] 对实施例10、11、12制备的烧结钕铁硼磁体性能此测试，包括使用ICP‑OES测试烧结体的成分，利用中国计量院的NIM‑62000稀土永磁无损测量系统进行磁性能检测，每种坩埚涂敷料进行连续生产5炉，最终性能取平均值，结果见表4所示。

[0077] 其中对比例2为使用镁砂和5wt％的水玻璃溶液制备涂覆料后参照实施例7的方法预处理坩埚后，参照实施例10的方法制备烧结钕铁硼磁体。

[0078] 从下表4中可以看出，即使改变烧结钕铁硼磁体的原料组分，采用本申请的方法制备的烧结钕铁硼磁体与对比例2相比，仍然不仅没有出现相应程度的性能波动，而且波动幅度大幅下降，性能稳定性明显提高。同时三者中就稳定性提升而言，以氧化钛的使用效果最佳。

[0079] 表4实施例10～12制备的烧结钕铁硼磁体的成分和磁性能检测

[0080]

[0081] 实施例13

[0082] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.01得到的混合物。

[0083] 实施例14

[0084] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.02得到的混合物。

[0085] 实施例15

[0086] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.06得到的混合物。

[0087] 实施例16

[0088] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.08得到的混合物。

[0089] 实施例17

[0090] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.1得到的混合物。

[0091] 实施例18

[0092] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:0.5得到的混合物。

[0093] 实施例19

[0094] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:1得到的混合物。

[0095] 实施例20

[0096] 一种烧结钕铁硼的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤(1)中所用的坩埚按照实施例2的方法预处理得到，其中填补料为氧化钛和氧化铌按质量比1:2得到的混合物。

[0097] 对上述实施例13～20制备得到的钕铁硼磁体的磁性能进行检测，结果如表5所示。

[0098] 表5.实施例13～20的磁性能检测结果

[0099]

[0100] 从上表5中可以看出，复配氧化钛和氧化铌使用也可以达到降低性能波动，提升性能稳定性的效果，并且整体上介于单独使用氧化钛和氧化铌之间。但是当氧化钛和氧化铌的复配使用比为1:0.02～0.08的范围内时，如实施例14～16所示，可以进一步提升Hcj的稳定性。