CN116741484A - 一种钐铁合金、钐铁氮永磁材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钐铁合金、钐铁氮永磁材料及其制备方法和应用。该钐铁合金的制备方法包括如下步骤：将Sm2O3、Fe和Ca经过还原扩散反应和破碎处理，即可；其中，Sm2O3的平均粒度D50为0.5～4μm；Fe的平均粒度D50为50～150μm；Fe的孔隙率为10％～40％。本发明的制备方法中，采用大粒度铁粉，成本低，且制得的钐铁氮永磁材料杂质含量低，磁性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种钐铁合金、钐铁氮永磁材料及其制备方法和应用。
背景技术
铁氮基稀土永磁材料具有媲美钐钴的温度稳定性，由钐、铁两种元素构成的主成分决定了其制造成本较低，原材料价格波动极小使得其将成为下游应用领域中成本稳定可控永磁体的理想选择。铁氮基稀土永磁材料理论磁性能优异，基于在稀土-过渡金属化合物中氮的间隙原子效应，其居里温度较钕铁硼材料高100℃以上，近年来已经发展成为稀土永磁领域的重要研究热点。由于Sm2Fe17N3磁粉在晶粒尺寸不大于单畴粒子时才能表现出高的矫顽力，为了经济高效地获得细小的晶粒组织，业内通常采用熔体快淬法，氢化歧化法，机械合金化法(CN1202537C)，速凝铸造法(CN106312077B)或者还原扩散法(CN1424165A)，其中还原扩散法由于装备简单，原材料成本低，工艺条件易于实施等优点得到了的研究人员的关注。
还原扩散法制备钐铁氮磁粉的过程中，为了使扩散反应更加完全同时获得小粒径的产物，往往采用减小原材料铁粉的粒度的方式促进还原扩散过程。受限于原料混合的均匀性，还原扩散过程难以避免的会有部分的铁粉剩余，细小软磁铁粉的残留在产物中往往难以进行有效的分离，使磁粉的整体性能下降。同时更细小的铁粉易于发生氧化造成合金粉末的性能降低，且细小的铁粉尤其是纳米级的铁粉是普通铁粉的价格的数倍，使用细小铁粉原材料使制造的成本上升。
因此，亟需提供一种高效的、低成本的钐铁合金、钐铁氮永磁材料的制备方法，且制得的钐铁氮永磁杂质含量低，磁性能优异。
发明内容
本发明为了解决现有技术钐铁氮永磁体的制备方法中，细小铁粉价格昂贵且易于氧化，同时，剩余细小铁粉难以分离，从而恶化磁性能的缺陷，而提供了一种钐铁合金、钐铁氮永磁体材料及其制备方法和应用。本发明的制备方法中，采用大粒度铁粉，成本低，且制得的钐铁氮永磁材料杂质含量低，磁性能优异。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：一种钐铁合金的制备方法，其包括如下步骤：将Sm2O3、Fe和Ca经过还原扩散反应和破碎处理，即可；
其中，所述Sm2O3的平均粒度D50为0.5～4μm；
所述Fe的平均粒度D50为50～150μm；所述Fe的孔隙率为10％～40％。
本发明中，所述Sm2O3可为本领域常规的Sm2O3粉末。所述Sm2O3的平均粒度D50优选为1～2μm。
所述Fe的平均粒度D50优选为80～120μm。
所述Fe的孔隙率优选为25～40％。孔隙率是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下(一般是指无外力作用的状态下)总体积的百分比。
所述Fe一般是指具有多孔结构的铁粉，优选为多孔铁粉或泡沫铁粉。所述多孔铁粉和所述泡沫铁粉的商购来源可为本领域常规，例如世佳微尔科技有限公司。
所述Ca可为本领域常规，例如本领域常规市售可得的金属钙。所述金属钙的物理形态可为本领域常规，例如金属钙颗粒。所述金属钙颗粒的粒径可为本领域常规，例如1～2mm。
本发明中，所述Sm2O3、所述Fe和所述Ca可按照Sm2O3+17Fe+3Ca＝Sm2Fe17+3CaO的反应方程式确定物料配比。
其中，为保证氧化钐的充分还原，金属Ca一般按照方程式所确定的理论量的1.05～1.5倍进行配料(过量5％～50％)，同时考虑到高温下还原扩散反应过程中金属Sm的挥发，Sm2O3一般按照上述方程式所确定的理论量的1.05-1.3倍进行配料(过量5％～30％)。
优选地，所述Sm2O3和所述Fe的摩尔比为1：(13～17)，例如1：16.2。
优选地，所述Sm2O3和所述Ca的摩尔比为1：(2～5)，例如1：2.4，1：3或1：4.3。
本发明中，所述还原扩散反应可为本领域常规，一般可包括还原过程和扩散过程；所述还原过程和所述扩散过程可独立地为将Sm2O3、Fe和Ca置于真空热处理炉中，温度由室温升高至反应温度后，并在所述反应温度下保持一段时间的过程。
本发明中，所述还原扩散反应中，所述还原过程和所述扩散过程的反应温度和反应时间可为相同或不同。
例如，当所述还原过程和所述扩散过程的反应温度相同时，所述还原过程和所述扩散过程的反应温度独立地为1050～1180℃，例如1120℃或1140℃；所述还原过程和所述扩散过程的反应时间独立地为2～13h，例如5h、6h、8h、9h或10h。
再例如，当所述还原过程和所述扩散过程的反应温度不同时，所述还原过程的反应温度为850～950℃，优选为900℃，所述还原过程的反应时间为1～5h，例如2h或3h；所述扩散过程的反应温度为1050～1180℃，例如1100℃、1120℃、1140℃、1150℃或1160℃，所述扩散过程的反应时间为2～10h，例如4h、6h或8h。
本发明中，所述还原扩散反应更优选为按照下述步骤进行：
其中，还原过程为将混合物料A在温度为850～950℃的条件下保持1～5h，使Sm2O3充分还原，得到混合物料B；所述混合物料A为Sm2O3、Fe和Ca；
扩散过程为将所述混合物料B在1050～1180℃的条件下保持2～10h，使金属Sm向Fe粉内部扩散，并形成钐铁合金。
本发明中，所述钐铁合金一般是指Sm2Fe17合金。
本发明中，所述还原扩散反应更优选为在惰性气体保护下进行。
其中，所述惰性气体可为本领域常规的惰性气体，例如氩气。一般地，可在混合物料A由室温升高至还原过程的反应温度前，保持真空炉中的真空度<0.1Pa，到达还原过程的反应温度后，向真空热处理炉中充入高纯氩气。
本发明中，所述破碎处理可包括粗破碎、气流粉碎和氢破碎。
其中，在所述还原扩散反应完成后，产物为Sm2Fe17、CaO和Ca等组分的混合物，且这些组分混合黏连、处于结块状态，粗破碎可以减小尺度，提高后续氢破碎的效率。
所述粗破碎可为本领域常规，一般为将还原扩散反应后得到的钐铁合金进行机械破碎，例如鄂式破碎或盘磨破碎。所述粗破碎后，所述钐铁合金的平均粒径D50一般<2mm。
其中，所述气流粉碎可为本领域常规，一般为采用气流磨对粗破碎后的钐铁合金进行破碎与分选，使反应后结块的产物破碎分散。
所述气流粉碎后，所述钐铁合金的平均粒径D50可为0.5～25μm。
所述气流粉碎可使未完全反应的大颗粒铁粉(>25μm)与产物分离，得到不含铁粉的混合产物。
其中，所述氢破碎可为本领域常规，一般是指采用H2进行破碎。
所述氢破碎可在真空氢破炉中进行。
所述氢破碎可在500～900mbar H2气体的气氛中进行。
所述氢破碎可按照下述工艺进行：将经气流粉碎后的钐铁合金在150～250℃吸氢2～5h，并在250～350℃抽真空进行脱氢，即可。
所述氢破碎可使混合产物中的Sm2Fe17合金发生吸氢破碎，并使附着在产物表面的剩余的金属Ca层转化为CaH2，粉化剥落。
本发明提供的技术方案之二为：一种钐铁合金，其采用如前所述的制备方法制得。
本发明中，所述钐铁合金优选为粉末状。
本发明中，所述钐铁合金的平均粒径D50优选为0.2～4μm，例如1.7μm、1.8μm、2.1μm、2.3μm或2.5μm。
本发明提供的技术方案之三为：一种如前所述的钐铁合金在制备钐铁氮永磁材料中的应用。
本发明提供的技术方案之四为：一种钐铁氮永磁材料的制备方法，其包括如下步骤：将如前所述的钐铁合金经氮化处理，即可。
本发明中，所述氮化处理的工艺可为本领域常规的氮化处理的工艺。
其中，所述氮化处理的温度可为本领域常规，例如450～550℃，例如480℃、500℃或520℃。
所述氮化处理的压力可为本领域常规，例如0.09MPa-1.5MPa，例如0.2MPa、0.5MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.2MPa或1.5MPa。
所述氮化处理的时间可为本领域常规，优选为4～20h，例如5h、6h、10h、12h或15h。再例如在0.09MPa-1.5MPa的条件下，氮化5～20h。
所述氮化处理的介质可为本领域常规，例如N2或NH3，再例如N2+H2的混合气体、N2+NH3的混合气体、NH3+H2的混合气体或N2+NH3+H2的混合气体。
本发明中，所述氮化过程中，Sm2Fe17合金氮化形成Sm2Fe17N3化合物。
本发明中，在所述氮化处理后，一般还包括水洗，干燥的步骤。
其中，所述水洗的工艺可为本领域常规，用于去除混合产物中的CaO、Ca、CaH2等杂质。
所述水洗采用的水洗溶液可为本领域常规，例如水。优选地，可在所述水洗溶液中加入少量弱酸，保持所述水洗溶液的pH≥6。所述弱酸可为本领域常规地弱酸，例如醋酸。
所述水洗后，还可包括脱水处理的步骤。所述脱水处理的溶剂可为本领域常规，例如有机溶剂。所述有机溶剂可为酒精或丙酮。
其中，所述干燥的工艺可为本领域常规，例如真空干燥。
本发明中，优选地，在所述干燥后，还包括气流分散与分级的步骤。使干燥结块的产物破碎分散，得到粒径适当的钐铁氮永磁材料。
其中，所述气流分散与分级的工艺可采用气流磨。
所述气流磨采用的气体可为本领域常规的惰性气体。所述惰性气体可为氦气、氮气或氩气。
优选地，在所述气流分散与分级的过程中，同时对产物进行抗氧化和分散处理。
所述抗氧化处理可通过在气流磨过程中添加有机抗氧化剂进行。所述有机抗氧化剂的添加量优选为0.2～2.5％，例如0.5％。
所述分散处理可通过在气流磨过程中添加分散剂进行。所述分散剂的添加量优选为0.2～2.5％，例如0.5％。
优选地，所述有机抗氧化剂和所述分散剂的添加量之和为0.8～4.0％，例如1％或1.5％。
本发明提供的技术方案之五为：一种钐铁氮永磁材料，其由如前所述的钐铁氮永磁材料的制备方法制得。
本发明中，所述钐铁氮永磁材料的平均粒径D50可为0.2～4μm，例如1.7μm、1.8μm、2.1μm、2.3μm或2.5μm。
本发明提供的技术方案之六为：一种如前所述的钐铁氮永磁材料作为电磁元件的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明中采用大粒度的多孔铁粉，与细粒度的氧化钐粉末相互配合，还原过程中，经过充分混合后，形成氧化钐粉末包裹多孔铁粉的物料堆积状态，扩散过程中，金属钐通过多孔铁粉的空隙向铁粉内部充分扩散，形成Sm2Fe17合金，并使发生扩散反应的多孔铁粉自发破碎成小颗粒Sm2Fe17合金，而未发生反应的铁粉则保留原来的大颗粒形态，为后续气流分选去除多余的铁粉提供了可能。
(2)本发明可使用惰性气体气流磨对还原扩散后的粗破碎产物进行进一步的破碎和分选，使产物中未发生还原扩散反应的剩余大颗粒铁粉从产物中分离，得到含铁杂质极少的产物，避免了最终磁体出现α-Fe软磁相，保证了磁粉具有高的矫顽力。
(3)本发明可在第一次气流磨分选后对还原扩散产物进行氢破碎处理，使产物中粒度为4～25μm的较大颗粒Sm2Fe17产物进一步吸氢破碎为0.2～4μm的细小Sm2Fe17合金粉。细小的合金粉末有利于提高后续的氮化效率和氮化程度，同时有具有高的矫顽力。
(4)本发明可采用先对还原扩散产物进行氮化，使混合产物中的Sm2Fe17氮化形成Sm2Fe17N3化合物，然后再进行产物水洗除杂，避免了先水洗后氮化的传统方式中造成的Sm2Fe17合金的水洗腐蚀和氧化，氮化后形成的Sm2Fe17N3化合物具有很高的常温稳定性，不易氧化及腐蚀，方便对混合产物进行充分的水洗除杂，最终产物的Ca、O含量低，磁性能高。
附图说明
图1为实施例1中细粒度氧化钐原料的SEM图。
图2为实施例1中多孔铁粉原料的SEM图。
图3为实施例1中大颗粒多孔铁粉被细粒度氧化钐还原后形成的金属钐渗透包裹的SEM图。
图4为实施例1中还原扩散后混合产物的SEM图。
图5为实施例1中还原扩散后混合产物粒度分布图。
图6为实施例1中气流破碎和分选除铁后的还原扩散混合物粒度分布图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中，多孔铁粉购自世佳微尔科技有限公司；球形铁粉是指形状为致密球形的铁粉(其密度为7.8g/cm3)，购自中冶鑫盾公司。
实施例1
实施例1中钐铁氮磁粉的制备工艺过程为：配料-还原扩散-产物粗破碎-产物气流分选-氢破碎-氮化-杂质洗涤-产物干燥-气流分散与分级-成品磁粉。
具体步骤如下：
(1)使用粒度为50μm(D50)的多孔铁粉作为还原扩散反应的原材料，多孔铁粉的孔隙率为10％。多孔铁粉孔隙率高，反应活性高，可使反应充分快速进行，反应或易破碎。孔隙率是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下(一般是指无外力作用的状态下)总体积的百分比。
(2)使用氧化钐粉末为原材料，其粒度为0.5μm(D50)。
(3)按照表1中各组分的摩尔比进行配料：具体地，物料配比按照Sm2O3+17Fe+3Ca＝Sm2Fe17+3CaO的反应方程式确定，为保证氧化钐的充分还原，金属Ca按照方程式所确定的理论量的1.1倍进行配料(过量10％)，同时考虑到高温下还原扩散反应过程中金属Sm的挥发，Sm2O3按照上述方程式所确定的理论量的1.05倍进行配料(过量5％)，配料后将原料置于混料机中进行充分混合。
表1
(4)还原扩散：
还原过程：将充分混合的原料置于真空热处理炉中升温，温度由室温升高到还原处理温度的过程中保持真空炉中的真空度<0.1Pa。当物料升温至还原温度后向炉体中充入高纯氩气，氩气压力为600mbar，将物料在950℃保温2小时进行还原处理，使金属钙熔化并将Sm2O3还原为金属钐。
扩散过程：还原处理后使物料继续升温至1155℃保温6小时进行扩散处理，扩散处理气氛氩气压力为900mbar，使金属Sm向多孔铁粉内部扩散并形成Sm2Fe17合金并自发破碎成2～25μm的合金粉末。
(5)粗破碎：将还原扩散后的产物进行机械式粗破碎，使产物粒度<2mm，粗破碎可以使用鄂式破碎或盘磨破碎等方式。
(6)气流粉碎：将粗破碎后的粉末使用气流磨进行进一步破碎与分选，使反应后结块的产物破碎分散，分选得到粒度为0.5～25μm的混合产物，并使未完全反应的大颗粒铁粉(>25μm)与产物分离，得到不含铁粉的混合产物。
(7)氢破碎：将气流磨后的粉末置于真空氢破炉中进行氢破碎，将炉体抽真空后充入800mbar H2气体，升温至150℃吸氢2h，并在300℃抽真空(真空度<0.1Pa)进行脱氢，使混合产物中的Sm2Fe17合金发生吸氢破碎，并使附着在产物表面的剩余的金属Ca层转化为CaH2，粉化剥落。
(8)氮化：将氢破碎后的产物在450℃，压力在1.5MPa的范围内进行氮化，氮化的介质可N2，氮化时间为20h，使混合产物中的Sm2Fe17合金氮化形成Sm2Fe17N3化合物。
(9)水洗：将氮化后的产物进行水洗，以去除混合产物中的CaO、Ca、CaH2等杂质，水洗过程也可以添加少量的醋酸等弱酸，保持水洗溶液pH≥6，水洗后使用酒精对水洗后的产物进行脱水处理。
(10)将充分洗涤、脱水后的产物进行真空干燥。
(11)将真空干燥后的粉末进行氮气或氩气气流磨，使干燥结块的产物破碎分散，得到粒径(D50)为2.5μm左右Sm2Fe17N3磁粉，磨粉过程中可以添加有机抗氧化剂及分散剂对磁粉进行抗氧化和分散处理，添加剂的添加量为1.0％。
实施例2～4和对比例1～5
除表1和表2中所列的工艺条件，其他均同实施例1。
表2
效果实施例
1.材料的SEM观察、粒度分布
图1、图2、图3和图4分别为实施例1中细粒度氧化钐原料、多孔铁粉原料、大颗粒多孔铁粉被细粒度氧化钐还原后形成的金属钐渗透包裹状态，以及，还原扩散的混合产物的SEM图。
由图1～图4可知，大粒度的多孔铁粉，与细粒度的氧化钐原料相互配合，还原扩散过程中，经过充分混合后，形成氧化钐粉末包裹多孔铁粉的物料堆积状态，还原扩散过程中被还原出来的金属钐充分包裹铁粉颗粒，并通过多孔铁粉的空隙向铁粉内部快速充分地扩散，形成Sm2Fe17合金，最终自发破碎为钐铁合金粉末，而反应不完全的铁粉颗粒则无法充分自发破碎，最终以大颗粒形式存在于混合产物中。
图5为实施例1中还原扩散后混合产物的粒度分布图，图6为实施例1中气流破碎和分选除铁后的还原扩散混合物粒度分布图。由图可知，通过气流破碎和分选后，混合产物中未反应完全的大颗粒残余铁粉被完全去除。
2.对上述实施例和对比例制得的钐铁氮永磁材料进行成分测定，结果表明，Sm2Fe17合金材料中，除去还原扩散过程中不可避免的钐挥发(设计为5％)及杂质含量不同外，其余成分均接近Sm2Fe17的化学计量比，在后续气流磨、氢破碎和氮化过程中，除了Fe杂质，氧杂质外，其他组分的含量未发生变化，在水洗后混合产物中的Ca、CaO等组分被去除，得到较纯的Sm2Fe17N3粉末(实施例1～5中Sm2Fe17N3粉末的纯度>98％)。
3.对上述实施例和对比例制得的钐铁氮永磁材料进行性能测试，测试结果如下表3：
其中，磁性能的检测方法使用振动样品磁强计(VSM)测量，设备型号为LakeShore7411。
粒度测试采用激光粒度仪进行检测，设备型号为Malvern Mastersizer2000。
成分检测使用X射线荧光光谱仪进行检测，设备型号为Panalytical Axios max。
氧含量检测使用氧氮分析仪测量，设备型号为Horiba EMGA-620W。
α-Fe检测使用X射线衍射仪进行检测，设备型号为Bruker D8DISCOVER。
表3
由上述测试结果可见：
实施例1～5：制得的Sm2Fe17N3磁粉性能优异，Br≥13.5kGs，Hcj≥14.8kOe，BHmax≥38MGOe；α-Fe含量≤0.56wt％，氧含量≤0.78wt％，残余Ca含量≤0.03wt％；可见，平均粒度D50为50～150μm、孔隙率为10％-40％的多孔铁粉，以及，平均粒度D50为0.5～4μm的Sm2O3，能够有效降低Sm2Fe17N3磁粉中的杂质含量，并提高磁性能；
同时，与实施例4相比，实施例5在配料时多孔铁粉的摩尔比略高，但是，由于多孔铁粉的平均粒度D50和孔隙率均在本申请请求保护的范围内，即使多孔铁粉的摩尔比“过量”，也可以实现残留的过量铁粉与产物的完全分离。
对比例1：和实施例1～5相比，多孔铁粉的平均粒度D50小于50μm，无法很好的利用粒度差异在气流磨阶段对残余的铁粉进行分离除杂，最终磁粉中α-Fe含量高，磁性能较差，特别是Hcj和BHmax，明显不如实施例1～5；
对比例2：和实施例1～5相比，多孔铁粉的平均粒度D50大于150μm，导致细粒度氧化钐无法完全包裹颗粒过大的铁粉，且多孔铁粉的孔隙率小于25％，使还原后的金属钐向铁粉内部渗透不足，反应后产物存在未完全形成Sm2Fe17合金的小粒度α-Fe核心，造成铁含量较高，磁性能较差，特别是Hcj和BHmax，明显不如实施例1～5；
对比例3：和实施例1～5相比，采用球形铁粉，制得的Sm2Fe17N3磁粉中α-Fe杂质含量明显较高，磁性能较差，特别是Hcj和BHmax，明显不如实施例1～5；
对比例4：和实施例1～5相比，多孔铁粉的孔隙率大于40％，造成过多的钐元素填充在孔隙中，使得参与Sm2Fe17合成反应的钐含量不足，导致制得的Sm2Fe17N3磁粉的剩磁和矫顽力均明显低于实施例1～5；
对比例5：和实施例1～5相比，氧化钐粉末的平均粒度D50为10μm，不在0.5～4μm范围内，还原反应不完全，没有足够的金属钐参与Sm2Fe17的合成反应，且氧化钐粒度大，无法对原料铁粉形成良好的包裹形态，使金属钐向铁粉内部的扩散不充分，导致制得的Sm2Fe17N3磁粉的剩磁和矫顽力均明显低于实施例1～5。
对比例6：和实施例1～5相比，多孔铁粉的平均粒度D50小于50μm，无法很好的利用粒度差异在气流磨阶段对残余的铁粉进行分离除杂；同时，与对比例1相比，对比例6的配料中铁粉含量更高，导致制得的Sm2Fe17N3磁粉中残余α-Fe含量也更高；且磁性能较差，特别是Hcj和BHmax，远不如实施例1～5。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钐铁合金的制备方法，其特征在于，所述钐铁合金的制备方法包括如下步骤：将Sm2O3、Fe和Ca经过还原扩散反应和破碎处理，即可；
其中，所述Sm2O3的平均粒度D50为0.5～4μm；
所述Fe的平均粒度D50为50～150μm；所述Fe的孔隙率为10％～40％。
2.如权利要求1所述的钐铁合金的制备方法，其特征在于，所述Sm2O3的平均粒度D50为1～2μm；
和/或，所述Fe为多孔铁粉或泡沫铁粉；所述Fe的平均粒度D50优选为80～120μm；所述Fe的孔隙率优选为25～40％；
和/或，所述Ca为金属钙；所述金属钙的物理形态优选为金属钙颗粒；所述金属钙颗粒的粒径优选为1～2mm；
和/或，所述Sm2O3、所述Fe和所述Ca按照Sm2O3+17Fe+3Ca＝Sm2Fe17+3CaO的反应方程式确定物料配比；
其中，所述Ca按照所述反应方程式所确定的理论量的1.05～1.5倍进行配料；所述Sm2O3按照所述反应方程式所确定的理论量的1.05-1.3倍进行配料；
优选地，所述Sm2O3和所述Fe的摩尔比为1：(13～17)，例如1：16.2；
优选地，所述Sm2O3和所述Ca的摩尔比为1：(2～5)，例如1：2.4，1：3或1：4.3。
3.如权利要求1所述的钐铁合金的制备方法，其特征在于，所述还原扩散反应包括还原过程和扩散过程；
优选地，所述还原扩散反应中，所述还原过程和所述扩散过程的反应温度和反应时间相同或不同；
当所述还原过程和所述扩散过程的反应温度相同时，所述还原过程和所述扩散过程的反应温度独立地为1050～1180℃，例如1120℃或1140℃；所述还原过程和所述扩散过程的反应时间独立地为2～13h，例如5h、6h、8h、9h或10h；
当所述还原过程和所述扩散过程的反应温度不同时，所述还原过程的反应温度为850～950℃，优选为900℃，所述还原过程的反应时间为1～5h，例如2h或3h；所述扩散过程的反应温度为1050～1180℃，例如1100℃、1120℃、1140℃、1150℃或1160℃，所述扩散过程的反应时间为2～10h，例如4h、6h或8h；
和/或，所述还原扩散反应按照下述步骤进行：还原过程为将混合物料A在温度为850～950℃的条件下保持1～5h，使Sm2O3充分还原，得到混合物料B；所述混合物料A为Sm2O3、Fe和Ca；扩散过程为将所述混合物料B在1050～1180℃的条件下保持2～10h，使金属Sm向Fe粉内部扩散，并形成钐铁合金；
和/或，所述还原扩散反应为在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氩气。
4.如权利要求1所述的钐铁合金的制备方法，其特征在于，所述破碎处理包括粗破碎、气流粉碎和氢破碎；
其中，所述粗破碎优选为鄂式破碎或盘磨破碎；所述粗破碎后，所述钐铁合金的平均粒径D50优选为<2mm；
其中，所述气流粉碎优选为采用气流磨对粗破碎后的钐铁合金进行破碎与分选，使反应后结块的产物破碎分散；所述气流粉碎后，所述钐铁合金的平均粒径D50优选为0.5～25μm；
其中，所述氢破碎优选在真空氢破炉中进行；
所述氢破碎优选在500～900mbar H2气体的气氛中进行；
优选地，所述氢破碎按照下述工艺进行：将经气流粉碎后的钐铁合金在150～250℃吸氢2～5h，并在250～350℃抽真空进行脱氢，即可。
5.一种钐铁合金，其特征在于，所述钐铁合金采用如权利要求1～4中任一项所述的钐铁合金的制备方法制得；
所述钐铁合金优选为粉末状；
所述钐铁合金的平均粒径D50优选为0.2～4μm，例如1.7μm、1.8μm、2.1μm、2.3μm或2.5μm。
6.一种如权利要求5所述的钐铁合金在制备钐铁氮永磁材料中的应用。
7.一种钐铁氮永磁材料的制备方法，其其特征在于，所述钐铁氮永磁材料的制备方法包括如下步骤：将如如权利要求5所述的钐铁合金经氮化处理，即可。
8.如权利要求7所述的钐铁氮永磁材料的制备方法，其特征在于，所述氮化处理的温度为450～550℃，例如480℃、500℃或520℃；
和/或，所述氮化处理的压力为0.09MPa-1.5MPa，例如0.2MPa、0.5MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.2MPa或1.5MPa；
和/或，所述氮化处理的时间为4～20h，例如5h、6h、10h、12h或15h；
和/或，所述氮化处理的介质为N2、NH3、N2+H2的混合气体、N2+NH3的混合气体、NH3+H2的混合气体，或者，N2+NH3+H2的混合气体；
和/或，在所述氮化处理后，还包括水洗，干燥的步骤；
其中，所述水洗采用的水洗溶液优选为水；所述水洗后，还包括脱水处理的步骤；所述脱水处理的溶剂为有机溶剂；所述有机溶剂优选为酒精或丙酮；
其中，所述干燥的工艺优选为真空干燥；优选地，在所述干燥后，还包括气流分散与分级的步骤；所述气流分散与分级的工艺优选采用气流磨；
更优选地，在所述气流分散与分级的过程中，同时对产物进行抗氧化和分散处理；
所述抗氧化处理优选通过在气流磨过程中添加有机抗氧化剂进行；所述有机抗氧化剂的添加量优选为0.2～2.5％，例如0.5％；
所述分散处理优选通过在气流磨过程中添加分散剂进行；所述分散剂的添加量优选为0.2～2.5％，例如0.5％；
优选地，所述有机抗氧化剂和所述分散剂的添加量之和为0.8～4.0％，例如1％或1.5％。
9.一种钐铁氮永磁材料，其特征在于，所述钐铁氮永磁材料采用如权利要求7或8所述的钐铁氮永磁材料的制备方法制得；
所述钐铁氮永磁材料的平均粒径D50优选为0.2～4μm，例如1.7μm、1.8μm、2.1μm、2.3μm或2.5μm。
10.一种如权利要求9所述的钐铁氮永磁材料作为电磁元件的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117245088A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-19 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种助剂辅助制备钐铁和钐铁氮的方法 |
| CN118478014A (zh) * | 2024-07-16 | 2024-08-13 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种基于化学沉淀制备高性能钐铁氮磁粉的方法 |
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2022
- 2022-03-04 CN CN202210232108.8A patent/CN116741484A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 366300 new industrial zone, Changting Economic Development Zone, Longyan City, Fujian Province Applicant after: Fujian Jinlong Rare Earth Co.,Ltd. Address before: 366300 new industrial zone, Changting Economic Development Zone, Longyan City, Fujian Province Applicant before: FUJIAN CHANGTING GOLDEN DRAGON RARE-EARTH Co.,Ltd. |