钕铁硼磁体材料、原料组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及其制备方法和应用。该钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：第一组分：LR，LR包括Nd；Ho，0～10mas％、且不为0；C，0.12～0.45mas％；Cu，0.12～0.6mas％；Ga，0～0.42mas％，且不为0；Co，0～0.5mas％；Al，0～0.5mas％；X，0.05～0.45mas％；B，0.9～1.05mas％；余量为Fe；第一组分不包括除Ho外的其他重稀土元素；第二组分：Dy和/或Tb，0.2～1mas％。该钕铁硼磁体材料晶界连续性好，具有高剩磁、高矫顽力和良好的高温性能，且具有良好的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
钕铁硼磁体材料、原料组合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
Nd-Fe-B永磁材料以Nd2Fel4B化合物为基体，具有磁性能高、热膨胀系数小、易加工和价格低等优点，自问世以来，以平均每年20-30％的速度增长，成为应用最广泛的永磁材料。按制备方法，Nd-Fe-B永磁体可分为烧结、粘结和热压三种，其中烧结磁体占总产量的80％以上，应用最广泛。随着制备工艺和磁体成分的不断优化，烧结Nd-Fe-B磁体的最大磁能积已接近理论值。随着近年来风力发电、混合动力汽车和变频空调等新兴行业的蓬勃发展对高性能Nd-Fe-B磁体的需求越来越大，同时，这些高温领域的应用也对烧结Nd-Fe-B磁体的高温性能提出了更高的要求。现有技术中，在制作耐热、耐蚀型烧结Nd-Fe-B磁体时，Co是用得最多而且最有效的元素。这是因为添加Co能够降低磁感可逆温度系数温度系数，有效提高居里温度，并且可以提高NdFeB磁体抗腐蚀性能。但是，Co的加入容易造成矫顽力下降，并且Co的成本较高。Al元素能在烧结过程中降低主相与周围液相的浸润角，通过改善主相与富Nd相之间的微结构而提高矫顽力，因此，现有技术中也通常通过Al的添加来补偿Co添加造成的矫顽力降低。然而Al的过量加入会恶化剩磁和居里温度。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的钕铁硼磁体通过添加Co来提高居里温度和抗腐蚀性能、而Co又容易造成矫顽力急剧下降以及价格昂贵的缺陷以及Al的过量加入恶化剩磁和居里温度的缺陷，从而提供了一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及其制备方法和应用。本专利技术的钕铁硼磁体材料晶界连续性好，具有高剩磁、高矫顽力和良好的高温性能，且具有良好的耐腐蚀性。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其包含第一组分和第二组分，所述第一组分为熔炼时添加的元素，所述第二组分为晶界扩散时添加的元素；所述第一组分包括：轻稀土元素LR，所述LR包括Nd；Ho，0～10mas％、且不为0；C，0.12～0.45mas％；Cu，0.12～0.6mas％；Ga，0～0.42mas％，且不为0；Co，0～0.5mas％；Al，0～0.5mas％；X，0.05～0.45mas％；所述X包括Ti、Nb、Zr、Hf、V、Mo、W、Ta和Cr中的一种或多种；B，0.9～1.05mas％；余量为Fe；所述第一组分不包括除Ho外的其他重稀土元素；所述第二组分包括：Dy和/或Tb，0.2～1mas％；mas％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的原料组合物的质量百分比。本专利技术中，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中总稀土含量一般为29.5～32.5mas％；例如30.3mas％、30.4mas％、30.5mas％、30.6mas％、30.7mas％或31.5mas％。本专利技术中，所述Nd的含量较佳地14.5～28.6mas％，例如18.5mas％、19.2mas％、22.8mas％、23.5mas％、24mas％或25mas％。本专利技术中，所述LR还可包括本领域其他常规的轻稀土元素，例如包括Pr和/或Sm。其中，当所述LR包含Pr时，所述Pr的含量可为0～16mas％、且不为0mas％；较佳地为3～8mas％，例如4.8mas％或6.4mas％。所述Pr的添加形式可为纯净Pr和/或PrNd，较佳地为PrNd。所述PrNd为Pr和Nd的合金，PrNd中Pr与Nd的质量比一般为25:75或20：80。当所述LR包含Sm时，所述Sm的含量可为0～5mas％，且不为0；例如4.5mas％。本专利技术中，所述Ho含量较佳地为1～8mas％，例如4mas％、6mas％、7mas％或7.5mas％。本专利技术中，所述C的含量范围较佳地为0.13～0.32mas％，例如0.16mas％或0.25mas％。本专利技术中，所述Cu的含量范围较佳地为0.13～0.55mas％，例如0.2mas％、0.25mas％、0.36mas％或0.45mas％。本专利技术中，所述C和Cu的质量比较佳地为1：(0.8～1)。本专利技术中，所述Ga的含量范围较佳地为0.02～0.35mas％，例如0.06mas％、0.15mas％、0.2mas％、0.25mas％或0.3mas％。本专利技术中，所述Co的含量较佳地为0～0.2mas％，例如0.1mas％。本专利技术中，所述Al的含量范围较佳地为0～0.3mas％，更佳地为0～0.1mas％，例如0.01mas％、0.02mas％、0.04mas％、0.05mas％或0.07mas％。其中当Al的含量为0～0.1mas％时，Al可以为制备钕铁硼磁体的过程中引入的杂质Al和/或额外添加的Al。当Al的含量为0～0.04mas％时，Al一般为制备钕铁硼磁体材料的过程中引入的杂质Al。本专利技术中，所述X的含量较佳地为0.2～0.41mas％，例如为0.25mas％、0.26mas％、0.35mas％或0.4mas％。本专利技术中，所述X的种类较佳地为Ti、Nb、Zr和Hf中的一种或多种，更佳地为Ti和Nb，或Nb和Zr，或Ti、Nb和Zr。当所述X包括Zr时，所述Zr的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.2mas％、0.25mas％或0.28mas％。当所述X包括Ti时，所述Ti的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.15mas％或0.16mas％。当所述X包括Nb时，所述Nb的含量范围较佳地为0.05～0.3mas％，例如0.1mas％、0.2mas％或0.24mas％。当X包括Ti和Nb时，Ti和Nb的质量比可为本领域常规，一般为(0.01～100)：1，较佳地为(0.1～10)：1，例如1:1，5：4，2：3或3：2。当X包括Nb和Zr时，Nb和Zr的质量比可为本领域常规，一般为1：(0.01～100)，较佳地为1：(0.1～10)，例如,1：2或1：4。当X包括Ti、Nb和Zr时，Ti、Nb和Zr的质量比可为本领域常规，一般为(0.01～100)：1：(0.01～100)，较佳地为(0.1～10)：1：(0.1～10)，例如1：1：2。本专利技术中，所述X还可包括Mn，所述Mn的含量范围可为0～0.04mas％，例如0.01mas％或0.02mas％。本专利技术中，所述B的含量范围较佳地为0.94～1.02mas％，例如0.96mas％、0.964mas％、0.97mas％或0.98mas％。本专利技术中，所述第二组分中Dy和/或Tb的含量范围较佳地为0.5～0.8mas％。当所述第二组分包括Dy时，所述Dy的含量范围较佳地为0.2～1mas％，例如0.5mas％或0.8mas％。所述第二组分中Dy的添加形式可为纯净Dy、Dy合金和Dy氟化物中的一种或多种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其包含第一组分和第二组分，所述第一组分为熔炼时添加的元素，所述第二组分为晶界扩散时添加的元素；/n所述第一组分包括：/n轻稀土元素LR，所述LR包括Nd；/nHo，0～10mas％、且不为0；/nC，0.12～0.45mas％；/nCu，0.12～0.6mas％；/nGa，0～0.42mas％，且不为0；/nCo，0～0.5mas％；/nAl，0～0.5mas％；/nX，0.05～0.45mas％；所述X包括Ti、Nb、Zr、Hf、V、Mo、W、Ta和Cr中的一种或多种；/nB，0.9～1.05mas％；/n余量为Fe；/n所述第一组分不包括除Ho外的其他重稀土元素；/n所述第二组分包括：Dy和/或Tb，0.2～1mas％；/nmas％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的原料组合物的质量百分比。/n

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其包含第一组分和第二组分，所述第一组分为熔炼时添加的元素，所述第二组分为晶界扩散时添加的元素；
所述第一组分包括：
轻稀土元素LR，所述LR包括Nd；
Ho，0～10mas％、且不为0；
C，0.12～0.45mas％；
Cu，0.12～0.6mas％；
Ga，0～0.42mas％，且不为0；
Co，0～0.5mas％；
Al，0～0.5mas％；
X，0.05～0.45mas％；所述X包括Ti、Nb、Zr、Hf、V、Mo、W、Ta和Cr中的一种或多种；
B，0.9～1.05mas％；
余量为Fe；
所述第一组分不包括除Ho外的其他重稀土元素；
所述第二组分包括：Dy和/或Tb，0.2～1mas％；
mas％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的原料组合物的质量百分比。


2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁体材料的原料组合物，其特征在于，
所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中总稀土含量为29.5～32.5mas％；例如30.3mas％、30.4mas％、30.5mas％、30.6mas％、30.7mas％或31.5mas％；
和/或，所述Nd的含量14.5～28.6mas％，例如18.5mas％、19.2mas％、22.8mas％、23.5mas％、24mas％或25mas％；
和/或，所述LR还包括Pr和/或Sm；其中，当所述LR包含Pr时，所述Pr的含量为0～16mas％、且不为0mas％；较佳地为3～8mas％，例如4.8mas％或6.4mas％；所述Pr的添加形式为Pr和/或PrNd，较佳地为PrNd；当所述LR包含Sm时，所述Sm的含量为0～5mas％，且不为0；例如4.5mas％；
和/或，所述Ho含量为1～8mas％，例如4mas％、6mas％、7mas％或7.5mas％；
和/或，所述C的含量范围为0.13～0.32mas％，例如0.16mas％或0.25mas％；
和/或，所述Cu的含量范围为0.13～0.55mas％，例如0.2mas％、0.25mas％、0.36mas％或0.45mas％；所述C和Cu的质量比较佳地为1：(0.8～1)；
和/或，所述Ga的含量范围为0.02～0.35mas％，例如0.06mas％、0.15mas％、0.2mas％、0.25mas％或0.3mas％；
和/或，所述Co的含量为0～0.2mas％，例如0.1mas％；
和/或，所述Al的含量范围为0～0.3mas％，更佳地为0～0.1mas％，例如0.01mas％、0.02mas％、0.04mas％、0.05mas％或0.07mas％；
和/或，所述X的含量为0.2～0.41mas％，例如为0.25mas％、0.26mas％、0.35mas％或0.4mas％；
和/或，所述X的种类为Ti、Nb、Zr和Hf中的一种或多种，较佳地为Ti和Nb，或Nb和Zr，或Ti、Nb和Zr；
当所述X包括Zr时，所述Zr的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.2mas％、0.25mas％或0.28mas％；
当所述X包括Ti时，所述Ti的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.15mas％或0.16mas％；
当所述X包括Nb时，所述Nb的含量范围较佳地为0.05～0.3mas％，例如0.1mas％、0.2mas％或0.24mas％；
当X包括Ti和Nb时，Ti和Nb的质量比为(0.01～100)：1，较佳地为(0.1～10)：1，例如1:1，5：4，2：3或3：2；
当X包括Nb和Zr时，Nb和Zr的质量比为1：(0.01～100)，较佳地为1：(0.1～10)，例如,1：2或1：4；
当X包括Ti、Nb和Zr时，Ti、Nb和Zr的质量比为(0.01～100)：1：(0.01～100)，较佳地为(0.1～10)：1：(0.1～10)，例如1：1：2；
和/或，所述X还包括Mn，所述Mn的含量范围为0～0.04mas％，例如0.01mas％或0.02mas％；
和/或，所述B的含量范围为0.94～1.02mas％，例如0.96mas％、0.964mas％、0.97mas％或0.98mas％；
和/或，所述第二组分中Dy和/或Tb的含量范围为0.5～0.8mas％；
当所述第二组分包括Dy时，所述Dy的含量范围为0.2～1mas％，例如0.5mas％或0.8mas％；所述第二组分中Dy的添加形式为Dy、Dy合金和Dy氟化物中的一种或多种；其中，所述Dy合金较佳地为DyGaCu；所述DyGaCu合金中，较佳地Dy含量≥75mas％，更佳地≥95mas％，上述百分比为Dy用量占所述DyGaCu合金总质量的百分比；
当所述第二组分包括Tb时，所述Tb的含量范围为0.2～1mas％，例如0.5mas％；所述第二组分中Tb的添加形式为Tb、Tb合金和Tb氟化物中的一种或多种；所述Tb合金较佳地为TbGaCu合金；所述TbGaCu合金中，较佳地Tb含量≥75mas％，更佳地≥95mas％，上述百分比为Tb用量占所述TbGaCu合金总质量的百分比；
当所述第二组分包括Dy和Tb的混合物时，Dy和Tb的质量比为1：(0.01～100)，较佳地为1：(0.3～3)，例如1：1或3：2；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，25mas％；Ho，6mas％；Cu，0.55mas％；C，0.16mas％；Ga，0.25mas％；Al，0.07mas％；Ti，0.25mas％；Nb，0.2mas％；B，0.97mas％；所述第二组分：Tb，0.5mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，28.6mas％；Ho，1mas％；Cu，0.2mas％；C，0.16mas％；Ga，0.2mas％；Zr，0.25mas％；B，0.96mas％；所述第二组分：Dy，1mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：PrNd，25.6mas％；Ho，4mas％；Cu，0.13mas％；C，0.13mas％；Ga，0.06mas％；Ti，0.16mas％；Nb，0.24mas％；Mn，0.01mas％；B，0.98mas％；所述第二组分：Dy，0.8mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，18.5mas％；Sm，4.5mas％；Ho，7.5mas％；Cu，0.45mas％；C，0.13mas％；Ga，0.2mas％；Al，0.05mas％；Ti，0.15mas％；Nb，0.1mas％；B，0.964mas％；所述第二组分：Tb，0.2mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，14.5mas％；Pr，4.8mas％；Ho，10mas％；Cu，0.25mas％；C，0.25mas％；Ga，0.02mas％；Zr，0.25mas％；B，0.98mas％；所述第二组分：Dy，0.2mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，23.5mas％；Ho，8mas％；Cu，0.45mas％；C，0.25mas％；Ga，0.42mas％；Co，0.1mas％；Nb，0.05mas％；Zr，0.2mas％；Mn，0.01mas％；B，0.98mas％；所述第二组分：Tb，1mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，24mas％；Ho，6mas％；Cu，0.36mas％；C，0.45mas％；Ga，0.06mas％；Al，0.04mas％；Ti，0.1mas％；Nb，0.1mas％；Zr，0.2mas％；B，0.97mas％；所述第二组分：Tb，0.5mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括：所述第一组分：Nd，22.8mas％；Ho，7mas％；Cu，0.6mas％；C，0.45mas％；Ga，0.15mas％；Al，0.02mas％；Co，0.2mas％；Nb，0.1mas％；Zr，0.28mas％；Mn，0.02mas％；B，0.964mas％；所述第二组分：Dy，0.5mas％；余量为Fe。


3.一种钕铁硼磁体材料的制备方法，其采用根据权利要求1或2所述钕铁硼磁体材料的原料组合物进行，所述制备方法包括如下步骤：
S1、将所述第一组分熔炼、制粉、成型、烧结，得钕铁硼烧结体；
S2、采用所述第二组分对步骤S1所得的钕铁硼烧结体进行晶界扩散；
S3、热处理，即得钕铁硼磁体材料；
步骤S1中，所述熔炼的操作和条件较佳地为将所述第一组分的各元素采用铸锭工艺或速凝片工艺进行熔炼浇铸，得到合金片；
步骤S1中，所述熔炼的温度较佳地为1300～1700℃，例如1500℃；
步骤S1中，所述熔炼的设备较佳地为高频真空熔炼炉和/或中频真空熔炼炉；所述中频真空熔炼炉较佳地为中频真空感应速凝甩带炉；
步骤S1中，所述制粉的操作和条件较佳地包括氢破制粉和/或气流磨制粉；其中，
所述氢破制粉较佳地包括吸氢、脱氢和冷却处理；所述吸氢的温度较佳地为20～200℃，更佳地为20～40℃；所述吸氢的压力较佳地为50～600kPa，例如90kPa；所述脱氢的温度较佳地为400～650℃，例如550℃；
所述气流磨制粉中的气流较佳地为氮气和/或氩气；所述气流磨制粉的压力较佳地为0.1～2MPa，更佳地为0.5～0.7MPa，例如0.65MPa；所述气流磨制粉的效率较佳地为30-400kg/h，例如200kg/h；
步骤S1中，所述成型的操作和条件较佳地为磁场成型法，所述的磁场成型法的磁场强度较佳地在1.5T以上；
步骤S1中，所述烧结的操作和条件较佳地为真空烧结工艺和/或惰性气氛烧结工艺；
步骤S1中，所述烧结的温度较佳地为1000～1200℃，更佳地为1030～1090℃；
步骤S1中，所述烧结的时间较佳地为0.5～10h，更佳地为2～8h；
步骤S2中，所述晶界扩散的操作和条件较佳地为将所述第二组分施加于所述钕铁硼烧结体上保温即可，其中，所述施加方式较佳地为涂覆、磁控等离子溅射或蒸镀；所述晶界扩散的温度较佳地为800～1000℃，更佳地为850～950℃，更佳地为900℃；
步骤S2中，所述晶界扩散的时间较佳地为12～90h，例如24h；
步骤S3中，所述热处理的温度较佳地为480℃～510℃；所述热处理的时间较佳地为2～4小时。


4.一种钕铁硼磁体材料，其根据权利要求3所述的钕铁硼磁体材料的制备方法制得。


5.一种钕铁硼磁体材料，其包括：
轻稀土元素LR，所述LR包括Nd；
Ho，0～10mas％、且不为0；
Dy和/或Tb，0.2～1mas％；
C，0.12～0.45mas％；
Cu，0.12～0.6mas％；
Ga，0～0.42mas％，且不为0；
Co，0～0.5mas％；
Al，0～0.5mas％；
X，0.05～0.45mas％；所述X包括Ti、Nb、Zr、Hf、V、Mo、W、Ta和Cr中的一种或多种；
B，0.9～1.05mas％；
余量为Fe；
mas％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比；
所述钕铁硼磁体材料的微观结构包含主相、晶界外延层和富钕相；所述主相和所述晶界外延层分布有Ho和C，所述主相无Dy或Tb分布，所述富钕相分布有Cu以及Dy和/或Tb，所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为96.5％以上；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料中总稀土含量为29.5～32.5mas％；例如30.3mas％、30.4mas％、30.5mas％、30.6mas％、30.7mas％或31.5mas％；
较佳地，所述Nd的含量14.5～28.6mas％，例如18.5mas％、19.2mas％、22.8mas％、23.5mas％、24mas％或25mas％；
可选地，所述LR还包括Pr和/或Sm；其中，当所述LR包含Pr时，所述Pr的含量为0～16mas％、且不为0mas％；较佳地为3～8mas％，例如4.8mas％或6.4mas％；当所述LR包含Sm时，所述Sm的含量为0～5mas％，且不为0；例如4.5mas％；
较佳地，所述Ho含量为1～8mas％，例如4mas％、6mas％、7mas％或7.5mas％；
较佳地，所述Dy和/或Tb的含量范围为0.5～0.8mas％；
当所述钕铁硼磁体材料包括Dy时，所述Dy的含量范围为0.2～1mas％，例如0.5mas％或0.8mas％；
当所述钕铁硼磁体材料包括Tb时，所述Tb的含量范围为0.2～1mas％，例如0.5mas％；
当所述钕铁硼磁体材料包括Dy和Tb的混合物时，Dy和Tb的质量比为1：(0.01～100)，较佳地为1：(0.3～3)，例如1：1或3：2；
较佳地，所述C的含量范围为0.13～0.32mas％，例如0.16mas％或0.25mas％；
较佳地，所述Cu的含量范围为0.13～0.55mas％，例如0.2mas％、0.25mas％、0.36mas％或0.45mas％；所述C和Cu的质量比较佳地为1：(0.8～1)；
较佳地，所述Ga的含量范围为0.02～0.35mas％，例如0.06mas％、0.15mas％、0.2mas％、0.25mas％或0.3mas％；
较佳地，所述Co的含量为0～0.2mas％，例如0.1mas％；
较佳地，所述Al的含量范围为0～0.3mas％，更佳地为0～0.1mas％，例如0.01mas％、0.02mas％、0.04mas％、0.05mas％或0.07mas％；
较佳地，所述X的含量为0.2～0.41mas％，例如为0.25mas％、0.26mas％、0.35mas％或0.4mas％；
较佳地，所述X的种类为Ti、Nb、Zr和Hf中的一种或多种，较佳地为Ti和Nb，或Nb和Zr，或Ti、Nb和Zr；
当所述X包括Zr时，所述Zr的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.2mas％、0.25mas％或0.28mas％；
当所述X包括Ti时，所述Ti的含量范围较佳地为0.1～0.3mas％，例如0.15mas％或0.16mas％；
当所述X包括Nb时，所述Nb的含量范围较佳地为0.05～0.3mas％，例如0.1mas％、0.2mas％或0.24mas％；
当X包括Ti和Nb时，Ti和Nb的质量比为(0.01～100)：1，较佳地为(0.1～10)：1，例如1:1，5：4，2：3或3：2；
当X包括Nb和Zr时，Nb和Zr的质量比为1：(0.01～100)，较佳地为1：(0.1～10)，例如,1：2或1：4；
当X包括Ti、Nb和Zr时，Ti、Nb和Zr的质量比为(0.01～100)：1：(0.01～100)，较佳地为(0.1～10)：1：(0.1～10)，例如1：1：2；
可选地，所述X还包括Mn，所述Mn的含量范围为0～0.04mas％，例如0.01mas％或0.02mas％；
较佳地，所述B的含量范围为0.94～1.02mas％，例如0.96mas％、0.964mas％、0.97mas％或0.98mas％；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料包括：Nd，25mas％；Ho，6mas％；Cu，0.55mas％；C，0.16mas％；Ga，0.25mas％；Al，0.07mas％；Ti，0.25mas％；Nb，0.2mas％；B，0.97mas％；Tb，0.5mas％；余量为Fe；
较佳地，所述钕铁硼磁体材料包括：Nd，28.6mas％；Ho，1mas％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金磊，黄佳莹，黎国妃，汤志辉，黄清芳，
申请(专利权)人：福建省长汀金龙稀土有限公司，厦门钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35