一种稀土永磁磁钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种稀土永磁磁钢及其制备方法和应用，属于稀土永磁磁钢技术领域。本发明专利技术所述稀土永磁磁钢包括第一稀土层、中心稀土层和第二稀土层。本发明专利技术通过将限定重稀土元素含量和质量比的钕铁硼稀土层进行分层压制，在等静压和烧结后形成具有梯度分布的稀土永磁磁钢，能够充分发挥磁钢工作中的涡流效应，使其磁钢表面性能足够抵抗退磁场，芯部满足风力发电机的工作要求；且中心稀土层采用的是低成本、低性能的磁钢粉末，稀土含量较低，且使用较少或不使用重稀土元素，从而大量节省稀土资源，降低了生产成本。降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土永磁磁钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于稀土永磁磁钢
，具体涉及一种稀土永磁磁钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]风力发电把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电需要大量使用稀土永磁钕铁硼磁钢，且磁钢体积较大，需耗用大量稀土资源。风力发电机在工作的过程中，磁钢因发热会导致退磁，严重者会使磁钢失效而使风力发电机故障，为此，需提高钕铁硼磁钢抗退磁能力，最简单的办法就是提高钕铁硼磁钢的牌号，增加钕铁硼磁钢的矫顽力性能，而这需要消耗大量的稀土资源，尤其是紧缺的镝铽稀土资源。风力发电机工作中，磁钢发热是因为磁钢会产生涡流效应，涡流效应使磁钢的表层退磁场更强，而芯部退磁场更小，因此如果能制作出性能呈梯度分布的磁钢，使磁钢表面矫顽力性能较高足以抵抗退磁场，而芯部性能较弱，能满足风机正常工作所需磁场，该方法可使得磁钢芯部成本下降，芯部磁钢无需耗用镝铽等稀土金属，因此可节约大量的稀土资源，降低生产成本。
[0003]稀土永磁磁钢广泛应用于风力发电、新能源汽车、白色家电等领域，随着各应用领域对磁钢性能要求的不断提高，重稀土Tb、Dy的使用量不断增加。如何大幅度提高稀土永磁磁钢的性能，同时减少重稀土使用量成为稀土永磁行业亟待解决的问题。晶界扩散技术是近期开发用于提升磁钢性能的工艺，该工艺可大幅提升磁钢内禀矫顽力，同时相对传统工艺，重稀土的使用量可大幅减少。但该工艺的缺陷在于无法应用于厚度较厚的磁钢，因为磁钢厚度越厚，重稀土沿晶界渗透进磁钢内部时随厚度呈梯度减少，造成磁钢性能不均。风力发电所使用的磁钢普遍存在磁场取向方向厚度大，体积大的特点，目前稀土永磁行业只能采用传统的工艺生产此类大块磁钢，此种生产工艺限制了晶界扩散工艺在风力发电钕铁硼磁钢制造上的推广，造成稀土使用量大，成本高。因此，急需研发一种呈梯度性能分布的稀土永磁磁钢，使其表面具有较高矫顽力足以抵抗退磁场，芯部使用成本较低的低性能磁钢，能满足风力发电机正常工作所需磁场，能够节约大量的稀土资源和降低生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种性能呈梯度分布的稀土永磁磁钢，能够有效节省稀土资源和降低成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种稀土永磁磁钢，包括第一稀土层、中心稀土层和第二稀土层；所述第一稀土层、中心稀土层和第二稀土层均由钕铁硼材料组成；
[0007]所述第一稀土层和第二稀土层完全相同且以中心稀土层为对称轴对称；
[0008]所述第一稀土层和第二稀土层中钕铁硼材料的重稀土元素含量沿稀土永磁磁钢
的边缘到中心的方向逐渐减少；
[0009]所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比均为0.2～3％，所述中心稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比为0～0.5％；
[0010]所述第一稀土层、第二稀土层和中心稀土层的质量比为第一稀土层：第二稀土层：中心稀土层＝1:1:(0.001～1)。
[0011]本专利技术的专利技术人在大量的研究中发现，本专利技术所述稀土永磁磁钢的表面为重稀土元素含量较高、性能较好的第一稀土层和第二稀土层，芯部为重稀土元素含量较少、性能较低的中心稀土层，同时保证第一稀土层和第二稀土层的重稀土元素含量沿稀土永磁磁钢的边缘到中心的方向逐渐减少，能够使得稀土永磁磁钢的性能呈梯度分布，且稀土永磁磁钢的表面其具有较高矫顽力足以抵抗退磁场，芯部使用成本较低的低性能磁钢，能满足风力发电机正常工作所需磁场，并且稀土永磁磁钢的芯部的稀土元素含量较少，能够大量节省稀土资源，且降低了稀土永磁磁钢的生产成本；而当第一稀土层和第二稀土层为低重稀土元素含量的钕铁硼材料、中心稀土层为高重稀土元素含量的钕铁硼材料时，虽然能够降低成本，但是会导致所述稀土永磁磁钢的性能下降，无法满足其应用需求。另外，第一稀土层和第二稀土层完全相同且以中心稀土层为轴对称放置，能够使所述稀土永磁磁钢的性能呈对称梯度分布，有利于满足磁钢的性能需求。
[0012]作为本专利技术所述稀土永磁磁钢的优选实施方式，所述第一稀土层和第二稀土层均至少包括一层钕铁硼材料，所述中心稀土层为一层钕铁硼材料。
[0013]作为本专利技术所述稀土永磁磁钢的优选实施方式，所述第一稀土层和第二稀土层均至少包括两层钕铁硼材料。
[0014]本专利技术的专利技术人研究发现，本专利技术所述第一稀土层和第二稀土层需要包括至少一层较高矫顽力SH的钕铁硼材料才能够满足磁钢的应用性能，而当第一稀土层和第二稀土层的最外层为中等矫顽力M或低矫顽力N的钕铁硼材料时，制备得到的稀土永磁磁钢的性能大幅下降，不能满足其应用需求。另外，本专利技术所述中心稀土层的钕铁硼材料可以为一层低矫顽力N的钕铁硼材料，能够保证稀土永磁磁钢具有较好的性能，还能够节约重稀土元素的用量和降低稀土永磁磁钢的成本。
[0015]作为本专利技术所述稀土永磁磁钢的优选实施方式，所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比均为0.5～2.5％，所述中心稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比为0～0.4％。
[0016]专利技术人研究发现，将本专利技术所述稀土永磁磁钢各层的重稀土元素含量控制在上述范围内，相比于全部使用较高重稀土元素含量的磁钢，不仅能够有效降低芯部的稀土元素的用量和成本，还能够使得稀土永磁磁钢的性能相当。
[0017]作为本专利技术所述稀土永磁磁钢的优选实施方式，所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比均为2％，所述中心稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比为0。
[0018]本专利技术的专利技术人惊奇的发现，采用本专利技术上述第一稀土层和第二稀土层的重稀土元素含量均为2％、中心稀土层的重稀土元素含量为0％时，同时控制稀土永磁磁钢中不同稀土层的质量比和性能梯度分布的方法，制备的稀土永磁磁钢能够具有较好的性能，还大大降低了重稀土元素的用量，有利于降低稀土永磁磁钢的成本。另外，当第一稀土层和第二
稀土层的钕铁硼材料均≥2层、中心稀土层的重稀土元素含量为0时，能够最大化降低稀土永磁磁钢中重稀土元素的用量，同时仍然能够具有较好的性能。
[0019]作为本专利技术所述稀土永磁磁钢的优选实施方式，所述第一稀土层、第二稀土层和中心稀土层的质量比为第一稀土层：第二稀土层：中心稀土层＝1:1:(0.67～1)。
[0020]专利技术人研究发现，本专利技术在上述第一稀土层、第二稀土层和中心稀土层的质量比范围内，能够在保证较好的性能的条件下，同时降低稀土永磁磁钢的稀土元素的用量，有效节省了稀土资源和降低稀土永磁磁钢的成本。而当中心稀土层的用量超过第一稀土层或第二稀土层的用量时，虽然能够进一步降低稀土永磁磁钢的重稀土元素的用量和成本，但由于芯部的低矫顽力钕铁硼材料用量过多导致稀土永磁磁钢的性能下降，其表面不能满足退磁场的性能需求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土永磁磁钢，其特征在于，包括第一稀土层、中心稀土层和第二稀土层；所述第一稀土层、中心稀土层和第二稀土层均由钕铁硼材料组成；所述第一稀土层和第二稀土层完全相同且以中心稀土层为对称轴对称；所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比沿稀土永磁磁钢的边缘到中心的方向逐渐减少；所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比均为0.2～3％，所述中心稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比为0～0.5％；所述第一稀土层、第二稀土层和中心稀土层的质量比为第一稀土层：第二稀土层：中心稀土层＝1:1:(0.001～1)。2.如权利要求1所述的稀土永磁磁钢，其特征在于，所述第一稀土层和第二稀土层均至少包括一层钕铁硼材料；所述中心稀土层为一层钕铁硼材料。3.如权利要求2所述的稀土永磁磁钢，其特征在于，所述第一稀土层和第二稀土层均至少包括两层钕铁硼材料。4.如权利要求1所述的稀土永磁磁钢，其特征在于，所述第一稀土层和第二稀土层的钕铁硼材料中重稀土元素的质量百分比均为0.5～2.5％，所述中心稀土层中钕铁硼材料的重稀土元素的质量百分比为0～0.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁礼渭，王海峰，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：