一种高剩磁钕铁硼磁体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高剩磁钕铁硼磁体及其制备方法和应用。本发明专利技术的钕铁硼磁体具有以R

【技术实现步骤摘要】
一种高剩磁钕铁硼磁体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钕铁硼磁体领域，具体涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]烧结钕铁硼磁体作为第四代永磁材料，以其优良的磁性能被称为“磁王”，被广泛应用于汽车、风电、压缩机、电梯，以及工业自动化等众多领域。
[0003]进入21世纪以来，磁钢更多的关注于矫顽力性能的提升，尤其是在储量较为稀少的重稀土资源的供给出现失衡，导致原材料价格急速上涨而带来的成本压力下，众多学者及企业纷纷开始研究在降低重稀土使用量的前提下，保持甚至提高矫顽力性能，以保证磁钢在工作温度下的耐减磁能力，如细晶技术或晶界扩散技术。
[0004]随着新能源汽车市场的崛起以及高能效节能家电的新政策推出，电机的小型化、高能效指标成为新的关注点，为了保证尽可能的降低电机尺寸，保持甚至提高电机的输出功率，作为动力核心的磁钢必须具备高的能量密度，即高剩磁。
[0005]理论上纯钕铁硼磁体的极限剩磁为1.61T，目前，在实验室条件下可获得的剩磁最高为1.56T，但由于工艺难度及设备精度等原因，远远不足以实现量产。同时，新能源汽车以及节能家电等领域使用的磁钢，其主流剩磁范围为1.10
‑
1.40T之间，若可进一步提高剩磁，则可有效促进电机小型化以及高能效等级的要求。
[0006]专利CN11724985A，采用低B组分(0.80
‑
0.93wt％)熔炼合金，使其具有一定量的过渡金属相(R6T
13
M)制备烧结磁体(或扩散后磁体)，并将烧结磁体(或扩散后磁体)在400℃以上600℃以下的温度进行10秒以上30分钟以下的保温处理，使其兼具高剩磁和高Hcj，剩磁可达到1.41T。采用低B组分使其在晶界生成了宽度较大的R6T
13
M相，但依照钕铁硼磁体剩磁理论公式要求，降低了主相体积比例，使其Br不可避免的降低，而且虽然晶界中的R6T
13
M相有利于Hcj的提升，但该晶界相稳定性较差，对设备工艺难度控制要求高，磁体方形度易出现波动，不能稳定大于0.95，直接影响电机的高温耐减磁能力。
[0007]专利CN10744699A，采用低B组分(0.94wt％)熔炼合金，制备柱状晶比例为95％以上的合金薄皮，采用旋转氢脆炉处理，用高压氮气制备3.75
‑
3.9μm大小的气流磨粉，可制备Br在1.44
‑
1.48T，Hcj达到14
‑
16kOe的超高性能的钕铁硼磁体。控制了合金鳞片的柱状晶比例，优化了HD生产工艺，控制气流磨粉的粒度范围，以及匹配了烧结工艺，获得高Br及高Hcj的磁体。但其RE含量极低，在烧结时没有足够的富Nd相均匀包裹主相晶粒，进行助烧结，同时没有Zr或Ti的硼化物等晶界相的存在，容易形成异常晶粒长大，由于磁体晶粒大小的均匀性差引起方形度恶化，虽然具备高的Br和Hcj，但是异常晶粒长大区域极易产生反向磁化，使得磁体的耐减磁能力劣化。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种高剩磁钕铁硼磁体及其制备方法和应
用。
[0009]本专利技术提供一种钕铁硼磁体，所述磁体具有以R
‑
T
‑
B型化合物为主要结构的晶粒，以及晶界相；所述钕铁硼磁体包括：
[0010]R：28％wt以上，30wt％以下；R代表稀土元素，选自Nd，或者Nd与下述稀土元素中的至少一种：Pr，La，Ce，Dy，Tb，Ho；
[0011]T：63wt％以上，70wt％以下；T选自Fe和/或Co，其中，Fe占T总量的99wt％以上；
[0012]B：0.98wt％以上，1.05wt％以下；
[0013]M1：大于0wt％，0.3wt％以下；M1选自Cu和Ga，且Ga占M1总量的75wt％以上。
[0014]M2：0.04wt％以上，0.15wt％以下；M2选自Zr、Ti、Nb中的至少一种。
[0015]优选地，M2选自Ti。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述钕铁硼磁体的制备原料中，元素的原子数还满足如下以下条件：
[0017]2.15≤[R]/([B]‑
2[M2])≤2.35
[0018]其中，[R]为R的原子百分比，[B]为B的原子百分比，[M2]为M2的原子百分比。本专利技术中，原子百分比是指[某原子的数目]/[原料中各种原子的总数]。
[0019]根据本专利技术的实施方案，当R选自Nd与下述稀土元素中的至少一种：Pr，La，Ce，Dy，Tb，Ho时，Dy，Tb，Ho等重稀土元素的总质量占磁体的质量的1wt％以下，优选为0.5wt％以下。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述磁体具有以下磁性能：
[0021](1)方形度≥0.95；
[0022](2) Br≥1.44T；
[0023](3) Hcj≥1100kA/m。
[0024]本专利技术严格限定制备原料中各元素的含量，具体来讲：
[0025]因为Pr、Dy、Tb、Ho等稀土元素构成的R
‑
T
‑
B系主相晶粒的磁极化强度低于Nd，会显著降低磁体的Br，在保证磁体的高Br的同时，可通过少量使用Dy、Tb、Ho等重稀土元素来提高磁体的Hcj。当磁体中的R过高时，磁体的富钕相增多，Br降低；当R过低时，磁体中不能形成均匀连续的富Nd相进行主相晶粒的磁隔绝，磁体的Hcj及方形度会急剧恶化。
[0026]因为Co会占据主相晶粒中Fe的位置，而Co的原子磁矩要小于Fe，添加Co会降低磁体的Br，因此控制Fe占T总量的99％以上，同时，通过控制其他成分以及优化工艺弥补改善Co对磁体的耐腐蚀及耐温性。
[0027]现有技术采用低B(≤0.95wt％)来制备高性能钕铁硼磁体，通过形成R
‑
T
‑
Ga型晶界相来起到晶界相增厚，改善磁体的Hcj，但是晶界相的增厚，不可避免的降低了主相晶粒的体积比，进而会显著降低磁体的Br性能。本专利技术通过控制B含量来提高主相晶粒的体积比，提高磁体的Br，当B含量过低时，形成的富B相或富Nd相比例较高，主相晶粒体积比小，导致磁体Br偏低；当B含量过高时，富B相体积比例显著提高，会大幅降低磁性能。
[0028]M1主要在晶界相处富集，能够改善晶界相结构，大幅提高Hcj。当磁体中不含Cu、Ga时，磁体的主相晶粒和富B相相对粗大，会大幅降低磁体磁性能；当磁体中的Cu、Ga含量过高时，会抑制晶粒的长大，同时晶界相增厚，主相晶粒体积比降低，降低磁体的Br。当达到本专利技术的Ga含量时，可以显著提升磁体的Hcj，且对磁体温度系数的具有显著的优化作用，避免
低Co含量对磁体耐温性的影响。
[0029]M2与B形成A2B型化合物，在晶界相中存在，起到抑制磁体晶粒异常长大。当M2的含量过低时，不能有效形成A2B型化合物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体具有以R
‑
T
‑
B型化合物为主要结构的晶粒，以及晶界相；所述钕铁硼磁体包括：R：28％wt以上，30wt％以下；R代表稀土元素，选自Nd，或者Nd与下述稀土元素中的至少一种：Pr，La，Ce，Dy，Tb，Ho；T：63wt％以上，70wt％以下；T选自Fe和/或Co，其中，Fe占T总量的99wt％以上；B：0.98wt％以上，1.05wt％以下；M1：大于0wt％，0.3wt％以下；M1选自Cu和Ga，且Ga占M1总量的75wt％以上。M2：0.04wt％以上，0.15wt％以下；M2选自Zr、Ti、Nb中的至少一种。2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体的制备原料中，元素的原子数还满足如下以下条件：2.15≤[R]/([B]
‑
2[M2])≤2.35其中，[R]为R的原子百分比，[B]为B的原子百分比，[M2]为M2的原子百分比。3.根据权利要求1或2所述的钕铁硼磁体，其特征在于，当R选自Nd与下述稀土元素中的至少一种：Pr，La，Ce，Dy，Tb，Ho时，Dy，Tb，Ho...

【专利技术属性】
技术研发人员：于永江，刘磊，王有花，马丹，姜云瑛，
申请(专利权)人：江华正海五矿新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：