高性能的各向异性磁性材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种各向异性钕铁硼磁性材料及制备方法，该磁性材料特征在于分子通式为ＲＥｘＮｄ（３０．７－ｘ）Ｆｅ（６８－ｙ）Ｂ０．９－１ＣｏｙＧａｚ，其中ＲＥ选自镨（Ｐｒ）和镝（Ｄｙ）中的至少一种，ｘ是选自０－８的任意数，ｙ是选自２－１５的任意数，ｚ是选自０．２－０．６的任意数。该方法包括以下步骤：熔化原料金属形成合金锭；通过甩带工艺形成非晶或微晶合金带；将所得到的合金带在惰性气体的保护下，经过破碎、筛分后，得到小于４０目磁粉；冷压得到预成型磁体ＭＱ１；将预成型磁体ＭＱ１在一定温度和压力下热压形成致密的各向同性热压磁体ＭＱ２，然后将ＭＱ２磁体在一定的温度和压力下热变形制备成各向异性磁体ＭＱ３；将各向异性ＭＱ３磁体破碎，制备所需粒度分布的各向异性的粘结钕铁硼磁粉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型高性能各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法。更具体地， 本专利技术涉及由各向同性钕铁硼磁性材料与至少一种铁族元素、至少一种硼族元素掺杂而得 到的各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法；尤其，本专利技术涉及以钴(Co)，镓(Ga)及至少 一种镧系过渡金属，如镨(Pr)和/或镝(Dy)掺杂各向同性钕铁硼磁粉而得到的各向异性 钕铁硼磁性材料及其制备方法。
技术介绍
目前，作为高新技术产业基础的新材料行业备受瞩目。作为新材料产业重要组成 部分的稀土永磁材料，广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，如制造各种永磁 电机、振动马达、永磁仪表、电子工业、核磁共振装置、音响器材和磁疗设备等方面，其产品 涉及国民经济的很多领域，其产量和用量也成为了衡量一个国家综合国力与国民经济发展 水平的重要标志之一。但是随着科学技术的发展，钕铁硼磁性材料的应用范围更加扩大，在 某些领域对钕铁硼磁性材料的矫顽力和磁积能等方面的性能提出了更高的要求，现有的钕 铁硼磁性材料的磁性能有越来越不能满足实际需要的趋势。与各向同性钕铁硼磁性材料相 比，各向异性钕铁硼磁性材料由于具有最大磁积能和剩磁、较高的矫顽力等性能而越来越 受到关注。磁性材料的各向异性来源于磁晶体的各向异性，是指物理性质，如磁性能，随量度 方向而变化的性质称为各向异性。各向异性是磁性材料的重要特征之一。理论上，磁性材 料具有各向异性的原因是由于在磁晶体的结点结构中，任一物质与周围微粒之间并不处于 球形对称状态，因而晶体中沿不同方向上物质微粒的排列情况有所不同，造成不同方向上 物理性质不同。目前，各向异性磁粉的生产主要采用机械研磨(MG)工艺、氢化-歧化-脱氢-重 组(HDDR)工艺或热变形(Hot Die-upsetting)工艺。在美国专利US 5，026，438中描述 了一种制备各向异性钕铁硼磁粉的方法，该方法涉及使用超细无定型晶体颗粒作为起始材 料，在750°C以上的温度热压，得到的基于原子比的磁粉组成为40 90%的铁或铁/钴混 合物、10 40%的包括钕和/或镨的稀土金属以及0. 5% 18%的硼。但该方法的缺点在 于，所得到的产品在取向方向上磁性能不高。为此，仍需要提供具有优异磁性能的各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种各向异性钕铁硼磁性材料，其特征在于，其基于重量的分子通 式为！^而⑶^？ 斷队^&^ ，其中RE选自镨(Pr)和镝(Dy)中的至少一种，x是选自 0 8的任意数值，y是选自2 15的任意数值，z是选自0. 2 0. 6的任意数值。本专利技术还提供了一种各向异性钕铁硼磁性材料，其特征在于，其中RE选自镨(Pr) 和镝(Dy)中的至少一种，x是选自5 8的任意数值，y是选自2 12.5的任意数值，z是选自0.4 0.58的任意数值。本专利技术还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向异性钕铁硼磁粉 的生产方法，该方法包括下列步骤熔化原料金属形成合金锭的步骤；通过甩带工艺形成 非晶或晶微晶合金带的步骤；将所得到的合金带在惰性气体的保护下，经过破碎、筛分后， 得到小于40目(约425微米)磁粉的破碎步骤；冷压得到预成型磁体MQ1的步骤；将预成 型磁体MQ1在一定温度和压力下热压形成各向同性的热压磁体MQ2，然后再将MQ2磁体在一 定温度和压力下热变形制备成各向异性的磁体MQ3的热压步骤；以及将各向异性MQ3磁体 进行破碎的步骤，制备客户需要的粒度分布的各向异性的粘结钕铁硼磁粉。根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，该方法进一步包括在进行冷压步骤前在磁粉中加入一定比 例的润滑剂的步骤，如加入基于磁粉重量的0.01 0. 1衬％的润滑剂，该步骤的目的是在 随后进行的冷压过程中磁体能顺利脱模，避免模具损伤。所述润滑剂是选自聚四氟乙烯 (Teflon)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硬脂酸锂(Li_St)或硬脂酸锌(Zn_St)中的至少一种，如 加入基于磁粉重量的0. 01 0. 的硬脂酸锌，优选0. 02 0. 075wt%的硬脂酸锌，并 混料30分钟。根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，该方法进一步包括将得到的各向异性钕铁硼磁粉进行表面处 理的步骤。所述表面处理步骤是采用湿混工艺在各向异性磁粉表面进行化学涂覆，可以采 用磷酸或磷酸盐进行涂覆，如磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰等，以改善磁粉的表面抗氧化性能。 根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，其中形成合金锭的步骤是将原料金属在真空感应炉中熔化 (一般在1480°C 1580°C )，所有金属熔化后在1450°C 1550°C精炼30分钟，然后冷却浇 铸成一定重量和形状的合金锭。根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，其中所述通过甩带工艺形成非晶或微晶合金带的步骤是将上 述得到的合金锭加入到甩带炉中，在惰性气体保护下于甩带设备中感应加热重熔，依靠氩 气推动将合金熔液经坩锅底部喷嘴的小孔喷射到高速旋转的水冷铜辊或钼辊表面瞬间凝 固，冷却速度可达106°c /s，形成所述非晶或微晶合金带。根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，其中所述热压步骤是使磁性材料产生各向异性的关键步骤， 首先预成型磁体MQ1在约600 800°C的温度下和20 30MPa压力下热压形成各向同性的 热压MQ2磁体，然后再将MQ2磁体在600 800°C的温度下和45 60MPa压力下完成高度 变形比约60 80%的热变形制备成各向异性的MQ3磁体。根据本专利技术的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向 异性钕铁硼磁粉的生产方法，其中所述将各向异性MQ3磁体进行破碎的步骤是使用机械破 碎方法，如颚式粗破和万能细破等机械破碎工艺，制备客户需求的粒度分布的各向异性的 粘结钕铁硼磁粉。具体实施例方式参考以下实施例，可以更好地理解本专利技术。但是，需要注意的是，以下实施例只为 说明目的，不应当被用来限制本专利技术以及权利要求的范围。实施例1称取30.8g的金属钕(购自赣州科力稀土新材料有限公司)、5g硼铁(含硼20%， 购自辽阳国际硼合金有限公司)、60g纯铁(购自太原广磁金属材料有限公司生产)、4g 钴(Co)(江苏凯力克钴业股份有限公司生产)、0.62g镓(Ga)(中铝河南国际贸易有限公 司生产)，然后放入1480°C 1580°C的真空感应炉中熔化，所有金属熔化后在1450°C 1550°C精炼30分钟，然后冷却浇铸成一定重量和形状的合金锭。随后，将合金锭加入到甩 带炉中，在氩气保护下于甩带炉中感应加热重熔，得到合金熔液，依靠氩气推动将该合金熔 液经坩锅底部喷嘴的小孔喷射到高速旋转的水冷铜辊或钼辊表面瞬间凝固，冷却速度可达 106°C /s，形成非晶或微晶合金带。合金带在氩气的保护下，经过破碎，筛分后，得到重量大 约为100g、粒度小于40目(约425微米)磁粉。在所得到的磁粉中混入约0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性的钕铁硼磁性材料，其特征在于，其基于重量的分子通式为ＲＥ↓［ｘ］Ｎｄ↓［（３０．７－ｘ］）ｆｅ↓［（６８－ｙ）］Ｂ↓［０．９－１］Ｃｏ↓［ｙ］Ｇａ↓［ｚ］，其中ＲＥ选自镨（Ｐｒ）和镝（Ｄｙ）中的至少一种，ｘ是选自０～８的任意数值，ｙ是选自２～１５的任意数值，ｚ是选自０．２～０．６的任意数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何峰，吴振生，
申请(专利权)人：麦格昆磁天津有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]