【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造涉及钕铁硼磁体，尤其涉及了一种含zr的钕铁硼磁体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、烧结钕铁硼磁体因其优异磁性能广泛应用于电机、信息技术、医疗器械等领域，然而，传统的钕铁硼磁体在高温下易发生退磁现象，且其耐腐蚀性较差，限制了其在某些苛刻环境中的应用，在尤其是在新能源交通工具领域采用的高能电机对磁体性能的要求较高，要求磁体具有高剩磁和高矫顽力。
2、烧结钕铁硼磁体的显微组织包括主相晶粒和晶界相，晶界相主要包括两种，一种是分布在多个主相晶粒之间的三角晶界相，另一种主要分布在两个主相晶粒之间的薄层晶界相。目前，钕铁硼磁体主要采用粉末冶金的工艺来制备，在制备过程中，需要往粉末中添加一定量的润滑剂和防氧化剂等，这些添加剂能显著降低粉末的氧含量，同时在取向压制时提高钕铁硼颗粒的取向度。但是所添加的润滑剂和防氧化剂一般为有机物，在烧结过程中，这些有机物中的碳并不能完全挥发干净，会有一部分碳残留在磁体中，残留的碳后续会溶解在富nd相中，降低材料的矫顽力，导致磁体的磁性能下降。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术创造提供了一种含zr的钕铁硼磁体及其制备方法，在制备的过程中，通过在磁体中加入元素zr，与溶解在富nd相中的c反应生成强碳化物zrc颗粒，显著降低了富nd相中的c含量，进而提高磁体的矫顽力。
2、本专利技术提供了一种含zr的钕铁硼磁体，包括主相晶粒和晶界相，所述主相晶粒的成分为r2fe14b；所述晶界相中分布有zrc颗粒；所述晶界相包括二粒薄
3、进一步的，在任一能观测出zrc颗粒的范围内，三角晶界相的总面积记为s，含有zrc颗粒的三角晶界相的面积记为s1，其中，0.3≤s1/s≤0.8。
4、优选的，所述s1/s为0.33，0.45，0.51，0.56，0.72，0.77等。
5、进一步的，在任一能观测出zrc颗粒的范围内，在任一能观测出zrc颗粒的范围内，zrc的总的颗粒个数记为n，在二粒薄层晶界相之间的zrc颗粒个数记为n1，在三角晶界相中的zrc颗粒个数记为n2，其中，0≤n1/n≤0.1，0.9≤n2/n≤1。
6、优选的，n1/n为0.01，0.03，0.06，0.09等；n2/n为0.92，0.94，0.97，0.99等。
7、进一步的，所述zrc颗粒大小在10nm-500nm之间。
8、优选的，所述zrc颗粒大小为12nm、23nm、47nm、106nm、173nm、245nm、387nm、466nm等。
9、进一步的，所述钕铁硼磁体按质量百分比计，包括以下元素：28.5-31.5% r、0.05-0.5% zr、1.0-2.5% m、0.85-0.97% b、余量为fe；其中，r包含nd，还包含y、la、ce、pr、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc中的至少一种；m包含cr、co、ni、ga、cu、al、ti、nb、mo、sn、hf和w中的至少一种。
10、本专利技术另一方面在于提供一种含zr的钕铁硼磁体的制备方法，包括如下工艺过程：
11、（1）按照磁体的组分准备原料并采用速凝薄带法制备得到r-fe-b-zr-m合金薄带；
12、（2）将步骤（1）得到的合金薄带经氢爆并加入添加剂进行气流磨之后得到合金微粉。
13、（3）向步骤（2）得到的合金粉末中添加润滑剂和防氧化剂，然后在混料机上混料，得到待压制的粉末；
14、（4）将步骤（3）得到的粉末在磁场取向下压制成型，得到压坯；
15、（5）将步骤（4）得到的压坯进行真空烧结得到烧结坯体；
16、（6）将步骤（5）得到的烧结坯体进行多级时效处理得到最终磁体。
17、进一步的，所述步骤（2）中得到的合金微粉平均粒径为2.3-5.5μm，优选为2.5μm，3.6μm，3.9μm，4.5μm，5.2μm等。
18、进一步的，所述步骤（3）进行混料时，在磁粉中添加润滑剂和防氧化剂并混料0.5-3h，润滑剂和防氧化剂的添加量为0.1-0.5wt%。
19、进一步的，所述步骤（5）的烧结工艺为：将生坯升温至250-350℃，保温0.5-3.5h；再升温至900-1000℃，保温5-10h；再降温至750-850℃，保温2-4h；最后升温至1000-1080℃烧结1-6h。
20、进一步的，所述步骤（5）的烧结工艺中升温的速度是5℃/min-10℃/min，降温的速度是10℃/min-20℃/min。
21、进一步的，所述步骤（6）的多级时效处理包括一级时效处理和二级时效处理：一级时效处理为在850-950℃温度下保温3-5h；二级时效处理为在450-600℃温度下保温0.5-5h。
22、作为本专利技术的优选方案，所述步骤（6）还可以任选的将步骤（5）得到的烧结钕铁硼磁体进行扩散处理。
23、优选的，所述扩散处理为晶界扩散处理，扩散温度为800～970℃，扩散时间≥5h。
24、优选的，所述扩散处理还可以为涂覆法、溅射法、浸渍法等本领域已知的处理方法中的至少一种。
25、优选的，所述扩散处理的扩散源选自含有dy、tb、ho、nd、pr元素中的至少一种。
26、作为本专利技术的优选方案，在扩散处理前，还可以进行本领域已知的预处理，包括但不限于将所述烧结钕铁硼磁体加工成需要的尺寸，再进行除油、酸洗等。
27、另一方面，本专利技术还提供了含zr的钕铁硼磁体在电机中的应用。
28、本专利技术创造的优点在于：
29、本专利技术提供一种含zr的烧结钕铁硼磁体，通过在磁体中加入强碳化物形成元素zr，在烧结过程中，zr与溶解在富nd相中的c反应，原位生成zrc颗粒，大量的zrc颗粒存在于三角晶界相中，而zrc颗粒的熔点为3540℃，十分稳定，在生成之后就不会溶解至富nd相中，从而使溶解在富nd相中的c含量降低，提高磁体的矫顽力，同时还有少量的zrc颗粒在二粒薄层晶界相中生成，该二粒薄层晶界相存在的zrc颗粒可以阻碍主相晶粒的长大，进一步提高磁力的矫顽力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种含Zr的钕铁硼磁体，包括主相晶粒和晶界相，其特征在于，所述晶界相中分布有ZrC颗粒；所述主相晶粒的成分为R2Fe14B；所述晶界相包括二粒薄层晶界相和三角晶界相，其中，所述二粒薄层晶界相位于任意两个主相晶粒之间，所述三角晶界相位于任意三个及以上主相晶粒之间。
2.根据权利要求1所述的一种含Zr的钕铁硼磁体，其特征在于，在任一能观测出ZrC颗粒的范围内，三角晶界相的总面积记为S，含有ZrC颗粒的三角晶界相的面积记为S1，其中，0.3≤S1/S≤0.8。
3.根据权利要求1所述的一种含Zr的钕铁硼磁体，其特征在于，在任一能观测出ZrC颗粒的范围内，ZrC的总的颗粒个数记为N，在二粒薄层晶界相之间的ZrC颗粒个数记为N1，在三角晶界相中的ZrC颗粒个数记为N2，其中，0≤N1/N≤0.1，0.9≤N2/N≤1。
4.根据权利要求1所述的一种含Zr的钕铁硼磁体，其特征在于，所述ZrC颗粒大小在10nm-500nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种含Zr的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体按质量百分比计，包括以下成分：28.5-
6.一种基于权利要求1所述的含Zr的钕铁硼磁体的制备方法，包括如下工艺过程：速凝→氢爆→气流磨→混料→压制→烧结→多级时效处理，其特征在于，所述烧结工艺为：将生坯升温至250-350℃，保温0.5-3.5h；再升温至900-1000℃，保温5-10h；再降温至750-850℃，保温2-4h；最后升温至1000-1080℃烧结1-6h。
7.根据权利要求6所述的含Zr的钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述烧结工艺中升温的速度是5℃/min-10℃/min，降温的速度是10℃/min-20℃/min。
8.根据权利要求6所述的含Zr的钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述混料过程中在磁粉里添加0.1-0.5wt%的润滑剂和防氧化剂，并混料0.5-3h。
9.根据权利要求6所述的含Zr的钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，所述多级时效处理包括一级时效处理和二级时效处理：一级时效处理为在850-950℃的温度下保温3-5h；二级时效处理为在450-600℃温度下保温0.5-5h。
10.一种基于权利要求1-5任一项所述的含Zr的钕铁硼磁体或权利要求6-9任一项所述的制备方法得到的含Zr的钕铁硼磁体在电机中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含zr的钕铁硼磁体，包括主相晶粒和晶界相，其特征在于，所述晶界相中分布有zrc颗粒；所述主相晶粒的成分为r2fe14b；所述晶界相包括二粒薄层晶界相和三角晶界相，其中，所述二粒薄层晶界相位于任意两个主相晶粒之间，所述三角晶界相位于任意三个及以上主相晶粒之间。
2.根据权利要求1所述的一种含zr的钕铁硼磁体，其特征在于，在任一能观测出zrc颗粒的范围内，三角晶界相的总面积记为s，含有zrc颗粒的三角晶界相的面积记为s1，其中，0.3≤s1/s≤0.8。
3.根据权利要求1所述的一种含zr的钕铁硼磁体，其特征在于，在任一能观测出zrc颗粒的范围内，zrc的总的颗粒个数记为n，在二粒薄层晶界相之间的zrc颗粒个数记为n1，在三角晶界相中的zrc颗粒个数记为n2，其中，0≤n1/n≤0.1，0.9≤n2/n≤1。
4.根据权利要求1所述的一种含zr的钕铁硼磁体，其特征在于，所述zrc颗粒大小在10nm-500nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种含zr的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体按质量百分比计，包括以下成分：28.5-31.5% r、0.05-0.5% zr、1.0-2.5% m、0.85-0.97% b、余量为fe；其中，r包含nd，还包含y、la、ce、pr、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、y...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹慧钦，李志学，李大军，韩雪，
申请(专利权)人：天津三环乐喜新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。