專利名稱：一種稀土永磁材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土永磁材料，尤其涉及一種除釹、钷、銪以外一種或多種鑭系稀土元素的高性能稀土永磁材料，更具體的是以鑭系稀土元素鐠(Pr)制成的一種高性能的稀土永磁材料。
現(xiàn)有技術(shù)稀土永磁材料作為新材料產(chǎn)業(yè)重要組成部分，已在機(jī)械、電子、通信、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，其經(jīng)歷了第一代(RECo5)、第二代(RE2TM17)和第三代(NdFeB)稀土永磁材料等。目前，釹鐵硼(NdFeB)永 磁材料在新材料行業(yè)備受矚目，分為燒結(jié)釹鐵硼和粘結(jié)釹鐵硼，粘結(jié)釹鐵硼以其體積小、易成型及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、汽車、軍工、醫(yī)療設(shè)施、辦公設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，對(duì)磁性器件、電子產(chǎn)品的小型化和薄型化要求越來(lái)越高，這就要求永磁材料具備高磁能積、高剩磁及易充磁的特點(diǎn)。作為粘結(jié)磁體主要原材料的NdFeB永磁合金粉，其成分專利主要有美國(guó)(MG)公司發(fā)明的US4，802，931和US4，851，058，主要涉及釹鐵硼中包括釹在內(nèi)的稀土元素百分含量、鐵的百分含量和硼的百分含量范圍。NdFeB永磁合金粉的特點(diǎn)是:磁性能好，力學(xué)性能好，但居里溫度Tc低，溫度穩(wěn)定性差，化學(xué)穩(wěn)定性欠佳因此限制了它的應(yīng)用范圍，隨后為改善磁粉及磁體的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，許多研究和發(fā)明在Nd-Fe-B基礎(chǔ)上添加一些改性元素，其中，CN1986856A涉及了一種高穩(wěn)定性高磁性快淬R-Fe-B基永磁合金粉(申請(qǐng)?zhí)?200510134729.9 ;發(fā)明人:李晉平，夏芋栗)，在該專利中，描述其基本表達(dá)式是RxFe1(l(l_x_y_z_vMzNvBy，R為一種或一種以上輕稀土元素(Nd, Pr, La), Fe為鐵元素，M為Nb, Zr, Ti中的一種或多種，N為Co元素，B為硼元素，各元素組分X，y, z, V組成比滿足:7.0彡X彡12.8，5.0彡y彡9.0，0.15彡z彡4.0，O ^ V ^ 6.5，通過(guò)添加Nb等過(guò)渡族元素使材料的溫度穩(wěn)定性及抗氧化能力明顯提高。該磁粉的內(nèi)稟矯頑力也明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土永磁材料，其晶粒尺寸細(xì)化、微結(jié)構(gòu)均勻、磁能積高、剩磁高、易充磁且工作溫度高，熱穩(wěn)定性好。為此，本發(fā)明提供了一種稀土永磁材料，其特征在于，其基本表達(dá)式為RxFe1QQ_x_y_z_vByC0具，，其中，R是除釹、钷、銪以外一種或幾種鑭系稀土元素(R主要選自鑭、鋪、鐠、衫、禮、鋪、鏑)，優(yōu)選為Pr, La中的一種或多種,Fe為鐵元素,B為硼元素,Co為鈷元素，M為Nb，Zr等元素中的一種或多種；x是為12-39的任意數(shù)值，y是為0.1-9的任意數(shù)值，z是為1-15的任意數(shù)值，V是為0.1-8的任意數(shù)值。優(yōu)選地，所述X是為12-30的任意數(shù)值，I是為0.1-6的任意數(shù)值，z是為1-12的任意數(shù)值，V是為0.1-6的任意數(shù)值。優(yōu)選地，所述X是為15-26.2的任意數(shù)值，y是為0.3-3的任意數(shù)值，z是為2_8的任意數(shù)值，V是為0.2-4的任意數(shù)值。優(yōu)選地，通過(guò)快淬速凝工藝及退火工藝制備。優(yōu)選地，退火工藝的溫度為400-800°C，退火時(shí)間在l-30min之間。優(yōu)選地，具有550-650kA/m的內(nèi)稟矯頑力(Hci)，900_1000mT的高剩磁(Br)、及123Kj/m3以上的最大磁能積(BHmax)。優(yōu)選地，其晶粒尺寸在10_80nm之間。優(yōu)選地，12.8〈x 彡 39 ；0.1 ^ y<5 ;6.5〈z 彡 15;和 / 或0.1 彡 ν〈0.15 或4.0〈ν 彡 8。優(yōu)選地，純度為99.9%的Pr，原子百分比為24%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為3%, Co的原子百分比為1.5%, Nb的原子百分比為0.1%,鐵的原子百分比為71.4%，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下，真空熔煉爐中冶煉，得到成分均勻的合金錠，再將得到的合金錠進(jìn)行快淬處理，得到金屬薄帶后破碎過(guò)篩網(wǎng)、退火。優(yōu)選地，純度為99.9%的Pr，原子百分比為19%或18%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為2.5%或2.3%，Co的原子百分比3%或3.2%，Nb的原子百分比為0.15%或0.2%，鐵的原子百分比為71.4%，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下，真空熔煉爐中冶煉，得到成分均勻的合金錠，再將得到的合金錠進(jìn)行快淬處理，得到金屬薄帶后破碎過(guò)篩網(wǎng)、退火。在本發(fā)明中，R采用Pr、La等稀土鑭系元素代替了釹元素。本發(fā)明在Nd-Fe-B合金的基礎(chǔ)上，對(duì)合金元素替換及添加其他元素。Co元素的添·加:在NdFeB永磁合金中添加Co元素，通過(guò)添加Co元素不僅能提高非晶相穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，同時(shí)可以取代Fe原子，增強(qiáng)鐵磁交換，提高NdFeB永磁合金的居里溫度，降低剩磁溫度系數(shù)。M元素的添加:添加M(Nb、Zr)元素可以改善永磁合金的微結(jié)構(gòu)，抑制了 NchFe-B晶粒的形核長(zhǎng)大，細(xì)化了晶粒，增強(qiáng)軟磁相和硬磁相的交換耦合作用，提高產(chǎn)品的性能，另夕卜，Nb可以替代部分稀土，使得稀土的用量減少，所以，通過(guò)添加Nb等元素，使得在保障產(chǎn)品性能滿足應(yīng)用需求條件下節(jié)省了生產(chǎn)成本，獲得性價(jià)比高的產(chǎn)品。Co、M兀素添加的綜合效果是，提聞了廣品熱穩(wěn)定性和磁性。Pr、La 等代替 Nd 后形成 Pr2Fe14B 和 La2Fe14B,由于 Pr2Fe14B 和 La2Fe14B 的各向異場(chǎng)比Nd2Fe14B的各向異場(chǎng)高，所以，用Pr、La等代替Nd，可以提高硬磁性相的各向異性，使得產(chǎn)品的剩磁、磁能積得到較大的提高。本發(fā)明通過(guò)提供特定的成分組成，并通過(guò)快淬速凝工藝，及退火工藝制備出一種高性能稀土永磁材料，其中退火工藝優(yōu)選在400 V -800 V的溫度范圍，退火時(shí)間優(yōu)選在l_30mino本發(fā)明所述稀土永磁材料表現(xiàn)出約550_650kA/m的內(nèi)稟矯頑力(Hci)，900-1000mT的高剩磁(Br)及123Kj/m3以上的最大磁能積(BHmax)。在本發(fā)明中，用鐠全部代替釹，與含釹粘結(jié)釹鐵硼相比，雖然矯頑力降低了，但仍保持在應(yīng)用范圍內(nèi)，這是因?yàn)榉逯禐镾Koe的磁化磁場(chǎng)足以完成某些磁化裝置(如恒流充磁機(jī))中低矯頑力的磁體，但這種磁化磁場(chǎng)不足以完全磁化一些高矯頑力的各向同性粘結(jié)釹鐵硼磁體(如上述含釹粘結(jié)釹鐵硼)。本發(fā)明提供了一種具有耐實(shí)用大小的矯頑力、高剩磁及高磁能積特性的稀土永磁材料，可以利用當(dāng)前裝置(如恒流充磁機(jī))可用的磁路使其完全磁化成為可能，即具有易充磁的特性，因此，在實(shí)際使用中表現(xiàn)足夠的磁特征。本發(fā)明的稀土永磁材料其他性質(zhì)包括具有一定的晶粒尺寸，在10_80nm之間。由于具備這樣的微結(jié)構(gòu)，使其能表現(xiàn)優(yōu)異的磁性能成為可能?，F(xiàn)有技術(shù)得到的是高磁能積、高矯頑力，而本發(fā)明得到的則是高磁能積、高剩磁。對(duì)比NdFeB永磁合金粉，其常規(guī)組成通常表示為Nd2Fe14B,也有為獲得不同性能，用鏑(Dy)、鐠(Pr)等代替部分釹制成，本發(fā)明提供的一種高性能稀土永磁材料，其中，Nd被一種或幾種鑭系稀土元素Pr、La完全代替，且添加了 Co、Nb、Zr等其他過(guò)渡金屬。本發(fā)明采用一種新的成分配方，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)得到使用除釹以外其他鑭系元素Pr、La等中的一種或幾種并復(fù)合添加了 Co、Nb、Zr等其他過(guò)渡金屬。采用本發(fā)明制造的產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)細(xì)化了晶粒，晶粒尺寸可達(dá)納米級(jí)，其成分均勻，組織分布均勻；(2)具有高的居里溫度，達(dá)到360°C，使用溫度高達(dá)120°C _150°C ；(3)降低了磁粉的不可逆磁通，在150°C以上高溫處理I小時(shí)，不可逆損失為2%以下；(4)增加了產(chǎn)品的抗氧化和耐腐蝕能力，在80°C，80%的相對(duì)濕度的烘箱內(nèi)放置16小時(shí)進(jìn)行濕熱實(shí)驗(yàn)，測(cè)得濕熱失重比為0.002-0.005%之間，用顯微鏡觀測(cè)無(wú)紅銹斑；(5)本發(fā)明的產(chǎn)品具有高剩磁、高磁能積，剩磁可達(dá)900mT以上，磁能積可達(dá)123Kj/m3 以上；(6)本發(fā)明 產(chǎn)品便于小型微型設(shè)備進(jìn)行充磁操作，適用于光盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器的主軸電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)及其他小型類的電機(jī)等，汽車、家電傳感器等其它領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3的樣品VSM檢驗(yàn)結(jié)果。圖2為本發(fā)明產(chǎn)品在濕熱實(shí)驗(yàn)后在顯微鏡下的放大圖片。圖3、圖4為M元素添加前后永磁合金的微結(jié)構(gòu)對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例，以便更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，以下實(shí)施例只為說(shuō)明目的，不應(yīng)當(dāng)被用來(lái)限制本發(fā)明以及權(quán)利要求的范圍。實(shí)施例1按照以下配方，純度為99.9%的Pr，原子百分比為24%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為3%，Co的原子百分比為1.5%，Nb的原子百分比為0.1%，鐵的原子百分比為71.4%，然后在惰性氣體氬氣的保護(hù)下，放入真空熔煉爐中冶煉，得到50公斤成分均勻的合金錠，再將得到的合金錠進(jìn)行快淬處理，輪速約為22-33m/s，得到金屬薄帶后破碎過(guò)40目篩網(wǎng)，在550-650°C溫度下退火10分鐘，將制備的樣品用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)測(cè)出其磁性能，性能如下表所示:表1:
權(quán)利要求
1.一種稀土永磁材料，尤其是高性能稀土永磁材料，其基本表達(dá)式為RxFe100-x—y—z—vByCozMv，， 其中， R是除釹以外一種或幾種鑭系稀土元素(優(yōu)選地，R是除釹、钷、銪以外一種或幾種鑭系稀土元素，R主要選自鑭、鋪、鐠、衫、禮、鋪、或鏑,優(yōu)選為Pr, La中的一種或多種),Fe為鐵元素，B為硼元素，Co為鈷元素，M為Nb，Zr等元素中的一種或多種；x是為12-39的任意數(shù)值，y是為0.1-9的任意數(shù)值，z是為1-15的任意數(shù)值，V是為0.1-8的任意數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，所述X是為12-30的任意數(shù)值，y是為0.1-6的任意數(shù)值，z是為1-12的任意數(shù)值，V是為0.1-6的任意數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，所述X是為15-26.2的任意數(shù)值，Y是為0.3-3的任意數(shù)值，z是為2-8的任意數(shù)值，v是為0.2-4的任意數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，通過(guò)快淬速凝工藝，及退火工藝制備。
5.如權(quán)利要求4所述的稀土永磁材料，其特征在于，退火工藝在400-800°C的溫度范圍進(jìn)行，退火時(shí)間在l_30min之間。
6.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，具有550_650kA/m的內(nèi)稟矯頑力(Hci), 900-1000mT的高剩磁(Br)、及123Kj/m3以上的最大磁能積(BHmax)。
7.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，其晶粒尺寸在10-80nm之間。
8.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，12.8<x ≤39 ；0.1 ≤y<5 ；6.5〈z ≤ 15;和 / 或 0.1 ≤ v<0.15 或 4.0〈v ≤ 8。
9.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，純度為99.9%的Pr，原子百分比為24%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為3%，Co的原子百分比為1.5%，Nb的原子百分比為0.1%，鐵的原子百分比為71.4%，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下，真空熔煉爐中冶煉，得到成分均勻的合金錠，再將得到的合金錠進(jìn)行快淬處理，得到金屬薄帶后破碎過(guò)篩網(wǎng)、退火。
10.如權(quán)利要求1所述的稀土永磁材料，其特征在于，純度為99.9%的Pr，原子百分比為19%或18%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為2.5%或2.3%，Co的原子百分比3%或3.2%, Nb的原子百分比為0.15%或0.2%，剩余為鐵的原子百分比，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下，真空熔煉爐中冶煉，得到成分均勻的合金錠，再將得到的合金錠進(jìn)行快淬處理，得到金屬薄帶后破碎過(guò)篩網(wǎng)、退火。
全文摘要
一種稀土永磁材料，其特征在于，其基本表達(dá)式為RxFe100-x-y-z-vByCozMv，其中，R是除釹以外一種或幾種鑭系稀土元素，優(yōu)選為Pr，La中的一種或多種，F(xiàn)e為鐵元素，B為硼元素，Co為鈷元素，M為Nb，Zr等元素中的一種或多種；x是為12-39的任意數(shù)值，y是為0.1-9的任意數(shù)值，z是為1-15的任意數(shù)值，v是為0.1-8的任意數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的稀土永磁材料，其晶粒尺寸細(xì)化、微結(jié)構(gòu)均勻、磁能積高、剩磁高、易充磁且工作溫度高，熱穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)C22C38/00GK103247401SQ20131020164
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月27日
發(fā)明者陳鑫, 楊安, 郭蓓 申請(qǐng)人:江西江鎢稀有金屬新材料有限公司