一種具有高溫穩(wěn)定性的納米稀土永磁材料及其制備方法
【專利摘要】一種具有高溫穩(wěn)定性的納米稀土永磁材料，其特征在于，它的基本表達(dá)式為RxFe100～x～z～yBzNy，其中，R為鑭系稀土元素釹、鐠等其中的一種或幾種，F(xiàn)e為鐵元素，B為硼元素，N為鈮、鋯等元素中的一種；x是為15～36的任意數(shù)值，z是為2～10的任意數(shù)值，y是為4～10的任意數(shù)值。優(yōu)選的所述x是為18～32的任意數(shù)值，z是為2.6～8.5的任意數(shù)值，y是為4.8～9的任意數(shù)值。本發(fā)明還提供了這種稀土永磁材料的制備方法。本發(fā)明不添加Co元素，具有低成本、高工作溫度、高內(nèi)稟矯頑力的優(yōu)點。
【專利說明】一種具有高溫穩(wěn)定性的納米稀土永磁材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有高溫穩(wěn)定性的納米稀土永磁材料，更具體地，涉及一種低成本、高工作溫度、高內(nèi)稟矯頑力的粘結(jié)釹鐵硼納米稀土永磁材料。
【背景技術(shù)】
[0002]粘結(jié)釹鐵硼的納米稀土永磁材料因其高性能、低成本等優(yōu)點，而獲得廣泛的研究和重視，但這類材料居里溫度普遍偏低，在高溫環(huán)境下應(yīng)用受到很大的限制，諸如各種電機(jī)及傳感器要求其工作溫度在130?150°C左右，而在汽車工業(yè)領(lǐng)域，要求其工作溫度在150?180°C，為提聞?wù)辰Y(jié)欽鐵砸的納米稀土永磁材料的聞溫穩(wěn)定性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，許多研究在NdFeB基礎(chǔ)上復(fù)合添加Co?Dy、Co?Ga形成一種新型復(fù)合永磁材料,如在專利《一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其制備方法》(專利申請?zhí)?201010215804.5)中描述了一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米復(fù)合NdFeB永磁合金，該永磁合金成分以原子百分比計為:Fe70?80%、Nd7?12%、Co3?8%,Ga0.1?4%,Zr0.2?5%、B4?10%。但是，此專利使用了過多的戰(zhàn)略資源Co，這將使成本提高而不利于推廣應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的釹鐵硼永磁合金的缺點是磁性能較低，熱穩(wěn)定性差，使用溫度低，在高溫環(huán)境下不利于使用，比如電機(jī)、傳感器等部件，磁體的磁性能會因發(fā)熱或環(huán)境溫度提高而大大降低，甚至導(dǎo)致部件失效，因而限制了磁體的使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種粘結(jié)釹鐵硼的納米稀土永磁材料，其不添加Co元素，具有低成本、高工作溫度、高內(nèi)稟矯頑力的優(yōu)點。
[0005]為此，本發(fā)明提供了一種釹鐵硼納米稀土永磁材料，通過添加鑭系稀土元素釹、鐠等其中的一種或幾種，并復(fù)合添加了 Nb、Zr等其他過渡金屬獲得高內(nèi)稟矯頑力、高工作溫度的粘結(jié)釹鐵硼永磁材料，基本表達(dá)式為RxFeltltl?yBzNy，其中，R為鑭系稀土元素釹、鐠等其中的一種或幾種，F(xiàn)e為鐵元素，B為硼元素，N為Nb、Zr等元素中的一種；x為15?36的任意數(shù)值，z為2?10的任意數(shù)值，y為4?10的任意數(shù)值。
[0006]優(yōu)選地,所述χ為18?32的任意數(shù)值，z為2.6?8.5的任意數(shù)值，y為4.8?9的任意數(shù)值,更優(yōu)選地,所述χ為20?29.5的任意數(shù)值，z為3?7.9的任意數(shù)值，y為
5.5?7.6的任意數(shù)值。與專利《一種具有較好溫度穩(wěn)定性的納米晶復(fù)合NdFeB永磁合金及其制備方法》相比，顯然是有區(qū)別的。
[0007]本發(fā)明通過添加Nb、Zr等過渡金屬元素改善永磁合金的微結(jié)構(gòu)，Nb、Zr等過渡金屬元素在快速凝固過程中形成超細(xì)的α -Fe相，抑制了 Nd-Fe-B晶粒的形核長大，細(xì)化了晶粒，增強(qiáng)軟磁相和硬磁相的交換耦合作用，提高了產(chǎn)品的性能。
[0008]本發(fā)明還提供了這種納米稀土永磁材料的制備方法。具體制備方法如下:將工業(yè)純金屬元素Fe、Nd、B、Nb、Zr等按上述的原子百分比進(jìn)行配料，放入真空熔煉爐中熔煉，得到合金錠，再將合金錠放入甩帶爐中處理進(jìn)行甩帶，將溫度、氣壓、真空度、輥面線速等控制在一定范圍內(nèi)，再將甩帶后產(chǎn)物進(jìn)行晶化處理及退火熱處理工藝制備出一種具有高內(nèi)稟矯頑力的稀土永磁材料，其中，熱退火工藝優(yōu)選在400°C?800°C的溫度范圍，熱退火時間優(yōu)選在2?35分鐘。
[0009]本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中釹鐵硼永磁合金磁性能較低，熱穩(wěn)定性差，使用溫度低，在高溫環(huán)境下不利于使用的缺點，在不添加Co元素的情況下獲得具有高內(nèi)稟矯頑力、高操作溫度磁粉。本發(fā)明的稀土永磁材料表現(xiàn)出約955?995kA/m的內(nèi)稟矯頑力(Hci)，820?840mT的高剩磁(Br)，114Kj/m3以上的最大磁能積(BHmax)以及150_180°C的最高工作溫度，顯著擴(kuò)大了相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，降低了磁粉的不可逆磁通，在150°C以上高溫處理I小時，不可逆損失為2%以下。
[0010]本發(fā)明的納米稀土永磁材料適合電機(jī)、傳感器等需要在高工作溫度下使用的部件，且磁體性能不會因器件的發(fā)熱或環(huán)境溫度的提高而降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為同類產(chǎn)品在SEM電鏡下的微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本發(fā)明產(chǎn)品在SEM電鏡下的微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本發(fā)明產(chǎn)品在不同溫度下的減磁量與同類產(chǎn)品的比較圖。
[0014]圖4為根據(jù)發(fā)明的納米稀土永磁材料的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖1-4和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不限于這些實施例，以下實施例只為說明目的，不應(yīng)當(dāng)被用來限制本發(fā)明以及權(quán)利要求的范圍。
[0016]如圖4所示，一種納米稀土永磁材料的制備系統(tǒng)依次包括配料裝置1、熔煉裝置2、合金甩帶裝置3、和晶化處理及退火熱處理裝置4 ;配料裝置1、熔煉裝置2、合金甩帶裝置
3、和晶化處理及退火熱處理裝置4從工藝上游至工藝下游依次排列；配料裝置I包括工業(yè)純金屬元素Fe的供料器、工業(yè)純金屬元素Nd的供料器、工業(yè)純金屬元素B的供料器、工業(yè)純金屬元素Nb的供料器、工業(yè)純金屬元素Zr的供料器、以及工業(yè)純金屬元素Fe、Nd、B、Nb、Zr的原子百分比配料控制器；所述熔煉裝置2得到合金溶液與合金甩帶裝置3連通；合金甩帶裝置3得到的甩帶后產(chǎn)物與晶化處理及退火熱處理裝置4連通。
[0017]實施例1:
[0018]按照以下配方，純度為99.9%的Nd，原子百分比為29%，F(xiàn)e-B合金(其中B含量為19%)，B的原子百分比為2.8%，Nb的原子百分比為4.2%，剩余為Fe含量。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(見圖3)，輪速約為20?39m/s，得到金屬薄帶后破碎過40目篩網(wǎng)，在500°C?700°C溫度下晶化10分鐘，將制備的樣品用振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)測出其磁性能，性能如表I所示:
[0019]表I
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種納米稀土永磁材料,其特征在于,其基本表達(dá)式為
RxFeioo ~x ~z ~yBzNy 其中，R為鑭系稀土元素釹、鐠等其中的一種或幾種；Fe為鐵元素,B為硼元素；N為銀、鋯等元素中的一種(不添加Co元素)；x為15~36的任意數(shù)值，z為2~10的任意數(shù)值，y為4~10的任意數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的納米稀土永磁材料，其特征在于，所述X為18~32的任意數(shù)值，z為2.6~8.5的任意數(shù)值,和/或y為4.8~9的任意數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的納米稀土永磁材料，其特征在于，所述X為20~29.5的任意數(shù)值，z為3~7.9的任意數(shù)值,和/或y為5.5~7.6的任意數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1-3其中之一所述的納米稀土永磁材料，其特征在于，R為釹和鐠中的一種或兩種；N為銀和錯中的一種。
5.如權(quán)利要求1-4其中之一所述的納米稀土永磁材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟:將工業(yè)純金屬元素Fe、Nd、B、Nb、Zr等按所述的原子百分比進(jìn)行配料；熔煉，得到合金；將合金進(jìn)行甩帶；以及將甩帶后產(chǎn)物進(jìn)行晶化處理及退火熱處理。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉在真空熔煉爐中進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉得到的合金處理后進(jìn)行甩帶，進(jìn)行甩帶時將溫度、氣壓、真空度、輥面線速等控制在一定范圍內(nèi)；和/或退火熱處理溫度為400~800°C，時間為2~35分鐘。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述處理是指合金放入甩帶爐中進(jìn)行快淬前處理。
9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述將溫度、氣壓、真空度、輥面線速等控制在一定范圍內(nèi)是指逐漸調(diào)整溫度控制在1300°C -1600°C之間，爐內(nèi)壓力在15-35Torr時，真空度控制在400Pa以內(nèi)，輥面線速等控制在20-55m/s。
10.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，將工業(yè)純金屬元素Fe、Nd、B、Nb、Zr按所述的原子百分比進(jìn)行配料(不添加Co元素)。
【文檔編號】B22F3/16GK103559971SQ201310499302
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】陳鑫, 楊安, 郭蓓 申請人:江西江鎢稀有金屬新材料有限公司