專利名稱：一種復(fù)合永磁材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁材料及其制備方法，特別是涉及一種用多種組元的磁粉復(fù)合的制備方法及用該方法制備的復(fù)合永磁材料技術(shù)領(lǐng)域。
永磁材料對(duì)現(xiàn)代人類生活越來(lái)越重要，隨著環(huán)境與能源問(wèn)題的日益嚴(yán)重，需要發(fā)展更高性能的永磁材料。近年來(lái)出現(xiàn)了一種機(jī)械合金化，各向同性的氮化Sm7Fe93粉，其中含有軟磁相α-Fe和硬磁相Sm2Fe17Nx，兩相形成納米結(jié)構(gòu)。(見參考文獻(xiàn)J.Ding，P.G.McCormick and R.Street，Journal Magnetismand Magnetic Materials，Vol124，1993，p.L1)這種永磁材料的特點(diǎn)是首先制成一種合金，然后機(jī)械合金化，使其非晶化，通過(guò)熱處理后才能產(chǎn)生納米軟磁相α-Fe和納米硬磁相Sm2Fe17Nx。由于兩相的晶粒大小通過(guò)退火處理來(lái)控制，而且對(duì)退火條件特別敏感，制做條件苛刻，常因退火條件不適而使軟磁相尺寸過(guò)大而使材料的磁性能矯頑力很低。
本發(fā)明的目的之一是為了研制出高剩磁和矯頑力的各向同性永磁材料；目的之二是為了簡(jiǎn)化制備步驟，從而提供一種由多種磁粉組成的復(fù)合永磁材料H100-xSx，其中H為根據(jù)氫化法(HDDR-Hydrogenation Decomposition DesorptionRecombination，吸氫，分歧，脫氫，重組)制得的稀土永磁粉，可為氫化法制得的以下(a)-(c)中的一種或兩種的混合物(a)以R2(Fe，M)14B為主相的R-(Fe，M)-B永磁粉，這里的R為單一的Nd，Nd及一個(gè)以上的下述元素Dy，Tb，Pr的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Nb，Mo的混合物；(b)以R2(Fe，M)17Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉，這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd，Gd，Dy的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Ti，Si的混合物；(c)以R1(Fe，M)7Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉；這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Ti，Mo，V的混合物；納米軟磁粉S可為納米Fe粉，納米Fe-Co粉，納米Fe-Nb粉中的一種或兩種。x為20～40重量百分?jǐn)?shù)。同時(shí)提供了采用多種磁粉組成的復(fù)合永磁材料H100-xSx的制做方法。本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的一種由多種磁粉組成的復(fù)合永磁材料H100-xSx的制法如下(1)按比配料，混合首先將根據(jù)氫化法制得的稀土永磁粉H與納米軟磁粉S按H100-xSx配比，其中x＝20～40重量百分?jǐn)?shù)稱料，并充分混合。當(dāng)x小于20重量百分?jǐn)?shù)，則材料剩磁不大，當(dāng)x大于40重量百分?jǐn)?shù)，則不能得到較大的矯頑力，影響復(fù)合材料的綜合性能。(2)研磨將混合粉在保護(hù)液體(石油醚，氣油，無(wú)水乙醇)或保護(hù)氣氛(氫氣)保護(hù)下研磨或球磨1～5分鐘。將混合粉細(xì)磨1～5分鐘和高壓成型是為了使兩類磁粉充分復(fù)合嵌套，軟硬納米晶粒緊密相聯(lián)。(3)成型固化(a)可將磨后的混合磁粉與環(huán)氧樹脂按98∶2的比例充分混合，然后注入模具中，加壓(1-5噸/每平方厘米的壓力)，然后在常溫，常壓下固化2-3小時(shí)，將固化后的材料充磁(充磁場(chǎng)3-4T)后可制得粘結(jié)復(fù)合永磁材料H100-xSx；(b)也可將磨后的粉注入模具中高壓(5-20噸/每平方厘米的壓力)成型，充磁后可得復(fù)合永磁材料H100-xSx。用上述方法制備的H100-xSx兩組元復(fù)合永磁材料是由H＝氫化法制得的稀土永磁粉，S＝納米軟磁粉；x＝20～40重量百分?jǐn)?shù)。其中H可為氫化法制得的以下(a)-(c)中的一種或兩種的混合物(a)以R2(Fe，M)14B為主相的R-(Fe，M)-B永磁粉，這里的R為單一的Nd，Nd及一個(gè)以上的下述元素Dy，Tb，Pr的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Nb，Mo的混合物；(b)以R2(Fe，M)17Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉，這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd，Gd，Dy的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Ti，Si的混合物；(c)以R1(Fe，M)7Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉；這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Ti，Mo，V的混合物；納米軟磁粉S可為納米Fe粉，納米Fe-Co粉，納米Fe-Nb粉中的一種或兩種。本發(fā)明的多組元復(fù)合永磁材料是具有高剩磁和矯頑力的各向同性型永磁材料。
本發(fā)明的復(fù)合永磁材料不同于通過(guò)非晶化然后熱處理才得到納米軟硬磁相，而是氫化法硬磁相粉和納米軟磁相的直接兩粉復(fù)合，本發(fā)明不是納米硬磁相—納米軟磁相的簡(jiǎn)單復(fù)合。本發(fā)明是利用了氫化法制得的磁粉的特殊微結(jié)構(gòu)，氫化法磁粉的顆粒大小可達(dá)1～20μm，可是一個(gè)氫化法制得的磁粉顆粒包含了無(wú)數(shù)納米大的小晶粒，而且氫化法制得的磁粉大顆粒中有大裂縫和很多微小細(xì)紋，當(dāng)從外界再引入納米軟磁晶粒，很多軟磁納米晶粒進(jìn)入了永磁氫化粉的大顆粒的裂縫特別是微小細(xì)紋中，從而與納米永磁晶粒緊密附著相互作用。由于納米軟硬磁相的相互作用，本發(fā)明的復(fù)合永磁材料在小磁滯徊線的退磁分支上具有了很強(qiáng)的回復(fù)特性。

圖1顯示了一個(gè)粘結(jié)的H100-xSx型復(fù)合永磁材料((NdDy)-(FeCo)-B)70Fe30在小磁滯徊線的退磁分支上的強(qiáng)回復(fù)特性。由于氫化法制得的永磁粉的基本微結(jié)構(gòu)在本發(fā)明中并沒(méi)有遭到大的破壞，使得嵌套了納米軟磁晶粒的氫化法永磁顆粒單元在本發(fā)明的復(fù)合材料中能仍然具有較大的矯頑力，而且剩磁由于納米軟磁相的加入而增大。這種嵌套復(fù)合體的實(shí)現(xiàn)是本發(fā)明的創(chuàng)新之處，它不同于一般的純的氫化永磁粉，又不同于一般的納米永磁相—納米軟磁相的簡(jiǎn)單復(fù)合，更不同于首先非晶態(tài)化，然后熱處理產(chǎn)生納米永磁相—納米軟磁相的思路方法。本發(fā)明可制得高剩磁和矯頑力(如Br＝1.08T，Hc＝0.85T)的各向同性復(fù)合永磁材料。
實(shí)施例1首先將根據(jù)氧化法制得的稀土永磁粉Nd-Fe-B(以Nd2Fe14B為主相)與納米Fe粉按(Nd-Fe-B)∶Fe＝80∶20重量百分?jǐn)?shù)的比例充分混合，然后將混合粉在石油醚的保護(hù)下研磨3分鐘，然后將磨后的粉注入模具，常溫下在10噸/每平方厘米的壓力下壓結(jié)成型，在磁場(chǎng)4T下充磁后可得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)80Fe20。
測(cè)得永磁性能為Br＝0.96T，Hc＝0.9T。按以上類似步驟，可制得(Nd-Fe-B)70Fe30復(fù)合永磁材料。測(cè)得永磁性能為∶Br＝1.08T，Hc＝0.85T實(shí)施例2首先將根據(jù)氫化法制得的稀土永磁粉Nd-Fe-B(以Nd2Fe14B為主相)與納米Fe粉按(Nd-Fe-B)∶Fe＝70∶30重量百分?jǐn)?shù)的比例充分混合，然后將混合粉在石油醚的保護(hù)下研磨3分鐘，然后將磨后的粉，與環(huán)氧樹脂按98∶2的比例混合，注入模具，常溫下在5噸/每平方厘米的壓力下壓結(jié)成型，固化，在磁場(chǎng)4T下充磁后可得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)70Fe30。測(cè)得永磁性能為Br＝1.01T，Hc＝0.88T實(shí)施例3首先將根據(jù)氧化法制得的稀土永磁粉Sm-Fe-N(以Sm2Fe17Nx為主相)與納米Fe粉按(Sm-Fe-N)∶Fe＝70∶30重量百分?jǐn)?shù)的比例充分混合，然后將混合粉在石油醚的保護(hù)下研磨3分鐘，然后將磨后的粉，與環(huán)氧樹脂按98∶2的比例混合，注入模具，常溫下在5噸/每平方厘米的壓力下壓結(jié)成型，固化，在磁場(chǎng)4T下充磁后可得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)70Fe30。測(cè)得永磁性能為Br＝0.9T，Hc＝0.80T。實(shí)施例4按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)70(Fe70Co30)30。(其中的Sm-Fe-N
以Sm2Fe17Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.95T，Hc＝0.73T。實(shí)施例5按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)70(Fe70Co30)30。(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝1.04T，Hc＝0.73T。實(shí)施例6按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-(FeAl)-B)70(Fe70Co30)30。(其中的Nd-(FeAl)-B以Nd2(FeAl)14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.85T，Hc＝1.0T。實(shí)施例7按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料((NdDy)-Fe-B)70(Fe70Co30)30。(其中的(NdDy)-Fe-B以(NdDy)2Fe14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.82T，Hc＝1.2T實(shí)施例8按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-(FeCo)-B)70(Fe70Co30)30。(其中的Nd-(FeCo)-B以Nd2(FeCo)14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.80T，Hc＝0.80T。實(shí)施例9按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)70(FeNb)30。(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.8T，Hc＝0.85T。實(shí)施例10
按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)70(FeNb)30。(其中的Sm-Fe-N以Sm2Fe17Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.76T，Hc＝0.9T。實(shí)施例11按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料((SmPr)-Fe-N)70(FeNb)30。(其中的(SmPr)-Fe-N以(SmPr)2Fe17Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.78T，Hc＝0.7T。實(shí)施例12按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料((SmPr)-Fe-N)70(Fe70Co30)30。(其中的(SmPr)-Fe-N以(SmPr)2Fe17Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.96T，Hc＝0.6T。實(shí)施例13按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)30(Nd-Fe-B)40(Fe70Co30)30。
(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相，Sm-Fe-N以Sm2Fe17Nx為主相)。測(cè)得永磁性能為Br＝0.78T，Hc＝0.74T。實(shí)施例14按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)30(Nd-Fe-B)40Fe30。(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相，Sm-Fe-N以Sm2Fe17Nx為主相)。測(cè)得永磁性能為Br＝0.76T，Hc＝0.65T實(shí)施例15按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)70(Fe70Co30)20Fe10。(其中的Nd-Fe-B
以Nd2Fe14B為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.86T，Hc＝0.73T。實(shí)施例16按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-(FeTi)-N)70(Fe70Co30)30。(其中的Sm-(FeTi)-N以Sm1(Fe，Ti)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.75T，Hc＝0.6T。實(shí)施例17按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-(FeTi)-N)70Fe30。(其中的Sm-(FeTi)-N以Sm1(FeTi)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.65T，Hc＝0.68T。實(shí)施例18按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-Fe-N)30(Sm-(FeTi)-N)40Fe30。(其中的Sm-Fe-N以Sm2Fe17Nx為主相，Sm-(FeTi)-N以Sm1(FeTi)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.71T，Hc＝0.66T實(shí)施例19按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)30(Sm-(FeTi)-N)40Fe30。(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相，Sm-(FeTi)-N以Sm1(FeTi)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.75T，Hc＝0.72T實(shí)施例20按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁樹料(Sm-(FeMo)-N)70Fe30。(其中的Sm-(FeMo)-N以Sm1(FeMo)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.67T，Hc＝0.55T。實(shí)施例21按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料((SmPr)-(FeMo)-N)70Fe30。(其中的(SmPr)-(FeMo)-N以(Sm，Pr)1(FeMo)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.70T，Hc＝0.41T。實(shí)施例22按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Sm-(FeV)-N)70Fe30。(其中的Sm-(FeV)-N以Sm1(FeV)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.69T，Hc＝0.50T。實(shí)施例23按實(shí)施例3的制備工藝制得復(fù)合永磁材料(Nd-Fe-B)30((SmNd)-(FeV)-N)40Fe30。(其中的Nd-Fe-B以Nd2Fe14B為主相，(SmNd)-(FeV)-N以(SmNd)1(FeV)7Nx為主相)測(cè)得永磁性能為Br＝0.70T，Hc＝0.78T
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合永磁材料H100-xSx，其特征在于其中H為氫化法制得的稀土永磁粉，S為納米軟磁粉，按x為20～40重量百分?jǐn)?shù)組成的；
2.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合永磁材料，其特征在于稀土永磁粉包括以下(a)-(c)中的一種或兩種的混合物(a)以R2(Fe，M)14B為主相的R-(Fe，M)-B永磁粉，這里的R為單一的Nd，Nd及一個(gè)以上的下述元素Dy，Tb，Pr的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Nb，Mo的混合物；(b)以R2(Fe，M)17Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉，這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd，Gd，Dy的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Al，Co，Ga，Ti，Si的混合物；(c)以R1(Fe，M)7Nx為主相的R-(Fe，M)-N永磁粉；這里的R為單一的Sm，Sm及一個(gè)以上的下述元素Pr，Nd的混合物，M為一個(gè)或一個(gè)以上的下述元素Ti，Mo，V的混合物；
3.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合永磁材料，其特征在于納米軟磁粉包括納米Fe粉，納米Fe-Co粉，納米Fe-Nb粉中的一種或兩種；
4.一種制備權(quán)利要求1所述的復(fù)合永磁材料H100-xSx的制備方法，其特征在于首先將根據(jù)氫化法制得的稀土永磁粉H與納米軟磁粉S按H100-xSx，x＝20～40重量百分?jǐn)?shù)的比例稱料后充分混合，然后將混合粉在防氧化的保護(hù)環(huán)境下細(xì)磨1～5分鐘，將磨后的粉與環(huán)氧樹脂混合，成型，固化，充磁后可制得粘結(jié)復(fù)合永磁材料H100-xSx，也可將磨后的粉在高壓下成型，充磁后可得復(fù)合永磁材料H100-xSx；
5.按權(quán)利要求2所述的制備復(fù)合永磁材料的方法，其特征在于所述的在防氧化的保護(hù)環(huán)境下細(xì)磨是在惰性氣體或在保護(hù)液體石油醚，氣油，無(wú)水乙醇中研磨；
6.按權(quán)利要求2所述的制備復(fù)合永磁材料的方法，其特征在于所述的成型固化是按復(fù)合永磁粉與環(huán)氧樹脂98∶2的比例混合注入模具中，加壓(1-5噸/每平方厘米的壓力)，然后在常溫，常壓下置放2-3個(gè)小時(shí)；所述的高壓成型是磨后的粉注入模具中高壓(5-20噸/每平方厘米的壓力)成型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁材料及其制備方法，特別是涉及用多種組元的磁粉復(fù)合的制備方法及用該方法制備的復(fù)合永磁材料領(lǐng)域。本發(fā)明為了得到高剩磁和矯頑力的各向同性永磁材料和簡(jiǎn)化制備步驟，從而提供一種由氫化法制得的稀土永磁粉和納米軟磁粉組成的復(fù)合永磁材料H
文檔編號(hào)H01F1/055GK1139279SQ9510677
公開日1997年1月1日 申請(qǐng)日期1995年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月28日
發(fā)明者胡季帆, 胡伯平, 王亦忠, 王開鷹, 王震西 申請(qǐng)人:北京三環(huán)新材料高技術(shù)公司