CN102909371A

CN102909371A - 一种钕铁硼永磁材料及其制备方法

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Publication number: CN102909371A
Application number: CN 201110222430
Authority: CN
Inventors: 张作州
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼永磁材料，包括：成份为R-Fe-B的主体合金，其中，Fe的重量百分比为58-78％；B的重量百分比为0.9-1.3％；P的重量百分比为0.25-3％，所述R的重量百分比为28-35％为Nd、Dy和Sm的一种或多种；所述材料还包括稀土类材料，稀土类材料的重量百分比为28-35％，所述稀土类材料Nd、Pr、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；所述合金中还包括Co或Cu的一种或多种的添加合金。本发明可以保磁力和残留磁力线密度一起增加并提高磁气特性。

Description

一种钕铁硼永磁材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种钕铁硼永磁材料及其制备方法。

背景技术

稀土类永磁材料，以其优越的磁气特性和经济性，多用于电气和电子仪器领域，近年来，更加要求高性能化。在稀土类永磁材料之中，R-Fe-B系稀土类永磁材料，与稀土类钴永磁材料相比，由于作为主要元素的Nd比Sm贮量丰富，同时不大量使用Co，所以原材料费便宜，磁气特性也远远超过稀土类钴永磁材料，是极其优秀的永久磁体。

为了提高该R-Fe-B系稀土类永磁材料的磁气特性，进行了种种尝试。具体的讲，通过添加Co来提高居里温度的例子，为了得到稳定的保磁力，添加Ti、V、Ni、Bi等的例子，通过添加0.02-0.5原子％Cu来提高保磁力，同时扩大热处理的最适宜温度的幅度并改善制造效率的例子，通过添加0.2～0.5原子％的Cr来提高耐腐蚀性的例子等均有指出添加各种材料来提升特性。

在上述的现有技术中，无论哪一个都是通过在R-Fe-B系稀土类永磁材料中添加新的元素来提高磁气特性。但是，当添如新的其他元素时，几乎都是增加了保磁力降低了残留磁力线密度(Br)。因此，实际上难以提高磁气特性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种在添加了P的一定范围的组成中，保磁力和残留磁力线密度一起增加的R-Fe-B系钕铁硼永磁材料，能够提高磁气特性。

本发明提供的钕铁硼永磁材料，包括：

成份为R-Fe-B的主体合金，其中，Fe的重量百分比为58-78％；B的重量百分比为0.9-1.3％；P的重量百分比为0.25-3％，所述R的重量百分比为28-35％为Nd、Dy和Sm的一种或多种；所述材料还包括稀土类材料，稀土类材料的重量百分比为28-35％，所述稀土类材料Nd、Pr、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；所述合金中还包括Co或Cu的一种或多种的添加合金。

相应的，本发明还提供一种钕铁硼永磁材料制备方法，包括：

将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金并获取0.5-5微米大小的合金粉末，所述预定比例为：Fe的重量百分比为58-78％；B的重量百分比为0.9-1.3％；P的重量百分比为0.25-3％。稀土类材料的重量百分比为28-35％，所述稀土类材料Nd、Pr、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；

在10kOe的压力条件下，经0.2-2吨/厘米²压力，将所述合金粉末处理获得合金成形体；

将所述成形体在1000-1200摄氏度条件下烧结后再进行800-1200摄氏度的热处理得到钕铁硼永磁材料材料。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明钕铁硼永磁材料由稀土类元素、硼B、磷P、铁Fe和不可避免的杂质构成，可以用钴Co和铜Cu置换铁Fe的一部分。本发明的钕铁硼永磁材料由于有这样特定的组成，所以具有高的残留磁力线密度和保磁力。

附图说明

图1是表示P含有量与保磁力(iHc)和残留磁力线密度(Br).

图2是本发明的实施例2中的稀土类永磁材料材料的X射线衍射。

具体实施方式

本发明实施例提供一种钕铁硼永磁材料的制备方法，所述方法包括：

步骤101，将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金并获取0.5-5微米大小的合金粉末，所述预定比例为：Fe的重量百分比为58-78％；B的重量百分比为0.9-1.3％；P的重量百分比为0.25-3％。稀土类材料的重量百分比为28-35％，所述稀土类材料Nd、Pr、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；在所述主体合金中还包括添加合金，所述添加合金为Co和Cu的一种或多种。

步骤102，在10kOe的压力条件下，经0.2-2吨/厘米²压力，将所述合金粉末处理获得合金成形体；

步骤103，将所述成形体在1000-1200摄氏度条件下烧结后再进行800-1200摄氏度的热处理得到钕铁硼永磁材料材料。

优选的，所述方法在步骤101之前还包括：

步骤100，在所述钕铁硼永磁材料材料表面进行钝化涂层处理。

具体的所述获取0.5-5微米大小的合金粉末具体为：

步骤1011，由布朗粉碎机或颚式破碎机进行粉碎进行粗粉碎，获得粗粉碎颗粒；

步骤1012，由立式球磨机的有机溶剂的湿式法或氮气喷射粉碎法对粗粉碎颗粒进行微粉碎，获得0.5-5微米大小的合金粉末；

优选的，所述将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金具体为：

将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合后，通过高频熔解铸造获得Nd、Fe、B和P的合金。

优选的，上述步骤都在氮气环境下进行，所以在所述将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金并获取0.5-5微米大小的合金粉末之前还包括：将炉体抽真空或向炉体中冲入氮气。

实施本实施例的制备方法，可以获得所以具有高的残留磁力线密度和保磁力的钕铁硼永磁材料。

本发明提供一种钕铁硼永磁材料，包括：成份为R-Fe-B的主体合金，其中，Fe的重量百分比为58-78％；B的重量百分比为0.9-1.3％；P的重量百分比为0.25-3％，所述R的重量百分比为28-35％为Nd、Dy和Sm的一种或多种；所述材料还包括稀土类材料，稀土类材料的重量百分比为28-35％，所述稀土类材料Nd、Pr、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；所述合金中还包括Co或Cu的一种或多种的添加合金。

具体的，含有从由钕Nd、镨Pr、镝Dy、铽Tb、钬Ho构成的群中选择出的一种以上的稀土类元素(以下也称为R)，其含有量在28-35重量％的范围内。当R的含有量低于28重量％时，保磁力显著减少，而当R的含有量超过35重量％时，残留磁力线密度显著减少。优选R的含有量上限是35重量％，下限是30重量％。构成本发明的永磁材料的B的含有量在0.9-1.3重量％范围内。当低于0.9重量％时，保磁力显著减少，而超过1.3重量％时，残留磁力线密度显著减少。优选B的含有量上限是1.2重量％，下限是1重量％。

构成本发明的永磁材料的P的含有量在0.25～3重量％范围内。当低于0.25重量％时，残留磁力线密度显著减少，而超过3重量％时，保磁力显著减少。再有，当含有量超过3重量％时，不能稳定地得到正方晶体构造，因正方晶体构造的比例减少而不优选，由于这些理由，最好添加0.3-2.5重量％。

构成本发明的永磁材料的Fe的含有量最好是58～80重量％。在Fe的含有量低于58重量％时，有残留磁力线密度大量减少的倾向，当超过80重量％时，有保磁力显著减少的倾向。优选Fe的含有量上限是75重量％，特别是72重量％，下限是62重量％。在用Co和Cu置换Fe的一部分的情况下，Fe的含有量可以是54-78重量％。

当用Co置换构成本发明的永磁材料的Fe的一部分时，发现有星里温度(Tc)的改善。在本发明中，Co的含有量可以在0.1-3.6重量％的范围内。当低于0.1重量％时，居里温度的改善效果不那么明显，而当超过3.6重量％时，对成本不利。优选Co的含有量上限是3.2重量％，下限是0.5重量％。

构成本发明的永磁材料的Cu，如上所述，赋予R-Fe-B系稀土类永磁材料高的磁气特性。在本发明中，Cu的含有量可以在0.02-0.25重量％范围内。当低于0.02重量％时，保磁力几乎不增加，而当超过0.25重量％时，残留磁力线密度大大减少。优选Cu的含有量的上限是0.2重量％，下限是0.06重量％。

含在本发明的永磁材料中的正方晶体构造的比例优选是全体50重量％以上，特别是70重量％以上。当正方晶体构造的比例低于50重量％时，有保磁力变小的倾向，

通常，本发明的永磁材料具有380-600℃的居里温度(Tc)，在25℃时具有11～18kG的残留磁力线密度(Br)和14-21kOe的保磁力(iHc)。

为了制造本发明的钕铁硼永磁材料材料，可以按照Nd系永磁材料的一般的制造方法进行制造。下面表示其中的一个例子。

首先，把原料的Nd、Fe、B、P以及添加元素(Co、Cu等)以规定的比例配合，通过高频熔解来铸造合金。这时，用于制造的Co、Cu也可以是与用作原料的Fe的混合物。

然后，把得到的合金用颚式破碎机或布朗粉碎机等进行粗粉碎之后，由使用立式球磨机或球磨机等的有机溶剂的湿式法或用氮气的喷射粉碎杌那样的干式法进行微粉碎。微粉的粒径没有特别地限制，优选平均为0.5-5微米。得到的微粉末在大约10kOe左右的磁场中向磁场方向定向，在大约0.2-2吨/厘米2的压力下冲压成形，然后把冲压成形得到的成形体在高真空中或惰性气体中在1000-1400℃下烧结1-2小时，再在比烧结温度低的温度(800-1200℃左右)下进行热处理。由此得到本发明的稀土类永磁材料材料。

然后，对上述稀土类永磁材料材料再进行加工和表面处理，就能得到稀土类永磁材料。

再有，在本发明的上述稀土类永磁材料材料的制造中，作为包含在使用原料中的或者混入制造过程中的不可避免的杂质的占0.2重量％以下的微量的La、Ce、Sm、Ni、Mn、Si、Ca、Mg、S不损害本发明的效果。

作为初始原料，使用了Nd、电解铁、硼铁合金、磷化铁。然后，在把这些原料以重量比(％)为30Nd-BAL.Fe-1B-XP(X为0～5的数值)的组成配合之后，在铝坩埚中进行高频熔解，注入水冷铜铸型之后得到各种组成的铸块(坯料)。接着，把这些铸块用布朗粉碎机进行粗粉碎，再用氮气流中的喷射粉碎机进行微粉碎，从而得到平均粒径为

左右的微粉末，把该微粉末和有润滑效果的硬脂酸用在0.07重量％的氮气中的V型搅拌器进行混合。

此后，把这些微粉末充填到成型装置的金属模型中，在10kOe的磁场中进行定向，在垂直于磁场的方向上以1.2吨/厘米²的压力冲压成形。把得到的成形体在Ar气中在1200℃的温度下烧结2个小时

之后，进行冷却，再在800℃温度下在Ar气中热处理1个小时，就制作出了P含有量不同的各种组成的稀土类永磁材料材料。

再有，在从铸块到烧结的工序之间，全都在氮气中进行移动，尽量降低氧含有量。

对于这些稀土粪永磁材料材料，测定其居里温度(Tc)、保磁力(iHc)和残留磁力线密度(Br)，得到的结果表示在图1和表1中。其结果，如表1所示，由于用Co置换Fe的一部分，所以改善了居里温度(Tc)。另外，如图1和表1所示，P的含有量达到3重量％时，与不添加的相比，没有使残留磁力线密度降低，还可以使保磁力增加。当P的添加量超过3重量％时，与不添加P的相比，残留

磁力线密度和保磁力双方都减少了。再有，当P的含有量为2重量％时，可以使残留磁力线密度增加3.6kG，使保磁力增加4.5kOe，磁气特性大幅度提高。

表1

另外，图2表示对得到的试料(P的含有量为2重量％)的结晶构造用CuKa射线进行X射线衍射的结果。由该衍射结果可以确认：主相是Na₂Fe₁₄B型正方晶体的结晶构造。

作为初始原料，使用了Nd、Dy、电解铁、Co、硼铁合金、磷化铁、Cu。然后，用相同的方法把这些原料配合成重量比(％)为30Nd-1Dy-62.8Fe-3Co-IB-0.2Cu-2P的组成，制作出稀土类永磁材料材料。对该稀土类永磁材料材料，测定居里温度(Tc)，保磁力(iHc)和残留磁力线密度(Br)，其结果是，居里温度是450℃，残留磁力线密度是16.2kG，保磁力是20.3kOe，大幅度地提高了磁气特性。

另外，把得到的试料的结晶构造用CuKa射线进行X射线衍射，结果确认：主相显示出Nd₂F₁₄B型正方晶体的结晶构造的衍射图。产业上的利用可能性

从上述表中核所述试验可以得出，根据本发明的实施例的永磁材料，可以得到具有高的保磁力和残留磁力线密度的稀土类永磁材料材料。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种钕铁硼永磁材料制备方法，其特征在于，包括：

将所述成形体在1000-1200摄氏度条件下烧结后再进行800-1200摄氏度的热处理得到钕铁硼永永磁材料材料。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述热处理之后还包括：在所述钕铁硼永永磁材料材料表面进行钝化涂层处理。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

获取0.5-5微米大小的合金粉末具体为：

由布朗粉碎机或颚式破碎机进行粉碎进行粗粉碎，获得粗粉碎颗粒；

由立式球磨机的有机溶剂的湿式法或氮气喷射粉碎法对粗粉碎颗粒进行微粉碎，获得0.5-5微米大小的合金粉末。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金具体为：将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合后，通过高频熔解铸造获得Nd、Fe、B和P的合金。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将Nd、Fe、B和P以及添加元素以预定比例配合成主体合金并获取0.5-5微米大小的合金粉末之前还包括：

将炉体抽真空或向炉体中冲入氮气。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主体合金中还包括添加合金，所述添加合金为Co和Cu的一种或多种。

7.一种钕铁硼永磁材料，包括：