CN105118594A - 高热导率的稀土铁系R-Fe-B 磁体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高热导率的稀土铁系R-Fe-B？磁体，其为由多层磁粉层和高热导率材料构成的复合结构，其结构模型如附图所示，所述多层磁粉层的层层之间层压有高热导率材料，所述高热导率材料在相邻的磁粉层之间呈规则或不规则的分布。本发明能够在保持优异磁性能的前提下，具有磁粉层与高热导率材料的微粉层的复合结构，且高热导率材料的微粉层可以在取向、压制或非压的任一方向是容易实现的，磁体产品设计时，可使高热导率层与最大传热面垂直，从而获得高热导率的磁体的最佳效果，最大限度地减小磁体发热导致的磁性能下降。本发明可应用到如电机类等大体积的磁体产品，尤其是中大功率高速旋转电机上，磁体的热量能快速传出，提高磁体磁性能的稳定性。

Description

高热导率的稀土铁系R-Fe-B 磁体及其制备方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料制造领域，特别是涉及一种高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体及其制备方法。

背景技术

近年来，随着清洁能源问题的凸显，各行各业节能降耗的需求越来越迫切，应用产业正在向集成、智能和小型化等方面发张。而在制造磁功能材料的永磁材料中，稀土铁系R-Fe-B磁体具有最大磁能积，正得到了迅速发展，高性能的R-Fe-B系烧结磁体的使用量快速的增加。稀土铁系R-Fe-B系烧结磁体的应用领域不断的扩展，特别是在工业电机、电动汽车和风力发电机等领域。但是R-Fe-B系烧结磁体的热导率低，磁性能的温度稳定性差，可使用这种磁体的环境温度、能量转换产生的热能尤其是应用于电机类中存在涡流的热能等，都使得磁体的温度产生较大的变化，而导致磁性能变化的问题。因此就要求提高R-Fe-B系烧结磁体的热导率，使产生的热量快速传出，保证磁体温度变化小就显得特别重要。

目前研究及生产方向主要是两个大方面：一是磁路设计并包括磁体的设计；二是改善磁体本身的微观结构和化学组成。磁路补偿使得磁路设计复杂，装备的质量和成本增加；磁体成分调整是加入重稀土及重稀土化合物，它导致磁能积磁能积下降的同时，成本也增加很多，特别是磁体使用量大的装备。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够具有高热导率稀土铁系R-Fe-B磁体及其制备方法。

本发明的高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体，其为由多层磁粉层和高热导率材料构成的复合结构，所述多层磁粉层的层层之间层压有高热导率材料，所述高热导率材料在相邻的磁粉层之间呈规则或不规则的分布。

上述所述高热导率材料在相邻的磁粉层之间呈带状或网状或平铺面状均布形成微粉层。

上述所述微粉层厚度4-8μm，磁粉层厚度2-5mm。

上述所述微粉平均粒径0.1-2μm，磁粉平均粒径1-5μm。

本发明所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体的制备方法，包括稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉制备、压坯的制备和烧结，所述压坯的制备中包括将稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉和高热导率材料的微粉分层交替充填入模腔，然后再进行取向成型。

上述所述高热导率材料的微粉是采用惰性气体通过扁形或多口扁形口的喷枪喷入到稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉表面上。

上述所述将稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉和高热导率材料的微粉分层交替充填入模腔，是先向模腔中装入磁粉，再向该磁粉层的表面装入高热导率材料的微粉，如此往复地装料完毕后，再进行取向成型。

本发明的一种高热导率稀土铁系R-Fe-B磁体，是在稀土铁系的R-Fe-B磁体的磁粉成型时，将磁粉层与高热导率材料（即高热导率材料）的微粉层交替的添加，从而完成入模腔装料的充填，形成有类似微散热片的复合结构的压坯，压坯的主结构层为磁粉层；所述类似微散热片层为高热导率的高热导率材料，所述高热导率材料为具有高导热率的金属或金属合金，所述金属可以为Cu、Al、Ca、Be、Ag、Au等。

本发明所述高热导率稀土铁系R-Fe-B磁体的制备方法中，所述高热导率材料类似于微散热片层，其可由惰性气体通过扁形或多口扁形口的喷枪喷入，所述惰性气体可以为常用的氮气、氦气、氖气、氩气等；所述高热导率材料在充填时也可通过其他可采用的常用方式如磁控溅射等。

本发明能够在保持优异磁性能的前提下，具有磁粉层与高热导率材料的微粉层的复合结构，且高热导率材料的微粉层可以在取向、压制或非压的任一方向是容易实现的，磁体产品设计时，可使高热导率层与最大传热面垂直，从而获得高热导率的磁体的最佳效果，最大限度地减小磁体发热导致的磁性能下降。

本发明在基本不改变剩磁、矫顽力及其它磁特性的情况下，就可以获得高热导率的高性能磁体。特别是应用到如：电机类等大体积的磁体产品，尤其是中大功率高速旋转电机上，磁体的热量能快速传出，再通过电机的冷却系统，使磁体的温升减小，从而提高磁体磁性能的稳定性。

附图说明

图1为本发明高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体的复合结构模型示意图；

图2为高热导率材料微粉层呈带状均布时的截面结构示意图；

图3为高热导率材料微粉层呈平铺面状均布时的截面结构示意图。

图中：1、磁粉层；2、高热导率材料微粉层。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

本发明下述实施例所用原料磁体以钕铁硼速凝薄片的氢碎料为例，但明显本发明并不限于此。38EH钕铁硼速凝薄片氢碎料为例配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分比）。需要指出的是，钕铁硼速凝薄片配方中虽然本已含有高热导率材料如Cu和Al等，但由于其中有低热导率的富稀土相（热导率如：Nd0.165W.(m.℃)^-1/Dy0.107W.(m.℃)^-1等）隔断，不能形成连续的通道，所以磁体热导率还是很低，对提高磁体的热导率基本没有作用（如对比例1）；而本发明采用磁体的磁粉和高热导率材料的微粉分层交替充填，可使充填的高热导率材料形成连续的热导通道，可使高热导率层与最大传热面垂直，从而获得高热导率的磁体的最佳效果，最大限度地减小磁体发热导致的磁性能下降。

对比例

a、采用38EH配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分含量）的成分，熔炼钕铁硼速凝薄片，采用氢破碎加气流磨制粉工艺，制成平均粒径2.8μm的原料粉末待用。

b、加料入成型压机的装料斗，做36*42*25（取向尺寸，单位mm）方块规格的坯料，整过加料过程不加高热导率材料层，做纯粉坯料，在磁场强度为2.0T磁场中取向并压制成型，得到初压坯料。

c、接着将压坯等静压后，置入真空烧结炉内，进行1080℃×4hr的烧结固溶后风冷，再进行900℃×2hr和480℃×5hr的回火处理；即获得烧结磁体。所制备的磁体测得的平均各项磁性能指标，以及沿高热导率层的方向测量磁体的热导率，见表1。

实施例1

a、采用38EH配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分比）的熔炼钕铁硼速凝薄片，采用氢破碎加气流磨制粉工艺，制成平均粒径2.8μm的原料微粉待用。

b、加料入成型压机的装料斗，做36*42*25（取向尺寸，单位mm）方块规格的坯料，模腔层装粉高度3mm时，通过氩气扁形或多口扁形口的喷枪喷入一层配备好的平均粒径1.0μm的高热导率的材料铜微粉5μm厚，所喷入的微粉呈平铺面状均布；如此往复地装料完毕，在磁场强度为2.0T磁场中取向并压制成型，得到压坯。

c、接着将压坯等静压后，置入真空烧结炉内，进行1080℃×4hr的烧结固溶后风冷，再进行900℃×2hr和480℃×5hr的回火处理；即获得烧结磁体。所制备的磁体测得的平均各项磁性能指标，以及沿高热导率层的方向测量磁体的热导率，见表1。

实施例2

a、采用38EH配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分比）的熔炼钕铁硼速凝薄片，采用氢破碎加气流磨制粉工艺，制成平均粒径2.8μm的原料微粉待用。

b、加料入成型压机的装料斗，做36*42*25（取向尺寸）方块规格的坯料，模腔层装粉高度3mm时，通过氩气扁形或多口扁形口的喷枪喷入一层配备好的平均粒径1.0μm的高热导率的材料铝微粉5μm厚，所喷入的微粉呈带状均布；如此往复地装料完毕，在磁场强度为2.0T磁场中取向并压制成型，得到压坯。

c、接着将压坯等静压后，置入真空烧结炉内，进行1080℃×4hr的烧结固溶后风冷，再进行900℃×2hr和480℃×5hr的回火处理；即获得烧结磁体。所制备的磁体测得的平均各项磁性能指标，以及沿高热导率层的方向测量磁体的热导率，见表1。

实施例3

a、采用38EH配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分比）的熔炼钕铁硼速凝薄片，采用氢破碎加气流磨制粉工艺，制成平均粒径2.8μm的原料微粉待用。

b、加料入成型压机的装料斗，做36*42*25（取向尺寸）方块规格的坯料，模腔层装粉高度3mm时，通过氩气扁形或多口扁形口的喷枪喷入一层配备好的平均粒径1.0μm的高热导率的材料钙微粉5μm厚，所喷入的微粉呈平铺面状均布；如此往复地装料完毕，在磁场强度为2.0T磁场中取向并压制成型，得到压坯。

c、接着将压坯等静压后，置入真空烧结炉内，进行1080℃×4hr的烧结固溶后风冷，再进行900℃×2hr和480℃×5hr的回火处理；即获得烧结磁体。所制备的磁体测得的平均各项磁性能指标，以及沿高热导率层的方向测量磁体的热导率，见表1。

实施例4

a、采用38EH配方：Nd24.5Dy7.0B1.0Al0.1Col.2Cu0.1Ga0.2Zr0.2Fe64.6（质量百分比）的熔炼钕铁硼速凝薄片，采用氢破碎加气流磨制粉工艺，制成平均粒径2.8μm/D50：4.6μm的原料微粉待用。

b、加料入成型压机的装料斗，做36*42*25（取向尺寸）方块规格的坯料，模腔层装粉高度3mm时，通过氩气扁形或多口扁形口的喷枪喷入一层配备好的平均粒径1.0μm的高热导率的材料50%铜+50%铝的混合微粉5μm厚，所喷入的微粉呈平铺面状均布；如此往复地装料完毕，在磁场强度为2.0T磁场中取向并压制成型，得到压坯。

c、接着将压坯等静压后，置入真空烧结炉内，进行1080℃×4hr的烧结固溶后风冷，再进行900℃×2hr和480℃×5hr的回火处理；即获得烧结磁体。所制备的磁体测得的平均各项磁性能指标，以及沿高热导率层的方向测量磁体的热导率，见表1。

注：测试温度20℃，高热导率方向和测试热导率的方向一致。

由表1看：实施实例1-4和对比例1相比获得的磁体，在基本保持原高磁性能的同时，磁体的热导率显著提高。此发明的技术方案具有实现成本很低的特点，加之烧结磁体收缩的原因，可满足需要高热导率隔层在产品需要的方向，应用前景可观。在电机类，特别是中大功率高速旋转电机的大体积磁体产品中，磁体的热量能快速传出，再通过电机的冷却系统，使磁体的温升减小，从而提高磁体的磁性能的稳定性。

Claims (7)

1.高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体，其为由多层磁粉层和高热导率材料构成的复合结构，所述多层磁粉层的层层之间层压有高热导率材料，所述高热导率材料在相邻的磁粉层之间呈规则或不规则的分布。

2.如权利要求1所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体，其特征在于，所述高热导率材料在相邻的磁粉层之间呈带状或网状或平铺面状均布形成微粉层。

3.如权利要求2所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体，其特征在于，所述微粉层厚度4-8μm，磁粉层厚度2-5mm。

4.如权利要求3所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体，其特征在于，所述微粉平均粒径0.1-2μm，磁粉平均粒径1-5μm。

5.权利要求1-4任一项所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体的制备方法，包括稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉制备、压坯的制备和烧结，其特征在于，所述压坯的制备中包括将稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉和高热导率材料的微粉分层交替充填入模腔，然后再进行取向成型。

6.如权利要求5所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体的制备方法，其特征在于，所述高热导率材料的微粉是采用惰性气体通过扁形或多口扁形口的喷枪喷入到稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉表面上。

7.如权利要求5或6所述高热导率的稀土铁系R-Fe-B磁体的制备方法，其特征在于，所述将稀土铁系R-Fe-B磁体的磁粉和高热导率材料的微粉分层交替充填入模腔，是先向模腔中装入磁粉，再向该磁粉层的表面装入高热导率材料的微粉，如此往复地装料完毕后，再进行取向成型。