CN105788791A - 稀土永磁粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种稀土永磁粉及其制备方法,该稀土永磁粉的主要组分为MMxFe1-x-yBy,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt%,y为0.95~1.05wt%;稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。该混合稀土金属具有直接从原生的矿产中分离出的Nd、Ce和La等稀土元素,并且具有高的磁性能,从而使该稀土永磁粉具有高的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及永磁材料技术领域,具体而言,涉及一种稀土永磁粉及其制备方法。
背景技术
粘结稀土永磁材料经过多年的发展,已经广泛应用于IT、自动化、家电等各种领域。目前广泛应用的粘结永磁材料为NdFeB材料,其制备方法主要是从稀土矿中分离出稀土金属,然后与Fe和B进行混合熔炼、制粉后得到粘结永磁粉。
在NdFeB材料中金属钕(Nd)的大量使用,使稀土元素的应用极不平衡。目前,通常在NdFeB材料中加入La、Ce等轻稀土来改善其磁性能与应用特性,以产生不同磁性能梯度的永磁材料。例如,公开号为CN100416719C的中国专利公开了一种稀土永磁材料,在该材料中通过添加La、Ce、Y等稀土以及其他过渡族金属,来降低其磁性能;但是该种方法添加的元素众多,同时为了达到替代铁氧体的目的而人为地添加了一些非磁性元素,从而造成了磁性能的浪费。再例如,公开号为CN103714928A的中国专利通过在NdFeB中加入Ce,可制备出铈铁基永磁粉与不含Ce的Re′-Fe-B两种磁粉,但是为了保证磁性能还添加了重稀土Dy、Tb等,从而造成了经济浪费,且所制备磁粉的磁性能也不高。
然而,在NdFeB材料中加入La、Ce等轻稀土后,由于轻稀土和金属钕的内禀磁特性差异较大,使得磁粉的磁性能不均匀且较差。而且,由于现有稀土永磁粉是通过从稀土矿中分离出轻稀土金属(Ce等),然后再在NdFeB中加入分离出的轻稀土金属形成的,因此重复繁琐的工艺步骤以及加入的成本昂贵的稀土金属均会造成稀土资源的浪费,并且对各种稀土金属的分离也会大幅增加制备工艺的成本,从而导致形成的稀土永磁粉的性价比很低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种稀土永磁粉及其制备方法,以解决现有技术中的稀土永磁粉的性价比低的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种稀土永磁粉,该稀土永磁粉的主要组分为MMxFe1-x-yBy,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt%,y为0.95~1.05wt%;稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
进一步地,MM中Ce含量大于48wt%,MM中La含量大于15wt%。
进一步地,稀土永磁粉中含有T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。
进一步地,稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~10:100。
进一步地,稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~5:100。
根据本发明的另一方面,提供了一种稀土永磁粉的制备方法,该制备方法包括以下步骤:将具有按比例混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的母合金,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt.%,y为0.95~1.05wt%;将母合金进行熔化以形成熔融合金;对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末;以及对合金粉末进行旋转冷却处理以形成稀土永磁粉,稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
进一步地,将熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的旋转线速度为20~35m/s。
进一步地,辊轮的表面为Mo层或者BeCu层。
进一步地,在对合金粉末进行旋转冷却处理以形成稀土永磁粉的步骤中,合金粉末的旋转速度小于5m/s。
进一步地,在将母合金进行熔化的步骤中,母合金还包括T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。
进一步地,母合金中T与Fe的质量比为0.5~10:100。
根据本发明的另一方面,提供了一种粘结磁体,该粘结磁体为上述的稀土永磁粉与粘结剂粘结而成。
根据本发明的另一方面,提供了一种器件,该器件应用了上述的粘结磁体。
应用本发明的技术方案,本发明提供了一种主要组分为MMxFe1-x-yBy的稀土永磁粉,由于该稀土永磁粉中的混合稀土金属具有直接从原生的矿产中分离出的Nd、Ce和La等稀土元素,因此与由单一稀土金属以及单一稀土金属的混合物组成的稀土永磁粉相比,本发明提供的稀土永磁粉大幅度减少了稀土资源的浪费,且混合稀土金属具有的这些稀土元素的共生特性使其具有明显的协同作用,从而能够使稀土永磁粉表现出单一化合物的永磁特性;并且,由于该稀土永磁粉中的MM含量为23%~35wt%,从而使稀土永磁粉中形成了一定量的富MM相结构,该富MM相结构不仅能够提高稀土永磁粉的矫顽力,而且能够成为稀土永磁粉在反磁化过程中的钉扎位置,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能,进而使该稀土永磁粉具有较高的性价比。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明所提供的MM,是指本领域技术人员所公知的混合稀土金属,通过稀土矿中提取出含有镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)及少量钐(Sm)、钇(Y)等第ⅢB族中的钇和镧系元素混合的氧化物或氯化物,并经熔盐电解制出该混合稀土金属,且该混合稀土金属中稀土金属的总量大于98wt.%。
由背景技术可知,现有稀土永磁粉的性价比很低。本发明的发明人针对上述问题进行研究,提供了一种稀土永磁粉。该稀土永磁粉的主要组分为MMxFe1-x-yBy,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt%,y为0.95~1.05wt%;稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
由于该稀土永磁粉中的混合稀土金属具有直接从原生的矿产中分离出的Nd、Ce和La等稀土元素,因此与由单一稀土金属以及单一稀土金属的混合物组成的稀土永磁粉相比,本发明提供的稀土永磁粉大幅度减少了稀土资源的浪费,且混合稀土金属具有的这些稀土元素的共生特性使其具有明显的协同作用,从而能够使稀土永磁粉表现出单一化合物的永磁特性;并且,由于该稀土永磁粉中的MM含量为23%~35wt%,从而使稀土永磁粉中形成了一定量的富MM相结构,该富MM相结构不仅能够提高稀土永磁粉的矫顽力,而且能够成为稀土永磁粉在反磁化过程中的钉扎位置,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能,进而使该稀土永磁粉具有较高的性价比。
本发明提供的稀土永磁粉的主要组分为MMxFe1-x-yBy。其中,MM为混合稀土金属,通过稀土矿中提取出含有镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)及少量钐(Sm)、钇(Y)等第ⅢB族中的钇和镧系元素混合的氧化物或氯化物,并经熔盐电解制出的,且该金属中稀土金属的总量大于98wt.%。由于混合稀土金属为从原生的矿产中分离出来的,因此与由单一稀土金属以及单一稀土金属的混合物组成的稀土永磁粉相比,本发明提供的稀土永磁粉大幅度减少了稀土资源的浪费。并且,由于混合稀土金属是直接从原生矿中电解分离而出的,混合稀土金属中元素的共生特性使之具有明显的协同作用,从而能够使制备的稀土永磁粉表现出单一化合物的永磁特性。
在本发明提供的主要组分为MMxFe1-x-yBy的稀土永磁粉中,x为23~35wt%,y为0.95~1.05wt%。由于该稀土永磁粉中的MM含量为23%~35wt%,从而能够使稀土永磁粉中形成一定量的富MM相结构,该富MM相结构不仅能够提高稀土永磁粉的矫顽力,而且能够成为稀土永磁粉反磁化过程中的钉扎位置,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能;同时一定量的B含量是形成MM2Fe14B主晶相所必须的元素。稀土永磁粉中0.95~1.05wt%的B含量能够避免过多的B在富MM相中的富集,从而有利于提升稀土永磁粉的整体磁性能。
更为优选地,x为25~32wt%。当稀土永磁粉中MM的含量为25%~32wt%时,能够避免MM含量过少而导致的矫顽力的下降,以及避免MM含量过多而导致的剩磁及磁能积性能的难以提高,并且更有利于在稀土永磁粉中形成一定量的富MM相结构,从而更有利于整体磁性能的提高。
同时,在本发明提供的稀土永磁粉中,优选地,MM中Ce含量大于48wt%,MM中La含量大于15wt%。由于各稀土元素在主晶相和富MM相中的分布不均匀(其中,主晶相和富MM相中Ce和Nd分布均匀,而La和Pr更多富集于富MM相),从而提高了该稀土永磁粉的磁性能。
在本发明提供的稀土永磁粉中,优选地,稀土永磁粉中含有T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。由于稀土永磁粉中具有一定量的T,从而促进了晶界中富MM相的均匀分布,并且能够抑制富MM相中各元素的组织偏析,进而既微细化了组织又提高了结构的均匀性。为了与原主要组分MMxFe1-x-yBy的各成分更好的匹配,优选地,稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~10:100。在上述优选的范围内,能够尽可能避免T的含量过少而导致无法均匀富MM相的作用,以及含量过多而造成得最终磁性能的下降。更为优选地,稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~5:100。上述优选的T与Fe的质量比范围能够进一步提高稀土永磁粉的磁性能。
在本发明提供的稀土永磁粉中,优选地,稀土永磁粉的膝点矫顽力与内禀矫顽力的比值≥70%。较高的磁体膝点矫顽力Hk与内禀矫顽力Hcj的比值(即稀土永磁粉的方形度)说明该稀土永磁粉能够克服混合稀土金属(MM)中各稀土元素较多带来的退磁曲线不平滑等问题,从而使得该稀土永磁粉具有较高的整体磁性能。
根据本发明的另一方面,提供了一种稀土永磁粉的制备方法。该制备方法包括以下步骤:将母合金进行熔化以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的熔融合金,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt.%,y为0.95~1.05wt.%;对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末;以及对合金粉末进行旋转冷却处理以形成稀土永磁粉,稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
由于形成上述稀土永磁粉中的混合稀土金属具有直接从原生的矿产中分离出的Nd、Ce和La等稀土元素,因此与由单一稀土金属以及单一稀土金属的混合物组成的稀土永磁粉相比,本发明提供的稀土永磁粉大幅度减少了稀土资源的浪费,且混合稀土金属具有的这些稀土元素的共生特性使其具有明显的协同作用,从而能够使形成的稀土永磁粉表现出单一化合物的永磁特性;并且,由于该混合稀土金属MM的含量为23%~35wt%,从而能够使形成的稀土永磁粉中形成一定量的富MM相结构,该富MM相结构不仅能够提高稀土永磁粉的矫顽力,而且能够成为稀土永磁粉在反磁化过程中的钉扎位置,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能,进而使该稀土永磁粉具有较高的性价比。
下面将更详细地描述根据本发明提供的永磁材料的制备方法的示例性实施方式。然而,这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施,并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是,提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整,并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
首先,将具有按比例混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的母合金,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt.%,y为0.95~1.05wt%。具体地,将金属MM、Fe和B按比例进行混合,其中MM、Fe和B的比例为x:1-x-y:y,且x为23~35wt.%,y为0.95~1.05wt%;然后将混合金属进行熔炼以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的母合金。其中熔炼的工艺可以采用中频感应熔炼炉进行熔炼以制备得母合金。
优选地,MM中Ce含量大于48wt%,MM中La含量大于15wt%。由于各稀土元素在主晶相和富MM相中的不均匀分布,其中,主晶相和富MM相中Ce和Nd分布均匀,而La和Pr更多富集于富MM相,从而能够提高后续形成的稀土永磁粉的磁性能。更为优选地,x为25~32wt%。当MM的含量为25%~32wt%时,能够避免MM含量过少而导致的矫顽力的下降,以及避免MM含量过多而导致的剩磁及磁能积性能的难以提高,并且更有利于使后续形成的稀土永磁粉中形成一定量的富MM相结构,从而更有利于整体磁性能的提高,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能。
同时,优选地,上述稀土永磁粉中含有T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。由于该母合金中具有一定量的T,从而促进了晶界中富MM相的均匀分布,并且能够抑制富MM相中各元素的组织偏析,既微细化了组织又提高了结构的均匀性。为了与原主要组分MMxFe100-x-yBy的各成分更好的匹配,优选地,该母合金中的T与Fe的质量比为0.5~10:100。在上述优选的范围内,能够尽可能避免T的含量过少而导致无法均匀富MM相的作用,以及含量过多而造成得最终形成的稀土永磁粉的磁性能下降。
在将具有按比例混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的母合金的步骤之后,将母合金进行熔化以形成熔融合金;然后,对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末。本领域技术人员可以根据实际需求对旋淬处理的工艺条件进行设定,在一种优选的实施方式中,将熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的旋转线速度为20~35m/s。上述优选的工艺条件能够避免旋转速度过低而造成的合金粉末晶粒组织粗大,从而降低了最终稀土永磁粉的性能,同时也能够避免速度过高而导致合金粉末中非晶的大量出现,并且由于后续工艺中没有热处理的步骤,从而无法获得高磁性能的稀土永磁粉。
同时,在上述优选的实施方式中,辊轮的表面材料也可以根据实际需求进行选择,优选地,辊轮表面为Mo或者BeCu。在旋淬处理的工艺步骤中采用上述材料能够更加有利于旋淬过程的稳定性,进而能够在后续工艺中获得性能稳定的稀土永磁粉。
完成对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末的步骤之后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成稀土永磁粉,稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,主晶相为MM2Fe14B相,且富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。由于各稀土元素在主晶相和富MM相中的不均匀分布,其中,主晶相和富MM相中Ce和Nd分布均匀,而La和Pr更多富集于富MM相,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能。
本发明通过旋淬处理以及旋转冷却处理直接获得最终的稀土永磁粉,不包括热处理的工艺步骤,这主要是因为本发明提供的稀土永磁粉中含有一富MM相,该相在MM2Fe14B主晶相外部均匀分布,而且混合稀土金属中各元素的富集比例不同,经过热处理步骤之后,均匀的组织使主晶相和晶界相的成分趋向于平衡,从而无法获得高磁性的稀土永磁粉。
由于本发明无需热处理,因此磁粉颗粒之间的稳定性对最终的磁性能尤为重要。旋淬处理的步骤后,熔融的合金钢液经过快速冷却而凝固,但此时得到的片状粉末仍然有500℃左右的温度,如果直接让飞出的粉末堆积,容易造成局部温度过高,部分磁粉出现类似热处理的过程,不利于整个磁性能的提高。而旋转冷却处理的步骤能够优化整个片状粉末冷却的均匀性,从而有利于稀土永磁粉整个性能的提高,进而能够保证最终磁粉组织和结构的均匀性。同时,本领域技术人员可以根据实际需求对旋转冷却处理的工艺条件进行设定,优选地,在对合金粉末进行旋转冷却处理以形成稀土永磁粉的步骤中,合金粉末的旋转速度小于5m/s。上述较慢的旋转速率有利于整个旋转冷却处理过程中稀土永磁粉的均匀冷却。
本发明所提供的主相为MM2Fe14B结构的稀土永磁粉,将该稀土永磁粉末与树脂进行混合制成各向同性的粘结磁体。制备方法可以通过模压、注射、压延、挤出等方法制备而成。制备的粘结磁体可以为块状、环状等其他形式。
本发明得到的粘结磁体可以应用到相应器件的制备中。通过上述方法制备出高性能的稀土永磁粉以及磁体,有利于器件的进一步小型化。
下面将结合实施例进一步说明本发明提供的稀土永磁粉及稀土永磁粉的制备方法。
实施例1
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM30Fe69B(MM30Fe69B中MM的具体组分如表1所示)的母合金;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为Mo层,并且辊轮的旋转线速度为25m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为2m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
实施例2
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM23Fe76.05B0.95(MM23Fe76.05B0.95中MM的具体组分如表1所示)的母合金;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为Mo层,并且辊轮的旋转线速度为20m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为1m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
实施例3
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe、B和T的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM25Fe73.63BT0.32(MM25Fe73.63BT0.37中MM的具体组分如表1所示)的母合金,其中T为Co,且T与Fe的质量比为0.5:100;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为Mo层,并且辊轮的旋转线速度为25m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为2m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
实施例4
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe、B和T的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM32Fe63.81BT3.19(MM32Fe63.81BT3.19中MM的具体组分如表1所示)的母合金,其中T为Co和Al,且T与Fe的质量比为5:100;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为Mo层,并且辊轮的旋转线速度为30m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为3m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
实施例5
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe、B和T的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM35Fe58.14B1.05T5.81(MM35Fe58.14B1.05T5.81中MM的具体组分如表1所示)的母合金,其中T为Co、Al和Si,且T与Fe的质量比为10:100;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为BeCu层,并且辊轮的旋转线速度为35m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为4m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
实施例6
本实施例提供的稀土永磁粉的制备步骤包括:
首先,将混合的MM、Fe、B和T的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MM35Fe51.28B1.05T12.67(MM35Fe51.28B1.05T12.67中MM的具体组分如表1所示)的母合金,其中T为Co、Al、Zr和Si;然后将母合金进行熔化以形成熔融合金;接着对熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末,其中,将所熔融合金喷到旋转的辊轮上进行旋淬处理,辊轮的表面为BeCu层,并且辊轮的旋转线速度为35m/s;最后,对合金粉末进行旋转冷却处理以形成主晶相为MM2Fe14B相稀土永磁粉,其中,利用冷却辊进行旋转冷却处理,冷却辊的旋转速度为4m/s。最终形成的稀土永磁粉包括主晶相和分布于主晶相周围的富MM相,其中主晶相为MM2Fe14B相。并且,利用扫描电镜进行能谱分析,结果得出富MM相中La的含量高于主晶相中La的含量,富MM相中Pr的含量高于主晶相Pr的含量。
对比例1
本对比例提供的永磁材料的制备步骤包括:
首先,制备由元素铈、铁和硼构成的母合金;然后将母合金进行熔化以形成成分为Ce15.4Fe76.9B7.7的熔融合金;接着通过将熔融合金的流引导到旋转金属轮的表面上进行加工,以将熔融合金流淬火成颗粒状合金组合物;将合金组合物在500℃下进行高温退火以形成主晶相为Ce2Fe14B的永磁材料。
实施例1至6所提供的稀土永磁粉中MMxFe1-x-yBy(或MMaFe1-a-b-cBbTc)中MM的具体组分(即MM中各金属元素占MM的重量百分比)如表1所示;实施例3至6所提供的稀土永磁粉中MMaFe1-a-b-cBbTc中T的具体组分(即T中各金属元素占T的重量百分比)如表2所示。
表1
表2
No. | Co wt% | Al wt% | Si wt% | Zr wt% |
实施例3 | 0.37 | 0 | 0 | 0 |
实施例4 | 2.13 | 1.06 | 0 | 0 |
实施例5 | 1.6 | 2.14 | 2.07 | 0 |
实施例6 | 2.56 | 3.43 | 3.27 | 3.41 |
本发明还测试了实施例1至实施例6和对比例1所提供的稀土永磁粉的方形度(即膝点矫顽力与内禀矫顽力的比值)以及最大磁能积,其结果如表3所示。
表3
从表1、表2和表3可以看出,实施例1~实施例6提供的稀土永磁粉的方形度和最大磁能积均明显大于对比例1提供的稀土永磁粉,因此实施例1~实施例6的样品取得了较好的磁性能。
此外,根据本发明,可用以上的稀土永磁粉与粘结剂混合进行粘结制备粘结磁体,在马达、音响、测量仪器等场合得到应用。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:本发明提供了一种主要组分为MMxFe1-x-yBy的稀土永磁粉,由于该稀土永磁粉中的混合稀土金属具有直接从原生的矿产中分离出的Nd、Ce和La等稀土元素,因此与由单一稀土金属以及单一稀土金属的混合物组成的稀土永磁粉相比,本发明提供的稀土永磁粉大幅度减少了稀土资源的浪费,且混合稀土金属具有的这些稀土元素的共生特性使其具有明显的协同作用,从而能够使稀土永磁粉表现出单一化合物的永磁特性;并且,由于该稀土永磁粉中的MM含量为23%~35wt%,从而使稀土永磁粉中形成了一定量的富MM相结构,该富MM相结构不仅能够提高稀土永磁粉的矫顽力,而且能够成为稀土永磁粉在反磁化过程中的钉扎位置,从而提高了该稀土永磁粉的磁性能,进而使该稀土永磁粉具有较高的性价比。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种稀土永磁粉,其特征在于,所述稀土永磁粉的主要组分为MMxFe1-x-yBy,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt%,y为0.95~1.05wt%;所述稀土永磁粉包括主晶相和分布于所述主晶相周围的富MM相,所述主晶相为MM2Fe14B相,且所述富MM相中La的含量高于所述主晶相中La的含量,所述富MM相中Pr的含量高于所述主晶相Pr的含量。
2.根据权利要求1所述的稀土永磁粉,其特征在于,MM中Ce含量大于48wt%,MM中La含量大于15wt%。
3.根据权利要求1所述的稀土永磁粉,其特征在于,所述稀土永磁粉中含有T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以所述稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。
4.根据权利要求3所述的稀土永磁粉,其特征在于,所述稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~10:100。
5.根据权利要求4所述的稀土永磁粉,其特征在于,所述稀土永磁粉中的T与Fe的质量比为0.5~5:100。
6.一种稀土永磁粉的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
将具有按比例混合的MM、Fe和B的混合金属进行熔炼以形成主要组分为MMxFe1-x-yBy的母合金,其中MM为混合稀土金属,x为23~35wt.%,y为0.95~1.05wt%;
将所述母合金进行熔化以形成熔融合金;
对所述熔融合金进行旋淬处理以形成合金粉末;以及
对所述合金粉末进行旋转冷却处理以形成所述稀土永磁粉,所述稀土永磁粉包括主晶相和分布于所述主晶相周围的富MM相,所述主晶相为MM2Fe14B相,且所述富MM相中La的含量高于所述主晶相中La的含量,所述富MM相中Pr的含量高于所述主晶相Pr的含量。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,将所述熔融合金喷到旋转的辊轮上进行所述旋淬处理,所述辊轮的旋转线速度为20~35m/s。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述辊轮的表面为Mo层或者BeCu层。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在对所述合金粉末进行旋转冷却处理以形成所述稀土永磁粉的步骤中,所述合金粉末的旋转速度小于5m/s。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在将所述母合金进行熔化的步骤中,所述母合金还包括T,其中T为Co、Al、Zr和Si中的任一种或多种,以所述稀土永磁粉主要组分的总质量计算,T的百分含量为0.32~12.67wt%。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述母合金中T与Fe的质量比为0.5~10:100。
12.一种粘结磁体,其特征在于,所述粘结磁体为权利要求1至5中任一项所述的稀土永磁粉与粘结剂粘结而成。
13.一种器件,其特征在于,所述器件应用了权利要求12中所述的粘结磁体。
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