CN106782970A - 一种铁钴基低温度系数永磁材料 - Google Patents

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Abstract

一种铁钴基低温度系数永磁材料，属于永磁材料技术领域。成分按重量百分比为：Co：5～38，B：0.9～1.2，LRE：10～32，HRE：0～22，Al：0～1，Cu：0～0.8，SM：0～0.8及O：0.01～0.3，余量为Fe。优点在于，得到的永磁材料在呈现较高的室温综合磁性能的同时，还具有较低的剩磁温度系数及矫顽力温度系数，并表现出极好的耐腐蚀性能。

Description

一种铁钴基低温度系数永磁材料
技术领域
本发明属于永磁材料技术领域，特别是提供了一种铁钴基低温度系数永磁材料，适用于既要求有高磁性能，又要求有良好温度稳定性的永磁材料领域。
背景技术
稀土永磁材料具有高磁能积、高矫顽力的性能优势，已广泛应用与国民经济的各个领域。其中，钕铁硼稀土永磁材料最大磁能积已经可以达到54MGOe以上，是当之无愧的磁王。但其居里温度却比较低，一般不超过360℃，温度稳定性相对较差(剩磁温度系数在-0.09～-0.12％/℃之间)，且较易氧化、易腐蚀。而钐钴稀土永磁材料虽然温度稳定性、耐腐蚀性均较好，但由于磁能积只有30MGOe左右，且易碎难加工，在市场中的应用受到很大局限。
目前市场上，提高钕铁硼磁体使用温度的典型方法是通过添加重稀土镝或铽，大幅提高磁体的矫顽力，从而使磁体在较高的使用温度下，仍能保持足够强的抗退磁性。这种高矫顽力磁体的温度稳定性虽然得到了一定改善，但由于居里温度并无显著提高，随温度的上升磁性能下降还是比较快的，温度稳定性远远比钐钴磁体差。
为提高钐钴永磁材料的强韧性，有文献提出了将体积百分比含量为10-20％的增强纤维加入到钐钴磁体中，从而提高钐钴磁体的强韧性等力学性能[“一种高性能钐钴永磁材料及其制备方法”，申请号：201510845448.8，申请人：宁波科星材料科技有限公司]。该技术虽然可以改善钐钴磁体的力学性能，但却不利于提高磁体的磁能积。
如何获得既具有较高的磁能积，又兼备良好的温度稳定性、耐腐蚀性、可加工性，一直是磁性材料工作者共同面临的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁钴基低温度系数永磁材料，既具有较高的磁能积，又兼备良好的温度稳定性、耐腐蚀性、可加工性的永磁材料，满足特殊应用需求，填补钕铁硼永磁与钐钴永磁的市场空隙。
本发明所述永磁材料是以铁、钴为基础的稀土永磁材料，该材料在呈现较高的室温综合磁性能的同时，还具有较好的剩磁温度系数及矫顽力温度系数，并表现出极好的耐腐蚀性能。成分按重量百分比为：Co：5～38，B：0.9～1.2，LRE：10～32，HRE：0～22，Al：0～1，Cu：0～0.8，SM：0～0.8及O：0.01～0.3，余量为Fe。
其中，LRE是轻稀土Pr或Nd或二者组合，HRE是重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种组合，SM是选择性微量添加的金属Cr、Nb、Zr、Ga中的一种或多种组合。
所述永磁材料的微观组织主要由RE：(Fe,Co):B＝2:14:1结构的主相晶粒及随机分布的晶界相组成，其中主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高；主相中的钴含量比晶界相中的钴含量低；主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低；氧则主要存在于晶界相中。
本发明所述的新型铁钴基低温度系数永磁材料，其性能特征包括较高的居里温度：360～550℃，优异的温度稳定性(剩磁温度系数：20-100℃为-0.09～-0.001％/℃；内禀矫顽力温度系数：20-100℃为-0.55～-0.35％/℃)及良好的耐腐蚀性(120℃，2atm，100％RH测试环境下144小时的失重小于1mg/cm2)，材料密度为7.6～7.8g/cm3，主相晶粒平均尺寸为2-10微米
本发明的原理为：结合钕铁硼(铁基)永磁材料的高剩磁及钐钴(钴基)永磁材料的高居里温度的优点，制备出兼具二者优势的铁钴基永磁材料，通过添加重稀土与微量元素，对材料的磁矩与微观结构进行有效调控，获得磁性能、热稳定性、力学性能、耐腐蚀性能均得以优化的综合性能优异的低温度系数永磁材料。
附图说明
图1为典型的铁钴基低温度系数永磁材料的不同温度下的退磁曲线图。
图2为SEM微区形貌图。
图3为SEM微区能谱成分分析图。
图4为典型的铁钴基低温度系数永磁材料的居里温度测试结果图。
具体实施方式
本发明所述的铁钴基低温度系数永磁材料具体实施例说明如下：
表1列出了铁钴基低温度系数永磁材料实施例的化学成分
成分表中没有列出氧的含量，但在实施例中，氧含量是根据工艺要求进行有效控制的，控制比例在100-3000ppm。
实施例中，未列出Tb、Nb、Cr等元素，但这并不影响这些元素在本发明中的使用及其效果。
表2列出了铁钴基低温度系数永磁材料实施例的典型磁性能
成分为实施例1～实施例5的铁钴基永磁材料，其剩磁的温度系数(0～100℃)都明显低于传统的钕铁硼永磁材料，呈现出极好的低温度系数特征(优于-0.09％/℃)。对于实施例5，剩磁温度系数甚至优于普通钐钴永磁材料。在所有实施例中，新型铁钴基永磁体的磁能积都超过了钐钴磁体。
图1给出了实施例5磁体在不同温度下测量的退磁曲线。可以看出不仅剩磁随温度变化很小，其内禀矫顽力的温度系数也只有-0.41％/℃。铁钴基低温度系数永磁材料具有极好的热稳定性，虽然室温时的Hcj只有26.71kOe，但在180℃时B-H曲线在第二象限仍接近直线。
图2是铁钴基低温度系数永磁材料的SEM图像，其中黑色区域为2:14:1结构的主相，成分相对固定；白色区域为富稀土晶界相，不同晶界相成分略有差异。沿图中白色虚线(横跨3个晶界相区域)进行微区能谱线扫描，进行成分分析，结果如图3。分析结果表明，在晶界相区域，铁含量、镝含量都明显降低，与之对应的是钴含量、钕含量、镨含量则有明显上升。进一步分析表明，铁钴基低温度系数永磁材料的主相平均晶粒尺寸在2-10微米之间，同时内部存在着平均尺寸在1-5微米的晶界相。
图4是利用差示扫描量热仪测量典型铁钴基永磁材料居里温度的结果，其中实线为样品表观相对质量(在有磁相互作用环境下测量的相对质量)随温度变化曲线，点线为样品表观相对质量的变化率的温度曲线。后者峰值出现的温度对应的就是材料磁性能变化最快的温度，即居里温度。新型铁钴基低温度系数永磁材料的居里温度随成分的不同，可以在360～550℃间变化。
铁钴基低温度系数永磁材料结构比较紧密，具有较大的密度(实施例的磁体密度一般为7.6-7.75g/cm3)及较好的耐湿热、耐腐蚀性能。典型的铁钴基低温度系数永磁材料的PCT标准试验144小时失重值为0.85mg/cm2。

Claims (6)

1.一种铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：成分按重量百分比为：Co：5～38，B：0.9～1.2，LRE：10～32，HRE：0～22，Al：0～1，Cu：0～0.8，SM：0～0.8及O：0.01～0.3，余量为Fe；
其中，LRE是轻稀土Pr或Nd或二者组合，HRE是重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种组合，SM是选择性微量添加的金属Cr、Nb、Zr、Ga中的一种或多种组合。
2.根据权利1所述的铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：永磁材料的微观组织由RE：Fe或Co:B＝2:14:1结构的主相晶粒及随机分布的晶界相组成，其中，主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高；主相中的钴含量比晶界相中的钴含量低；主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低；氧则主要存在于晶界相中。
3.根据权利1所述的铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：所述永磁材料的居里温度为360～550℃。
4.根据权利1所述的铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：所述永磁材料的剩磁温度系数：20-100℃为-0.09～-0.001％/℃。
5.根据权利1所述的铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：所述永磁材料的内禀矫顽力温度系数：20-100℃为-0.55～-0.35％/℃。
6.根据权利2所述的铁钴基低温度系数永磁材料，其特征在于：所述永磁材料的主相晶粒平均尺寸为2-10微米，材料密度为7.6-7.8g/cm3。
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