CN108281246A - 一种高性能烧结钕铁硼磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高性能烧结钕铁硼磁体，具有如式I所述的通式，RxFe100‑x‑y1‑y2‑zMy1Ay2Bz I；其中，x、y1、y2和z为质量百分数，28≤x≤35，0≤y1≤6，0.04≤y2≤0.5，0.8≤z≤1.2；R包括Pr和Nd；M选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti中的一种或几种；A为Zr和Hf。本发明在诸多合金元素中，采用了Zr和Hf两种元素进行复合添加，优化设计了特定的加入量，并对其余成分进行了特别的设计，提高了磁体合金的剩磁、矫顽力和磁能积，具有较高的性能，降低了生产成本，而且工艺简单，适用性广，适合大规模工业化生产。

Description

一种高性能烧结钕铁硼磁体及其制备方法
技术领域
本发明属于磁体制备技术领域，涉及一种钕铁硼磁体及其制备方法，尤其涉及一种含锆铪的高性能烧结钕铁硼磁体及其制备方法。
背景技术
永磁体即硬磁体，能够长期保持其磁性的磁体，不易失磁，也不易被磁化。因而，无论是在工业生产还是在日常生活中，硬磁体最常用的强力材料之一。硬磁体可以分为天然磁体和人造磁体，人造磁铁是指通过合成不同材料的合金可以达到与天然磁体(吸铁石)相同的效果，而且还可以提高磁力。迄今为止，已经发展到第三代钕铁硼永磁材料(NdFeB)，其产值已大大超过之前的永磁材料，已发展成一大产业。目前，业界常采用烧结法制作钕铁硼永磁材料，如王伟等在《关键工艺参数和合金元素对烧结NdFeB磁性能与力学性能的影响》中公开了采用烧结法制造钕铁硼永磁材料的工艺流程，一般包括配料、熔炼、钢锭破碎、制粉、氢破碎、气流磨超细粉、粉末取向压制成型、真空烧结、检分和电镀等步骤。钕铁硼磁体的优点是性价比高，体积小、重量轻、良好的机械特性和磁性强等特点，如此高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛的应用，在磁学界被誉为磁王，如以Nd2Fe14B型化合物为主相的R-Fe-B类稀土烧结磁铁是永磁体是所有磁性材料中性能最高的磁体，而且因其具有良好的性价比，被广泛应用于国际和国内的新兴发展产业和支柱产业，如计算机工业、信息工业、通讯工业、汽车工业、核磁共振成像工业、办公自动化等。随着对磁体器件要求的提高，尤其是汽车领域所用器件向小型化、轻量化、高速化、低噪音化等方向的发展，要求磁体性能逐渐提高，对高性能钕铁硼磁体的用量将会不断增加，因此高性能钕铁硼永磁材料是目前行业发展的重点。
然而，随着钕铁硼磁体的持续扩展和大批量广泛应用，特别是磁体中含有稀土材料等诸多无法再生的珍贵矿产资源，而高性能钕铁硼磁性材料的生产中又需要使用较多的重稀土元素如镝和铽等，由于近年来的有色金属和稀土元素价格大幅上涨，这导致高性能钕铁硼磁性材料的生产成本居高不下。
因而，业内在开发高性能磁体的同时，降低重稀土用量，减少生产成本均是当前最为迫切的发展需求。现有的提高磁体性能的途径主要有复合添加合金元素和优化熔炼、制粉、成型、烧结等制备工艺。其中，复合添加合金元素形式有很多，选择的金属元素也非常广，但是在性能提高上，往往能够提高单方面性能，如可一定程度上提高矫顽力，但磁性能提高不显著，仅仅能保证剩磁与磁能积基本不变或略有降低。
因此，如何能够进一步的提高磁体的综合性能，使得磁体的矫顽力、剩磁与磁能积均能有所提升，而同时又不采用或少采用重稀土元素，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钕铁硼磁体及其制备方法，尤其涉及一种含锆铪的高性能烧结钕铁硼磁体，本发明提供的钕铁硼磁体，采用了特定的合金元素锆和铪，使得磁体的矫顽力、剩磁与磁能积均能有所提升，同时工艺简单，适合规模化工业生产。
本发明提供了一种钕铁硼磁体，具有如式I所述的通式：
RxFe100-x-y1-y2-zMy1Ay2Bz I；
其中，x、y1、y2和z为质量百分数，28≤x≤35，0≤y1≤6，0.04≤y2≤0.5，0.8≤z≤1.2；
R包括Pr和/或Nd；
M选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti中的一种或几种；
A为Zr和Hf。
优选的，所述R还包括Dy和/或Tb；
所述M选自Co、Al和Cu中的一种或多种。
优选的，所述式I中，0.1≤y1≤5；0.04≤y2≤0.4；0.5≤z≤1.5；
所述Zr的质量百分数为0.02～0.15；
所述Hf的质量百分数为0.02～0.15。
优选的，所述钕铁硼磁体按质量百分比组成，包括：Pr-Nd：28％～35％；B：0.8％～1.2％；Al：0.1～1.8％；Cu：0.2～0.6％；Co：0.5～2％；Zr：0.02～0.15％；Hf：0.02～0.15％；余量为Fe。
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：
A)将钕铁硼原料经过速凝薄片工艺后，得到钕铁硼速凝薄片；
B)将上述步骤得到的钕铁硼速凝薄片进行氢破碎和气流磨后，得到钕铁硼粉末。
C)将上述步骤得到的钕铁硼粉末经过取向成型和烧结后，得到钕铁硼磁体。
优选的，所述速凝薄片工艺的温度为1450～1490℃；
所述钕铁硼速凝薄片的厚度为0.10～0.60mm。
优选的，所述氢破碎过程中，吸氢时间为1～3h，吸氢温度为20～300℃；
脱氢时间为3～7h，脱氢温度为550～600℃；
所述氢破碎后，还包括水冷步骤；
所述水冷的时间为0.5～2h。
优选的，所述气流磨具体为加入润滑剂进行磨粉；
所述润滑剂占所述混合细粉质量比为0.02％～0.1％；
所述磨粉后的粒度为2～10μm。
优选的，所述取向成型包括取向压制和等静压成型步骤；
所述取向成型具体为：在无氧或低氧的条件下，进行取向成型；
所述取向成型的磁场强度为1.2～3T；
所述烧结的温度为1000～1200℃；所述烧结的时间为5～15h；
所述烧结的真空度为小于等于0.02Pa。
优选的，所述烧结后还包括时效处理步骤；
所述时效处理包括第一次时效处理和第二次时效处理；
所述第一次时效处理的温度为700～950℃，所述第一次时效处理的时间为2～15小时；
所述第二次时效处理的温度为350～550℃，所述第二次时效处理的时间为1～8小时。
本发明提供了一种钕铁硼磁体，具有如式I所述的通式，RxFe100-x-y1-y2-zMy1Ay2Bz I；其中，x、y1、y2和z为质量百分数，28≤x≤35，0≤y1≤6，0.04≤y2≤0.5，0.8≤z≤1.2；R包括Pr和/或Nd；M选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti中的一种或几种；A为Zr和Hf。与现有技术相比，本发明针对现有的高性能磁体重稀土用量高，生产成本高的问题，选择复合添加合金元素的方式对钕铁硼磁体的性能进行优化。又针对复合添加的钛锆或钛锆镓合金元素，虽然可一定程度上提高矫顽力，但磁性能提高不显著，并且剩磁与磁能积基本不变或有所降低的缺陷。
本发明在诸多合金元素中，创造性的采用了Zr和Hf两种元素进行复合添加，优化设计了特定的加入量，并对其余成分进行了特别的合理设计，使富集于磁性相晶界的富锆铪相在磁体退磁时成为“钉扎”畴壁移动的钉扎场中心，阻碍磁畴壁的移动，从而提高了磁体合金的内禀矫顽力；同时富锆铪相对磁性相晶粒的晶界移动产生“钉扎”作用，能非常有效地阻止磁性相的长大，使晶粒细化，进而提高了磁体合金的剩磁、矫顽力和磁能积。有效的解决了钛锆镓等复合添加元素，虽然利用合金熔点低在晶界起到润湿性，具有减弱磁交换耦合作用，在烧结中能通过扩散作用进入钕铁硼主相的组织中，提高耐烧结温度，并且不发生晶粒异常长大，但是只能在一定程度上提高矫顽力，但剩磁和磁能积却无法提高的固有缺陷。
本发明提供的钕铁硼磁体及其制备方法不仅能够制备出具有较高性能的钕铁硼磁性材料，而且能够在使用或不使用重稀土元素的情况下，均能提高磁体合金的剩磁、矫顽力和磁能积，降低了生产成本，而且工艺简单，适用性广，适合大规模工业化生产。
实验结果表明，采用本发明提供的钕铁硼磁体相比同型号钕铁硼磁体，矫顽力提升值大于0.8kOe，剩磁提升值大于0.1kGs，磁能积提升值大于0.5MGOe。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或钕铁硼磁体领域使用的常规纯度。
本发明提供了一种钕铁硼磁体，具有如式I所述的通式：
RxFe100-x-y1-y2-zMy1Ay2Bz I；
其中，x、y1、y2和z为质量百分数，28≤x≤35，0≤y1≤6，0.04≤y2≤0.5，0.8≤z≤1.2；
R包括Pr和/或Nd；
M选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti中的一种或几种；
A为Zr和Hf。
本发明对所述式I的具体定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的此类表述方式即可，可以理解为质量比，或者理解为原子比，也可以理解为通式，或者为其他类似组成的定义。
本发明式I所述的通式中，所述R优选包括Pr和/或Nd，更优选为Pr和Nd，为进一步优化磁体的性能，提高适用性，本发明所述R优选还包括Dy和/或Tb，更优选为Dy或Tb，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。
本发明式I所述的通式中，所述M优选选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti的一种或多种，更优选为Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti的两种或多种，更优选为Nb、Co、Al、Cu和Ti中的多种，最优选为Co、Al和Cu，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。
本发明对所述钕铁硼磁体中，质量百分数的总体为1，即质量基数整体为1；所述R的质量比例，即x值为28～35，优选为29～34，更优选为30～33，更优选为31～32。所述M的质量比例，即y1值为0～6，优选为0.1～5，更优选为0.5～4.5，更优选为1～4，更优选为2～3。所述A的质量比例，即y2值为0.04～0.4，优选为0.1～0.35，更优选为0.15～0.3，更优选为0.2～0.25。所述A中，所述Zr的质量百分数优选为0.02～0.15，更优选为0.04～0.13，更优选为0.06～0.11，更优选为0.08～0.09；所述Hf的质量百分数优选为0.02～0.15，更优选为0.04～0.13，更优选为0.06～0.11，更优选为0.08～0.09。所述B的质量比例，即z值为0.8≤z≤1.2，优选为0.85～1.15，更优选为0.9～1.1，更优选为0.95～1.05。
本发明为进一步提高磁体合金的性能，所述钕铁硼磁体中各成分按质量百分比组成，优选包括：Pr-Nd：28％～35％；B：0.8％～1.2％；Al：0.1％～1.8％；Cu：0.2％～0.6％；Co：0.5％～2％；Zr：0.02％～0.15％；Hf：0.02％～0.15％；余量为Fe。更优选包括Pr-Nd：29％～34％、B：0.9％～1.1％；Al：0.4％～1.5％；Cu：0.3％～0.5％；Co：0.8％～1.6％；Zr：0.05％～0.12％；Hf：0.05％～0.12％；余量为Fe。更优选包括Pr-Nd：30％～33％、B：0.95％～1.05％；Al：0.7％～1.2％；Cu：0.35％～0.45％；Co：1.0％～1.3％；Zr：0.08％～0.1％；Hf：0.08％～0.1％；余量为Fe。
本发明上述步骤提供了一种含锆铪的高性能烧结钕铁硼磁体，通过锆铪的复合添加，尤其是采用特定的单个元素和整体加入量的设计，使富锆铪相“钉钆”作用优化晶粒的组织结构，不仅提高矫顽力，同时也提高剩磁和磁能积。其中加入的锆铪元素过少，钉扎作用不明显；而锆铪元素添加量过多，在晶界处的富集的非磁性相体积增加，厚度增大，在磁性相之间产生隔离作用，减弱了交换耦合而使合金剩磁下降，而且硬度下降，加工性能下降。
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：
A)将钕铁硼原料经过速凝薄片工艺后，得到钕铁硼速凝薄片；
B)将上述步骤得到的钕铁硼速凝薄片进行氢破碎和气流磨后，得到钕铁硼粉末。
C)将上述步骤得到的钕铁硼粉末经过取向成型和烧结后，得到钕铁硼磁体。
本发明上述步骤中，所用钕铁硼原料的选择原则和优选范围，如无特别注明，与钕铁硼原料中的选择原则和优选范围优选相对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将钕铁硼原料经过速凝薄片工艺后，得到钕铁硼速凝薄片。
本发明对所述钕铁硼原料的来源没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规磁体原料来源即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整。
本发明对所述速凝薄片工艺的具体步骤和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体制备过程的速凝薄片工艺的步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明所述速凝薄片工艺的温度优选为1450～1490℃，更优选为1455～1485℃，更优选为1460～1480℃，更优选为1465～1475℃。本发明所述钕铁硼速凝薄片的厚度优选为0.10～0.60mm，更优选为0.20～0.50mm，更优选为0.30～0.40mm。
本发明随后将上述步骤得到的钕铁硼速凝薄片进行氢破碎和气流磨后，得到钕铁硼粉末。
本发明对所述氢破碎的具体步骤和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体制备过程的氢破碎工艺的步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量控制等因素进行选择和调整，本发明所述氢破碎过程中，吸氢时间优选为1～3h，更优选为1.2～2.8h，更优选为1.5～2.5h；所述吸氢温度优选为20～300℃，更优选为70～250℃，更优选为120～200℃；脱氢时间优选为3～7h，更优选为3.5～6.5h，更优选为4～5h；所述脱氢温度优选为550～600℃，更优选为560～590℃，更优选为570～580℃。
本发明所述氢破碎后，优选还包括水冷步骤。所述水冷的时间优选为1～3h，，更优选为1.2～2.8h，更优选为1.5～2.5h。
本发明为进一步提高气流磨的磨粉效果，所述气流磨更优选为加入润滑剂进行气流磨。本发明对所述润滑剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体气流磨润滑剂即可。本发明所述润滑剂占所述混合细粉质量比优选为0.02％～0.1％，更优选为0.03％～0.09％，更优选为0.05％～0.07％。
本发明所述磨粉后的平均粒度，即混合细粉的平均粒度，优选为2～5μm，更优选为2.5～4.5μm，更优选为3～4μm。
本发明最后将上述步骤得到的钕铁硼粉末经过取向成型和烧结后，得到钕铁硼磁体。
本发明对所述取向成型的具体步骤和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体取向成型的具体步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求等因素进行选择和调整，本发明所述取向成型优选包括取向压制和等静压成型步骤，更优选为磁场取向成型在密封的无氧或低氧的手套箱中进行，并保证产品在整个运转和等静压过程中无氧或低氧。
本发明所述取向压制的磁场强度优选为1.2～3T，更优选为1.7～2.5T，更优选为2.0～2.2T；所述取向压制的时间优选为2～10s，更优选为3～9s，更优选为5～7s。所述等静压成型的压力优选为120～240MPa，更优选为150～210Mpa，更优选为160～200Mpa；所述等静压成型的保压时间优选为30～120s，更优选为50～100s，更优选为70～80s。本发明为进一步保证和提高最终磁体产品的性能，所述取向压制后的磁体坯体的密度优选为3.8～4.3g/cm3，更优选为3.9～4.2g/cm3，更优选为4.0～4.1g/cm3。所述等静压成型后的磁体坯体的密度优选为4.5～5.0g/cm3，更优选为4.6～4.9g/cm3，更优选为4.7～4.8g/cm3。
本发明最后对上述步骤得到的磁体坯体进行烧结，本发明对所述烧结的具体步骤和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体烧结的具体步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求等因素进行选择和调整，本发明所述烧结优选为真空烧结；所述烧结后优选还包括时效处理步骤；所述时效处理更优选包括第一次时效处理和第二次时效处理。
本发明所述烧结的温度优选为1000～1200℃，更优选为1025～1175℃，更优选为1050～1150℃，更优选为1080～1130℃；所述烧结的时间优选为5～15h，更优选为7～13h，更优选为9～11h。本发明所述烧结的真空袋优选小于等于0.02Pa，更优选小于等于0.015Pa，更优选小于等于0.01Pa。本发明为进一步保证和提高最终磁体产品的性能，所述烧结后的磁体毛坯的密度优选为7.4～7.7g/cm3，更优选为7.45～7.65g/cm3，更优选为7.5～7.6g/cm3。
本发明对所述时效处理的具体步骤和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磁体时效处理的具体步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求等因素进行选择和调整，本发明所述第一次时效处理的温度优选为700～950℃，更优选为750～900℃，更优选为800～850℃；所述第一次时效处理的时间优选为2～15小时，更优选为5～12小时，更优选为7～10小时。所述第二次时效处理的温度优选为350～550℃，更优选为375～525℃，更优选为400～500℃；所述第二次时效处理的时间优选为1～8小时，更优选为2～7小时，更优选为4～5小时。
本发明对上述磁体的整体制备过程没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结钕铁硼磁体制备过程即可，即原料经过配料、速凝薄片工艺(熔炼)、氢碎制粉、粉末取向压制成型以及真空烧结等步骤后的毛坯，即再经过表面处理和加工后，就可作为成品钕铁硼磁体。
本发明上述步骤提供了一种钕铁硼磁体及其制备方法，其是一种锆铪复合添加制备高性能烧结钕铁硼永磁体的技术方案。本发明在诸多合金元素中，创造性的采用了Zr和Hf两种元素进行复合添加，优化设计了单个以及两个元素总和的特定加入量，并对其余成分进行了特别的合理设计，使富集于磁性相晶界的富锆铪相在磁体退磁时成为“钉扎”畴壁移动的钉扎场中心，阻碍磁畴壁的移动，从而提高了磁体合金的内禀矫顽力；同时富锆铪相对磁性相晶粒的晶界移动产生“钉扎”作用，能非常有效地阻止磁性相的长大，使晶粒细化，进而提高了磁体合金的剩磁、矫顽力和磁能积。有效的解决了钛锆镓等复合添加元素，虽然利用合金熔点低在晶界起到润湿性，具有减弱磁交换耦合作用，在烧结中能通过扩散作用进入钕铁硼主相的组织中，提高耐烧结温度，并且不发生晶粒异常长大，但是只能在一定程度上提高矫顽力，但剩磁和磁能积却无法提高的固有缺陷。
本发明提供的钕铁硼磁体及其制备方法不仅能够制备出具有较高性能的钕铁硼磁性材料，而且能够在使用或不使用重稀土元素的情况下，均能提高磁体合金的剩磁、矫顽力和磁能积，降低了生产成本，而且工艺简单，适用性广，适合大规模工业化生产。
实验结果表明，采用本发明提供的钕铁硼磁体相比同型号钕铁硼磁体，矫顽力提升值大于0.8kOe，剩磁提升值大于0.1kGs，磁能积提升值大于0.5MGOe。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种钕铁硼磁体及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：30.3wt％的镨钕合金，0.4wt％的铽、0.1wt％的铝、0.3wt％的铜、1.5wt％的钴、1.02wt％的硼、0.05wt％的锆、0.06wt％的铪，余量为铁。
将得到的混合物在真空感应熔炼炉中熔炼，将得到熔液在1460℃浇铸，在转速为40转/分的铜辊上冷却，得到平均厚度为0.30mm钕铁硼合金铸片；将所述铸片进行氢破碎，所述氢破碎过程中的吸氢时间为1小时，脱氢时间5小时，脱氢温度为600℃，冷却2小时，将该粉料进行气流磨，得到粒度为3.4微米的粉末，将所制得粉末在密封无氧的手套箱中17320高斯磁场下进行磁场取向成型处理，然后在200MPa下进行等静压处理，得到磁体坯体；将所述磁体坯体在1050℃下烧结6小时，然后在910℃下进行2小时的时效处理，最后在515℃下进行5小时的时效处理，得到钕铁硼磁体。
对本发明上述方法制备的钕铁硼磁体与普通钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表1，表1为实施前后的磁体性能数据。
表1实施前后的磁体性能数据
样品标记 Br(kGs) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)
锆铪复合添加的50H 14.25 17.26 48.86
同性能的50H 14.05 16.05 46.79
实施例2
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：30.1wt％的镨钕合金，0.06wt％的铝、0.6wt％的铜、1.0wt％的钴、0.99wt％的硼、0.05wt％的锆、0.07wt％的铪，余量为铁。
将得到的混合物在真空感应熔炼炉中熔炼，将得到熔液在1465℃浇铸，在转速为40转/分的铜辊上冷却，得到平均厚度为0.28mm钕铁硼合金铸片；将所述铸片进行氢破碎，所述氢破碎过程中的吸氢时间为1小时，脱氢时间5小时，脱氢温度为600℃，冷却2小时，将该粉料进行气流磨，得到粒度为3.4微米的粉末，将所制得粉末在密封无氧的手套箱中17500高斯磁场下进行磁场取向成型处理，然后在200MPa下进行等静压处理，得到磁体坯体；将所述磁体坯体在1050℃下烧结6小时，然后在910℃下进行2小时的时效处理，最后在515℃下进行5小时的时效处理，得到钕铁硼磁体。
对本发明上述方法制备的钕铁硼磁体与普通钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表2，表2为实施前后的磁体性能数据。
表2实施前后的磁体性能数据
样品标记 Br(kGs) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)
锆铪复合添加的N52 14.35 14.15 51.98
同性能的N52 14.13 12.15 48.86
实施例3
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：32.4wt％的镨钕合金，0.5wt％的铝、0.4wt％的铜、1.2wt％的钴、0.98wt％的硼、0.08wt％的锆、0.05wt％的铪，余量为铁。
将得到的混合物在真空感应熔炼炉中熔炼，将得到熔液在1468℃浇铸，在转速为40转/分的铜辊上冷却，得到平均厚度为0.32mm钕铁硼合金铸片；将所述铸片进行氢破碎，所述氢破碎过程中的吸氢时间为1小时，脱氢时间5小时，脱氢温度为600℃，冷却2小时，将该粉料进行气流磨，得到粒度为3.4微米的粉末，将所制得粉末在密封无氧的手套箱中17560高斯磁场下进行磁场取向成型处理，然后在200MPa下进行等静压处理，得到磁体坯体；将所述磁体坯体在1050℃下烧结6小时，然后在910℃下进行2小时的时效处理，最后在515℃下进行5小时的时效处理，得到钕铁硼磁体。
对本发明上述方法制备的钕铁硼磁体与普通钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表3，表3为实施前后的磁体性能数据。
表3实施前后的磁体性能数据
样品标记 Br(kGs) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)
锆铪复合添加的45H 13.65 18.22 45.50
同性能的45H 13.45 16.50 44.23
实施例4
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：30.3wt％的镨钕合金，1.8wt％的镝、0.1wt％的铝、0.3wt％的铜、1.5wt％的钴、1.02wt％的硼、0.05wt％的锆、0.06wt％的铪，余量为铁。
将得到的混合物在真空感应熔炼炉中熔炼，将得到熔液在1458℃浇铸，在转速为40转/分的铜辊上冷却，得到平均厚度为0.29mm钕铁硼合金铸片；将所述铸片进行氢破碎，所述氢破碎过程中的吸氢时间为1小时，脱氢时间5小时，脱氢温度为600℃，冷却2小时，将该粉料进行气流磨，得到粒度为3.4微米的粉末，将所制得粉末在密封无氧的手套箱中17700高斯磁场下进行磁场取向成型处理，然后在200MPa下进行等静压处理，得到磁体坯体；将所述磁体坯体在1050℃下烧结6小时，然后在910℃下进行2小时的时效处理，最后在515℃下进行5小时的时效处理，得到钕铁硼磁体。
对本发明上述方法制备的钕铁硼磁体与普通钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表4，表4为实施前后的磁体性能数据。
表4实施前后的磁体性能数据
样品标记 Br(kGs) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)
锆铪复合添加的35SH 12.10 21.88 37.36
同性能的35SH 11.90 20.68 36.11
比较例1
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：30.6wt％的镨钕合金，0.55wt％的铝、0.3wt％的铜、1.5wt％的钴、0.98wt％的硼、0.09wt％的锆、0.06wt％的铪，余量为铁。
对本发明比较例1制备的钕铁硼磁体与同条件仅添加同含量锆或同含量铪的钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表5，表5为比较例制备的钕铁硼磁体与同条件仅添加同含量锆或铪的钕铁硼磁体的磁体性能数据。
表5
样品标记 Br(kGs) Hcj(kOe) (BH)max(MGOe)
锆铪复合添加的42H 13.15 18.03 42.56
只添加锆的42H 12.99 16.50 40.75
只添加铪的42H 13.02 16.65 41.34
比较例2
将镨钕合金(镨在镨钕合金中的质量含量为20％，钕的质量含量为80％)、铁、铝、硼、钴和铜配比后混合，成分重量比例为：30.6wt％的镨钕合金，0.55wt％的铝、0.3wt％的铜、1.5wt％的钴、0.98wt％的硼、0.16wt％的锆、0.16wt％的铪，余量为铁。
对本发明比较例2制备的钕铁硼磁体与同条件添过量含量的锆和铪的钕铁硼磁体进行平行试验对比，对比结果参见表6，表6为比较例制备的钕铁硼磁体与同条件添加过量锆或铪的钕铁硼磁体的磁体性能数据。
表6
以上对本发明提供的一种含锆铪的高性能烧结钕铁硼磁体及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种钕铁硼磁体，其特征在于，具有如式I所述的通式：
RxFe100-x-y1-y2-zMy1Ay2Bz I；
其中，x、y1、y2和z为质量百分数，28≤x≤35，0≤y1≤6，0.04≤y2≤0.5，0.8≤z≤1.2；
R包括Pr和/或Nd；
M选自Nb、Co、Ga、Al、Cu和Ti中的一种或几种；
A为Zr和Hf。
2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述R还包括Dy和/或Tb；
所述M选自Co、Al和Cu中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述式I中，0.1≤y1≤5；0.04≤y2≤0.4；0.5≤z≤1.5；
所述Zr的质量百分数为0.02～0.15；
所述Hf的质量百分数为0.02～0.15。
4.根据权利要求1所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体按质量百分比组成，包括：Pr-Nd：28％～35％；B：0.8％～1.2％；Al：0.1～1.8％；Cu：0.2～0.6％；Co：0.5～2％；Zr：0.02～0.15％；Hf：0.02～0.15％；余量为Fe。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将钕铁硼原料经过速凝薄片工艺后，得到钕铁硼速凝薄片；
B)将上述步骤得到的钕铁硼速凝薄片进行氢破碎和气流磨后，得到钕铁硼粉末；
C)将上述步骤得到的钕铁硼粉末经过取向成型和烧结后，得到钕铁硼磁体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述速凝薄片工艺的温度为1450～1490℃；
所述钕铁硼速凝薄片的厚度为0.10～0.60mm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氢破碎过程中，吸氢时间为1～3h，吸氢温度为20～300℃；
脱氢时间为3～7h，脱氢温度为550～600℃；
所述氢破碎后，还包括水冷步骤；
所述水冷的时间为1～3h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述气流磨具体为加入润滑剂进行磨粉；
所述润滑剂占所述混合细粉质量比为0.02％～0.1％；
所述磨粉后的粒度为2～10μm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述取向成型包括取向压制和等静压成型步骤；
所述取向成型具体为：在无氧或低氧的条件下，进行取向成型；
所述取向成型的磁场强度为1.2～3T；
所述烧结的温度为1000～1200℃；所述烧结的时间为5～15h；
所述烧结的真空度为小于等于0.02Pa。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结后还包括时效处理步骤；
所述时效处理包括第一次时效处理和第二次时效处理；
所述第一次时效处理的温度为700～950℃，所述第一次时效处理的时间为2～15小时；
所述第二次时效处理的温度为350～550℃，所述第二次时效处理的时间为1～8小时。
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