CN108735415B - 钐钴磁铁及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钐钴磁铁及其制备方法，该磁铁包括如下重量百分比的成分：Sm 23～28wt％、Fe 15～26wt％、Zr 2～5wt％、Co45～55wt％、Cu 4～8wt％；B 0.01～1wt％。本发明还公开了一种硼元素在提高磁铁的剩磁、并降低内禀矫顽力中的用途。本发明可以有效降低钐钴磁铁的内禀矫顽力。
Description
技术领域
本发明涉及一种钐钴磁铁及其制备方法，还涉及一种硼元素的用途。
背景技术
软磁体(softmagnet)在较低的外磁场下，就能产生高的磁感应强度，且随着外磁场增大，磁感应强度很快达到饱和。当外磁场去掉后，磁性又基本消失。软磁体具有磁导率高、矫顽力低等特点。软磁体的品种很多，如电工用纯铁、硅钢片、铁镍合金、铁铝合金、软磁铁氧体、铁钴合金等。钐钴磁铁属于软磁体，又称钐钴磁钢，由钐、钴和其它金属材料熔炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成。钐钴磁铁广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯设备、医疗设备、磁性传动装置、传感器、电机等。
钐钴磁铁的矫顽力较高、剩磁较低，从而限制了其应用。以2:17型钐钴磁铁为例，通常通过添加铁元素来增加剩磁。但是，在铁元素增加剩磁的同时，内禀矫顽力也被提高。这导致需要提高外加磁场(例如6T)才能使钐钴磁铁达到应有的饱和磁感应强度。一般装机后的充磁场达不到6T，因而对于需要不充磁装机后再充磁的产品，就会发生充磁不饱和现象。因此，该方法获得的钐钴磁铁不便于实际装机使用。为此，需要适当将钐钴磁铁的内禀矫顽力降低到适当范围，从而在低外加磁场的情况下也能使钐钴磁铁达到应有的饱和磁感应强度。
CN108010651A公开了一种多磁粉混合粘结磁性材料的制备方法，将各向异性锶铁磁粉50～65份，各向异性钡铁磁粉25～30份，各向同性钕铁硼磁粉20～25份，各向异性性钕铁硼磁粉10～20份和各向异性钐钴磁粉5～10份混匀，经过熔炼、冷却、氢碎、造粒、注塑成型以及后处理等步骤获得粘结磁性材料。上述磁体需要添加聚合物粘结剂成型，未经过烧结等步骤，因而所得粘接磁体与烧结磁体存在显著不同，不存在可以借鉴的意义。此外，上述磁性材料以各向异性锶铁磁粉为主，其他磁粉为辅。
CN106409455A公开了一种含钐铽的烧结钕铁硼永磁材料，由以下成分组成：((PrNd)1-x-ySmxTby)a(FeCoCuAlNb)100-a-bBb，a＝30～40，b＝0.85～0.95，x＝0.05～0.30，y≤0.20。CN106205922A公开了一种永磁电机用永磁材料，包括钕铁硼基体，所述钕铁硼基体其组成按质量百分含量计算包括，10-15％的钕、0.1-0.2％的钴、2.5-3.5％的硅、0.5-1.5％的锰、1-1.5％的硼、0.5-0.6％的钛、0.05-0.08％的锆、0.1-0.15％的镓、20-35％的稀土元素，0.02-0.2％的镁，0.1-3％的钛，0.02-0.5％的镍，0.02-0.5％的镉，0.5-5％的铝，及余量的铁；所述钕铁硼永磁材料还加入包括按钕铁硼基体质量百分含量为0.1-0.3％的镝铁合金、0.3-0.5％的钐铁合金、1.5-2.5％的钇铁合金。这些材料适合作为永磁材料，而不是软磁体，且钐含量很低。永磁材料通常要求同时具有很高的矫顽力和剩磁。
CN10678298A公开了一种纳米晶软磁合金材料，各组成成份的原子组成百分比为：43-43.5％的铁，43-43.5％的钴，0.8-1.2％的铜，6.5-7.5％的硼，1-3％的锗，4-5％的X；所述的X包括有铌，钐和钆。该合金材料中的硼含量过高，钐含量较低，导致磁体性能较差。
更为重要的是，上述专利文献也没有教导硼元素可以提高钐钴磁体的剩磁、且可以有效降低至内禀矫顽力合适范围。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种硼元素的应用，其可以提高磁铁的剩磁、并降低内禀矫顽力。
本发明的另一个目的在于提供一种钐钴磁铁，其剩磁得到提高，内禀矫顽力降低至适当范围。
本发明的再一个目的在于提供上述钐钴磁铁的制备方法，其可以获得剩磁增加、且内禀矫顽力降低至适当范围的钐钴磁铁。
本发明通过如下技术方案实现上述目的。
根据本发明的一个方面，提供一种硼元素在提高钐钴磁铁的剩磁、并降低内禀矫顽力中的用途，硼元素占所述磁铁的质量百分比为0.01～1wt％。
根据本发明的用途，优选地，所述钐钴磁铁为烧结钐钴磁铁。
根据本发明的用途，优选地，包括将钐钴合金与钕铁硼合金混合的步骤；且钐钴合金与钕铁硼合金的重量比为99～99.99:0.01～1。
根据本发明的用途，优选地，钐钴合金包括Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；和钕铁硼合金包括Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B 0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％。
根据本发明的另一个方面，提供一种钐钴磁铁，包括如下重量百分比的成分：Sm23～28wt％、Fe 15～26wt％、Zr 2～5wt％、Co 45～55wt％、Cu 4～8wt％；和B 0.01～1wt％。
根据本发明的钐钴磁铁，优选地，其还包括如下重量百分比的成分：Nd 0.001～0.5wt％。
根据本发明的钐钴磁铁，优选地，所述磁铁的剩磁Br为11.3～12.0KGs，内禀矫顽力Hcj为8～30KOe，且最大磁能积BHmax为30～34MGOe。
根据本发明的再一个方面，提供上述任一项钐钴磁铁的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料制粉步骤：将钐钴合金与钕铁硼合金按照重量比为99～99.99:0.01～1混合，在氧含量为5000～10000ppm的条件下获得粒度为3.0～4.8μm的混合粉料；
(2)成型步骤：
将混合粉料形成密度为3.9～4.5g/cm3的成型体，然后以15～24MPa的压力获得密度为4.9～5.4g/cm3的生坯；
(3)烧结及时效处理步骤：
将生坯置于真空烧结炉内，将真空烧结炉抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；升温至预烧温度为1200～1210℃，保温0.5～1小时；升温至烧结温度为1215～1225℃，保温0.5～1h；冷却到1180～1150℃固溶处理2～6h，快速风冷至室温；升温至800～850℃，保温10～20h；然后以0.5～0.8℃/min的速度冷却至400℃，保温1～3h；风冷至室温。
根据本发明的制备方法，优选地，所述钐钴合金采用包括如下成分的原料制成：
Sm 24～28wt％、
Fe 15～25wt％、
Zr 2～4wt％、
Cu 4～8wt％、
Co 45～53wt％、和
B 0.009～0.9999wt％。
根据本发明的制备方法，优选地，所述钕铁硼合金采用包括如下成分的原料制成：
Nd 22～33wt％、
Fe 63～75wt％、
B 0.8～1.2wt％、
Zr 0.01～0.2wt％、
Cu 0.1～0.8wt％、和
Co 1～4wt％。
本发明在钐钴料粉中添加适量的硼元素，可以有效控制钐钴磁体的内禀矫顽力，例如控制在8～30KOe，同时使得剩磁得到提高。根据本发明优选的技术方案，适量的添加钕铁硼粉料，可以更加有效地控制钐钴磁铁的内禀矫顽力，同时使得剩磁得到进一步提高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的“剩磁”，是指饱和磁滞回线上磁场强度为零处所对应的磁通密度的数值，通常记作Br或Mr，单位为特斯拉(T)或高斯(Gs)；1Gs＝0.0001T。
本发明所述的“矫顽力”，是指使磁铁的剩余磁化强度Mr降为零所需施加的反向磁场强度，单位为奥斯特(Oe)或安培/米(A/m)；1Oe≈79.6A/m。
本发明所述的“磁能积”，是指退磁曲线上任何一点的磁通密度(B)与相应的磁场强度(H)的乘积，通常记作BH，单位为高斯·奥斯特(GOe)；1MGOe≈7.96kJ/m3。
本发明的“平均粒度D50”表示粒度分布曲线中累积分布为50％时的最大颗粒的等效直径。
本发明所述的“惰性气氛”，是指不与磁铁发生反应，并且不影响其磁性的气氛。在本发明中，所述“惰性气氛”包括由惰性气体(氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气)形成的气氛。
本发明的真空度表示绝对真空度，因而其数值越小，表示其真空度越高。
<硼元素应用>
尽管硼元素经常用于永磁材料(例如钕铁硼)，但是极少用于软磁体(例如钐钴磁铁)。永磁材料与软磁体在性能方面存在非常大的差异，因而不存在可以借鉴的意义。本发明意外地发现，将合适用量的硼元素添加至钐钴磁铁，可以提高其剩磁；更为重要的是，可以降低其内禀矫顽力。本发明提供了一种硼元素在提高钐钴磁铁的剩磁、并降低内禀矫顽力中的用途，硼元素占所述磁铁的质量百分比为0.01～1wt％；优选地，硼元素占所述磁铁的质量百分比为0.02～0.09wt％，更优选地，硼元素占所述磁铁的质量百分比为0.03～0.08wt％。硼元素含量太少，将无法有效降低内禀矫顽力；硼元素含量超出上述范围，将导致磁铁综合性能变劣。
在本发明中，所述钐钴磁铁优选为烧结钐钴磁铁。我们发现，硼元素特别适合于提高烧结钐钴磁铁的剩磁、并降低其内禀矫顽力。
在本发明中，硼元素可以以各种方式加入。例如，将硼单质与钐钴合金混合，然后经过制粉、成型、烧结等步骤获得烧结钐钴磁铁。又如，将钕铁硼合金与钐钴合金混合，然后经过制粉、成型、烧结等步骤获得烧结钐钴磁铁。再如，将钕铁硼合金与含硼的钐钴合金混合，然后经过制粉、成型、烧结等步骤获得烧结钐钴磁铁。根据本发明的一个实施方式，上述用途包括将钐钴合金与钕铁硼合金混合的步骤。钐钴合金与钕铁硼合金的重量比可以为99～99.99:0.01～1，优选为99.9～99.99:0.1～1，例如为99.9:1或99:1。
尽管尚不清楚硼元素降低钐钴磁铁内禀矫顽力的原理，我们大致推测如下：以2:17型钐钴磁铁为例，富硼相熔进钐钴磁铁的1:5相里，改变了钐钴磁铁的1:5相对胞壁相的钉扎作用，从而改变钐钴磁铁的内禀矫顽力。当硼含量在一定范围内，随着硼元素比例的增加，钐钴磁铁的剩磁逐渐呈正比提高，内禀矫顽力逐渐呈反比例降低。由于钕铁硼合金本身就具有富硼相，更加有利于富硼相熔进钐钴磁铁的1:5相里，从而更有利于改变钐钴磁铁的1:5相对胞壁相的钉扎作用。上述原理并不意欲限制本发明的保护范围。
根据本发明的一种实施方案，钐钴合金包括Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；优选地，钐钴合金包括Sm25～27wt％、Fe 16～22wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～7wt％、Co 46～51wt％和B 0.009～0.9999wt％；更优选地，钐钴合金包括Sm 25～26wt％、Fe 16～20wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～6wt％、Co 46～50wt％和B 0.009～0.9999wt％。根据本发明的另一种实施方案，钐钴合金仅由以下成分组成：Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；优选地，Sm 25～27wt％、Fe 16～22wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～7wt％、Co 46～51wt％和B 0.009～0.9999wt％；更优选地，Sm 25～26wt％、Fe 16～20wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～6wt％、Co 46～50wt％和B 0.009～0.9999wt％。当然，钐钴合金可以含有少量杂质。采用上述成分及配比的钐钴合金，硼元素可以有效降低所得磁铁的内禀矫顽力，并且剩磁得到提高。
根据本发明的一种实施方案，钕铁硼合金包括Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％；优选地，Nd 22～30wt％、Fe 65～72wt％、B 1～1.2wt％、Zr 0.1～0.2wt％、Cu 0.3～0.8wt％和Co 2～3wt％；更优选地，Nd 25～30wt％、Fe 65～70wt％、B 1～1.1wt％、Zr 0.15～0.2wt％、Cu0.5～0.8wt％和Co 2～3wt％。根据本发明的另一种实施方案，钕铁硼合金仅由以下成分组成：Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B 0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％；优选地，Nd 22～30wt％、Fe 65～72wt％、B 1～1.2wt％、Zr 0.1～0.2wt％、Cu 0.3～0.8wt％和Co 2～3wt％；更优选地，Nd 25～30wt％、Fe 65～70wt％、B 1～1.1wt％、Zr 0.15～0.2wt％、Cu 0.5～0.8wt％和Co 2～3wt％。当然，钕铁硼合金可以含有少量杂质。采用上述成分及配比的钕铁硼合金，可以进一步有效降低所得磁铁的内禀矫顽力，并且剩磁得到提高。
<钐钴磁铁>
本发明的钐钴磁铁包括如下重量百分比的成分：Sm 23～28wt％、Fe 15～26wt％、Zr 2～5wt％、Co 45～55wt％、Cu 4～8wt％；和B 0.01～1wt％。本发明并不排除其含有其他元素。作为优选，钐钴磁铁包括如下重量百分比的成分：Sm 24～27wt％、Fe 16～25wt％、Zr 2～4wt％、Co 46～53wt％、Cu 4～6wt％；和B 0.02～0.99wt％。作为更优选，钐钴磁铁包括如下重量百分比的成分：Sm 24～26wt％、Fe 16～20wt％、Zr 2～3.5wt％、Co 47～52wt％、Cu 5～6wt％；和B 0.03～0.9wt％。此外，本发明的磁铁还可以包括如下重量百分比的成分：Nd 0.001～0.5wt％，优选为0.002～0.2wt％，更优选为0.005～0.1wt％。根据本发明的一个实施方式，本发明的钐钴磁铁由如下重量百分比的成分组成：Sm 23～28wt％、Fe 15～26wt％、Zr 2～5wt％、Co 45～55wt％、Cu 4～8wt％、B 0.01～1wt％和Nd 0.001～0.5wt％。优选地，本发明的钐钴磁铁由如下重量百分比的成分组成：Sm 24～27wt％、Fe 16～25wt％、Zr 2～4wt％、Co 46～53wt％、Cu 4～6wt％、B 0.02～0.99wt％和Nd 0.001～0.5wt％。更优选地，本发明的钐钴磁铁由如下重量百分比的成分组成：Sm 24～26wt％、Fe16～20wt％、Zr 2～3.5wt％、Co 47～52wt％、Cu 5～6wt％、B 0.03～0.9wt％和Nd 0.001～0.5wt％。将各个成分控制在上述范围，可以将内禀矫顽力控制在较低水平，同时提高了剩磁。
通常的钐钴磁铁在装机之后，必须要高的外加磁场(例如6T)才能达到饱和磁感应强度，因而不利于实际装机。本发明的钐钴磁铁的剩磁Br为11.3～12.0KGs；内禀矫顽力Hcj为8～30KOe，优选为19～30KOe；且最大磁能积BHmax为30～34MGOe。因此，本发明改变了钐钴磁铁的内禀矫顽力不好控制的现象。在低外加磁场1～6T的情况下，也可以将钐钴磁铁达到应有的饱和磁感应强度。因此，本发明的磁铁适合于实际装机后再充磁，从而便于装配；例如可以用于微波器件、音箱设备、传感器、航天航空器等。
<钐钴磁铁制备方法>
本发明的钐钴磁铁的制备方法包括如下步骤：混料制粉步骤、成型步骤和烧结及时效处理步骤等。本发明采用钐钴合金与钕铁硼合金混合。优选地，钐钴合金、钕铁硼合金均以粉末的形式使用。钐钴合金粉末、钕铁硼合金粉末可以采用熔炼步骤和粗粉形成步骤获得。下面逐一介绍。
熔炼步骤：
熔炼步骤为将磁铁原料熔炼以形成合金锭。在某些实施方案中，形成钐钴合金的原料包括如下成分：Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；优选地，Sm 25～27wt％、Fe 16～22wt％、Zr 2～3wt％、Cu5～7wt％、Co 46～51wt％和B 0.009～0.9999wt％；更优选地，Sm 25～26wt％、Fe 16～20wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～6wt％、Co 46～50wt％和B 0.009～0.9999wt％。根据本发明的一种实施方案，形成钐钴合金的原料为如下成分：Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；优选地，Sm 25～27wt％、Fe 16～22wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～7wt％、Co 46～51wt％和B 0.009～0.9999wt％；更优选地，Sm 25～26wt％、Fe 16～20wt％、Zr 2～3wt％、Cu 5～6wt％、Co 46～50wt％和B0.009～0.9999wt％。上述成分中可以含有少量杂质。
在某些实施方案中，形成钕铁硼合金的原料包括如下成分：Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B 0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％；优选地，Nd 22～30wt％、Fe 65～72wt％、B 1～1.2wt％、Zr 0.1～0.2wt％、Cu 0.3～0.8wt％和Co2～3wt％；更优选地，Nd 25～30wt％、Fe 65～70wt％、B 1～1.1wt％、Zr 0.15～0.2wt％、Cu 0.5～0.8wt％和Co 2～3wt％。根据本发明的一种实施方案，形成钕铁硼合金的原料为如下成分：Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B 0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％；优选地，Nd 22～30wt％、Fe 65～72wt％、B 1～1.2wt％、Zr 0.1～0.2wt％、Cu 0.3～0.8wt％和Co 2～3wt％；更优选地，Nd 25～30wt％、Fe 65～70wt％、B 1～1.1wt％、Zr 0.15～0.2wt％、Cu 0.5～0.8wt％和Co 2～3wt％。上述成分中可以含有少量杂质。采用上述成分及配比的钐钴合金和钕铁硼合金，可以有效降低所得磁铁的内禀矫顽力，并且增加剩磁。
熔炼步骤可以在真空或惰性气氛中进行，这样可以防止磁铁原料以及由其制得的合金锭被氧化。熔炼步骤一般在高真空感应炉中进行。熔炼工艺可以采用铸锭工艺或速凝铸片工艺。铸锭工艺为将熔炼后的磁铁原料冷却凝固，并被制成合金锭。速凝铸片工艺为将熔炼后的磁铁原料迅速冷却凝固，并被甩成合金片。钐钴合金优选采用铸锭工艺；钕铁硼合金优选采用速凝铸片工艺。熔炼温度可以为1200～1600℃，优选为1400～1500℃，更优选为1445～1455℃。
根据本发明的一个具体实施方式，将钐钴合金的原料放入高真空高频感应炉中进行熔炼，熔炼完成后在1445～1455℃下继续保温精炼3～8min，优选为4～6min，然后浇入模具内，冷却得到钐钴合金锭。
本发明的钕铁硼合金锭的厚度可以为0.01～5mm，优选地为0.1～1mm，更优选地为0.28～0.35mm。根据本发明的一个具体实施方式，将钕铁硼合金的原料放入高真空速凝炉中进行熔炼，熔炼完成后在1445～1455℃下继续保温精炼3～8min，优选为4～6min，然后浇钢在转动的铜棍上，冷却甩带成0.28～0.35mm的薄片。
粗粉形成步骤：
粗粉形成步骤一般在真空或惰性气氛中进行，这样可以避免合金锭及合金粉末被氧化。将合金锭在鄂式破碎机或氢破碎炉中进行破碎为粗粉。鄂式破碎机为机械破碎方式。氢破碎炉中的破碎工艺包括如下步骤：先使合金锭吸氢，通过合金锭与氢气反应引发合金锭晶格的体积膨胀使合金锭破碎形成粗粉，然后加热脱氢。粗粉的粒度D50并没有特别限制，例如50～300μm。氢气压力可以为0.02～0.2MPa，优选为0.05～0.1MPa；脱氢温度可以为400～800℃，优选为550～700℃。钐钴合金粉末可以采用鄂式破碎机获得，钕铁硼合金粉末可以采用氢破碎炉获得。
混料制粉步骤：
将钐钴合金与钕铁硼合金混合，并在气流磨上形成混合粉料。钐钴合金、钕铁硼合金优选以粉末的形式混合。任选地，可以添加基于混合粉料0.1～0.3wt％的防氧化剂。防氧化剂的实例包括但不限于1-十六烷醇、三苯甲醇或硬脂酸锌等。将钐钴合金粉末与钕铁硼合金粉末的混合物在气流磨中破碎成平均粒度D50为2～20μm的混合粉料。混合粉料的平均粒度D50优选为3～10μm，更优选为3～4.8μm。气流磨工艺为利用气流使粗粉加速后相互碰撞而破碎。所述气流可以为氮气流，优选为高纯氮气流。所述高纯氮气流中N2含量可以在99.0wt％以上，优选在99.9wt％以上。所述气流的压力可以为0.1～2.0MPa，优选为0.5～1.0MPa，更优选为0.6～0.7MPa。
钐钴合金与钕铁硼合金的重量比可以为99～99.99:0.01～1，优选为99.9～99.99:0.1～1，例如为99.9:1或99:1。钐钴合金、钕铁硼合金优选以粉末的形式混合。根据本发明的一个实施方式，将钐钴合金粉末与钕铁硼合金粉末按照重量比为99～99.99:0.01～1，在氧含量为5000～10000ppm、优选为6000～8000ppm的条件下获得粒度为3.0～4.8μm、优选为3.3～3.9μm的混合粉料。
成型步骤：
成型步骤可以在真空或惰性气氛中进行，这样可以避免混合粉料被氧化。磁粉压制工艺可以采用模压压制工艺和/或等静压压制工艺。本发明的等静压压制工艺可以在等静压机中进行。压制的压力10MPa以上，例如15MPa以上，优选为50MPa以下，例如35MPa以下。压制的时间为10～30s，优选为15～20s。根据本发明一个的实施方式，采用模压压制工艺对磁粉进行压制，再采用等静压压制工艺对磁粉进行压制。在本发明中，取向磁场方向与磁粉压制方向相互平行取向或相互垂直取向。取向磁场的强度没有特别的限制，可视实际需要而定。根据本发明的一个实施方式，取向磁场的强度为1～5特斯拉(T)，优选为1.5～3T，更优选为1.8～2.0T。模压压制工艺所得坯体的密度可以为3.9g/cm3～4.5g/cm3，优选为4.0g/cm3～4.3g/cm3。等静压压制工艺所得生坯的密度可以为4.9g/cm3～5.4/cm3，优选为5.0g/cm3～5.3/cm3。在某些实施方案中，将混合粉料形成密度为3.9～4.5g/cm3的成型体，然后以15～24MPa的压力获得密度为4.9～5.4g/cm3的生坯。根据本发明的一个实施方式，将混合粉料在磁场强度为1.8～2.0T的磁场中取向并压制成型密度为3.9～4.5g/cm3的成型体，再用塑料袋包裹，抽真空封装，然后以15～24MPa等静压压制10～30秒，获得密度为4.9～5.4g/cm3的生坯。
烧结及时效处理步骤：
烧结及时效处理步骤包括烧结步骤和时效处理步骤。烧结步骤可以在真空或惰性气氛中进行，这样可以防止生坯被氧化。烧结步骤可以在真空烧结炉中实施。烧结过程的真空度低于5.0×10-1Pa，优选小于等于2.0×10-2Pa。烧结温度可以为1000～1300℃，优选为1100～1250℃。烧结时间可以为1～9小时，更优选为2～8小时。根据本发明的一个实施方式，将生坯置于真空烧结炉内，将真空烧结炉抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；升温至预烧温度为1200～1210℃，保温0.5～1小时；升温至烧结温度为1215～1225℃，保温0.5～1h；冷却到1180～1150℃保温(固溶处理)2～6h，快速风冷至室温。
时效处理步骤可以在真空或惰性气氛中进行，这样可以防止烧结坯体被氧化。时效处理的温度可以为350～900℃，优选为400～850℃。时效处理的时间可以为9～38h，优选为10～35h。根据本发明的一个实施方式，将烧结步骤得到的烧结坯体升温至800～850℃，保温10～20h，优选为13～18h；然后以0.5～0.8℃/min的速度冷却至400℃，保温1～3h；风冷至室温，从而得到钐钴磁铁。
磁性能测试：
将以下实施例和对比例所得钐钴磁铁制成直径为10mm、高度为10mm的标准样柱，饱和充磁，在中国科学计量研究院NIM-10000H检测系统进行测试。
实施例1
按照如下质量百分比配制原料：Sm 25wt％、Fe 16.99wt％、Zr 3wt％、Cu 5wt％、Co 50wt％、B 0.01wt％。将上述原料在高真空高频感应炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇入模具内，冷却得到钐钴合金锭，然后在鄂式破碎机机械破碎成钐钴合金粉末。
按照如下质量百分比配制原料：Nd 30wt％、Fe 65wt％、B 1wt％、Zr 0.2wt％、Cu0.8wt％、Co 3wt％。将上述原料在高真空速凝炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇钢在转动的铜棍上冷却甩带成0.3mm的钕铁硼合金片，然后在氢破碎炉中粉碎成钕铁硼合金粉末。
将钐钴合金粉末与钕铁硼合金粉末按照重量比为99.9:0.1混合，在气流磨上磨粉。将气流磨的氧含量控制在8000ppm左右，调节分选轮转速，获得D50为3.5μm的混合粉料。
将混合粉料在模压机中取向成型(取向磁场的强度为2T)得到密度为4.1g/cm3的坯体，再用塑料袋包裹，抽真空封装，然后在等静压设备中以20MPa的压力保压20秒，获得密度为5.0g/cm3的生坯。
将生坯装入真空烧结炉内，抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；然后升温至1205℃，保温1h；再升温至1220℃，保温1h；然后冷却到1160℃，进行3h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃，保温15h，以0.6℃/min冷却到400℃，保温2h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
将所得钐钴磁铁制成直径为10mm、高度为10mm的标准样柱进行测试，结果参见表1。
实施例2
按照如下质量百分比配制原料：Sm 25wt％、Fe 16.96wt％、Zr 3wt％、Cu 5wt％、Co 50wt％、B 0.04wt％。将上述原料在高真空高频感应炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇入模具内，冷却得到钐钴合金锭，然后在鄂式破碎机机械破碎成钐钴合金粉末。
按照如下质量百分比配制原料：Nd 30wt％、Fe 65wt％、B 1wt％、Zr 0.2wt％、Cu0.8wt％、Co 3wt％。将上述原料在高真空速凝炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇钢在转动的铜棍上冷却甩带成0.3mm的钕铁硼合金片，然后在氢破碎炉中粉碎成钕铁硼合金粉末。
将钐钴合金粉末与钕铁硼合金粉末按照重量比为99:1混合，在气流磨上磨粉。将气流磨的氧含量控制在8000ppm左右，调节分选轮转速，获得D50为3.5μm的混合粉料。
将混合粉料在压机中取向成型(取向磁场的强度为2T)得到密度为4.1g/cm3的坯体，再用塑料袋包裹，抽真空封装，然后在等静压设备中以20MPa的压力保压20秒，获得密度为5.0g/cm3的生坯。
将生坯装入真空烧结炉内，抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；然后升温至1205℃，保温1h；再升温至1220℃，保温1h；然后冷却到1160℃，进行3h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃，保温15h，以0.6℃/min冷却到400℃，保温2h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
将所得钐钴磁铁制成直径为10mm、高度为10mm的标准样柱进行测试，结果参见表1。
实施例3～5
除了改变制备钐钴合金粉末的硼含量，同时铁含量做相应调整，其他组分含量不变，使得钐钴磁体的硼含量如表1所示之外，其他条件与实施例2相同。测试结果参见表1。
实施例6
按照如下质量百分比配制原料：Sm 25wt％、Fe 16.99wt％、Zr 3wt％、Cu 5wt％、Co 50wt％、B 0.01wt％。将上述原料在高真空高频感应炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇入模具内，冷却得到钐钴合金锭，然后在鄂式破碎机机械破碎成钐钴合金粉末。
将钐钴合金粉末在气流磨上磨粉。将气流磨的氧含量控制在8000ppm左右，调节分选轮转速，获得D50为3.5μm的粉料。
将粉料在压机中取向成型(取向磁场的强度为2T)得到密度为4.1g/cm3的坯体，再用塑料袋包裹，抽真空封装，然后在等静压设备中以20MPa的压力保压20秒，获得密度为5.0g/cm3的生坯。
将生坯装入真空烧结炉内，抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；然后升温至1205℃，保温1h；再升温至1220℃，保温1h；然后冷却到1160℃，进行3h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃，保温15h，以0.6℃/min冷却到400℃，保温2h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
将所得钐钴磁铁制成直径为10mm、高度为10mm的标准样柱进行测试，结果参见表1。
对比例1
按照如下质量百分比配制原料：Sm 25wt％、Fe 17wt％、Zr 3wt％、Cu 5wt％、Co50wt％。将上述原料在高真空高频感应炉中熔炼，熔炼完成后在1450℃下继续保温精炼4min，然后浇入模具内，冷却得到钐钴合金锭，然后在鄂式破碎机机械破碎成钐钴合金粉末。
将钐钴合金粉末在气流磨上磨粉。将气流磨的氧含量控制在8000ppm左右，调节分选轮转速，获得D50为3.5μm的粉料。
将粉料在压机中取向成型(取向磁场的强度为2T)得到密度为4.1g/cm3的坯体，再用塑料袋包裹，抽真空封装，然后在等静压设备中以20MPa的压力保压20秒，获得密度为5.0g/cm3的生坯。
将生坯装入真空烧结炉内，抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；然后升温至1205℃，保温1h；再升温至1220℃，保温1h；然后冷却到1160℃，进行3h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃，保温15h，控温0.6℃/min冷却到400℃，保温2h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
将所得钐钴磁铁制成直径为10mm、高度为10mm的标准样柱进行测试，结果参见表1。
表1、钐钴磁体的性能参数
| 编号 | 硼含量(wt％) | 剩磁(kGs) | 矫顽力(kOe) | 磁能积(MGOe) |
| 实施例1 | 0.01 | 11.30 | 29.99 | 30.38 |
| 实施例2 | 0.05 | 11.41 | 24.00 | 31.22 |
| 实施例3 | 0.1 | 11.52 | 19.01 | 31.56 |
| 实施例4 | 0.5 | 11.65 | 13.01 | 32.23 |
| 实施例5 | 1 | 11.83 | 8.49 | 33.35 |
| 实施例6 | 0.01 | 11.30 | 31.00 | 30.58 |
| 对比例1 | 0 | 11.28 | 34 | 30.31 |
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (12)
1.一种硼元素在提高钐钴磁铁的剩磁、并降低内禀矫顽力中的用途，硼元素占所述钐钴磁铁的质量百分比为0.01～1wt％；其中，富硼相熔进所述钐钴磁铁的1:5相里，从而改变钐钴磁铁的1:5相对胞壁相的钉扎作用。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述钐钴磁铁为烧结钐钴磁铁。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，包括将钐钴合金与钕铁硼合金混合的步骤；且钐钴合金与钕铁硼合金的重量比为99～99.99:0.01～1。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：
钐钴合金包括Sm 24～28wt％、Fe 15～25wt％、Zr 2～4wt％、Cu 4～8wt％、Co 45～53wt％和B 0.009～0.9999wt％；和
钕铁硼合金包括Nd 22～33wt％、Fe 63～75wt％、B 0.8～1.2wt％、Zr 0.01～0.2wt％、Cu 0.1～0.8wt％和Co 1～4wt％。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，钐钴合金与钕铁硼合金的重量比为99～99.99:0.1～1。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，硼元素占所述钐钴磁铁的质量百分比为0.02～0.09wt％。
7.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，硼元素占所述钐钴磁铁的质量百分比为0.03～0.08wt％。
8.一种钐钴磁铁的制备方法，其特征在于，所述钐钴磁铁包括如下重量百分比的成分：Sm 23～28wt％、Fe 15～26wt％、Zr 2～5wt％、Co 45～55wt％、Cu 4～8wt％；和B 0.01～1wt％；
包括如下步骤：
(1)混料制粉步骤：将钐钴合金与钕铁硼合金按照重量比为99～99.99:0.01～1混合，在氧含量为5000～10000ppm的条件下获得粒度为3.0～4.8μm的混合粉料；
(2)成型步骤：
将混合粉料形成密度为3.9～4.5g/cm3的成型体，然后以15～24MPa的压力获得密度为4.9～5.4g/cm3的生坯；
(3)烧结及时效处理步骤：
将生坯置于真空烧结炉内，将真空烧结炉抽真空至真空度小于等于2×10-2Pa；升温至预烧温度为1200～1210℃，保温0.5～1小时；升温至烧结温度为1215～1225℃，保温0.5～1h；冷却到1180～1150℃固溶处理2～6h，快速风冷至室温；升温至800～850℃，保温10～20h；然后以0.5～0.8℃/min的速度冷却至400℃，保温1～3h；风冷至室温。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述钐钴合金采用包括如下成分的原料制成：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述钕铁硼合金采用包括如下成分的原料制成：
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述钐钴磁铁还包括如下重量百分比的成分：Nd 0.001～0.5wt％。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述钐钴磁铁的剩磁Br为11.3～12.0KGs，内禀矫顽力Hcj为8～30KOe，且最大磁能积BHmax为30～34MGOe。
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