CN110534281A - 一种永磁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁材料及其制备方法。该永磁材料由材料A与材料B混合烧结而成,材料A与材料B的重量比为5:100‑120;材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.5‑0.8:0.1:0.5;材料B中各成分的重量百分含量为:B 3‑6%,Nd 22‑26%,Bi 1.2‑1.9%,Zr 0.03‑0.09%,Lu 3‑8%,Ho 0.08‑0.12%,In 0.1‑0.5%,P 0.08‑0.15%,其余为Fe。本发明制备的永磁材料具有较高的磁性能,且制备工艺简便,制备所用原料成本较低,生产的合金具有良好的性能,便于工业化生产。另外制备过种中材料经过适当处理,保证了材料成分、组织和性能的均匀性,保证了材料的质量。本发明制备的永磁材料适用于电器行业,具有良好的应用前景。

Description

一种永磁材料及其制备方法
技术领域
本发明属于医药领域,具体涉及一种永磁材料及其制备方法。
背景技术
CN201811008469.4公开了一种含Ce的纳米晶稀土永磁材料的制备方法,包括如下步骤:(1)通过熔体快淬方式制备快淬CeFeBM主相条带,通过熔体快淬方式制备REFeBM或低熔点稀土合金RELM,经过破碎制备主相合金粉末或低熔点稀土合金粉末;(2)将单一的CeFeBM磁粉或该磁粉与REFeBM和/或低熔点稀土合金RELM混合粉料,进行放电等离子烧结,获得含Ce的纳米晶稀土永磁材料。该发明利用含Ce的永磁合金,通过低温烧结单合金或双合金,获得了具有优异磁性能的纳米晶稀土永磁材料。本发明只需高温烧结阶段,后续不需要经过回火热处理,具有烧结时间短、工艺流程简单、能耗小的特点,并有效促进了稀土资源的高效平衡利用。但是,该生产方法生产周期长,综合磁性能并不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种永磁材料。本发明的另一目的是提供永磁材料的制备方法
本发明上述目的通过如下技术方案实现:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:100-120。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.5-0.8:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 3-6%,Nd22-26%,Bi 1.2-1.9%,Zr 0.03-0.09%,Lu 3-8%,Ho 0.08-0.12%,In 0.1-0.5%,P 0.08-0.15%,其余为Fe。
上述所述永磁材料的制备方法,步骤如下:按照材料A与材料B的重量比为5:100-120,将材料A和材料B混合均匀,置于模具中经磁场成型,成型生坯于1180-1230℃下真空烧结4-6h,而后于710-790℃进行一级回火1-1.5h;然后于450-500℃二级回火2-3.5h,最后得到永磁材料。
进一步地,材料A制备时,称取醋酸锌200g溶解于1000mL的乙醇中,在80-85℃搅拌20-25min,冷却到室温后,再用清水洗涤数次,干燥后得到锌的氧化物待用;再称取物质Al[Si4O10](OH)8高岭石、K2O·Al2O3·6SiO2钾长石粉体和锌的氧化物一起放入球磨机进行球磨,原料中物质Al[Si4O10](OH)8、K2O·Al2O3·6SiO2和锌的氧化物粉体的重量比为1:0.5-0.8:0.1;球磨机中高铝磨球、原料、水的质量比为1.6:1:1.1-1.5,球磨时间为15-18h;球磨结束后将粉体于240℃烘炉中烘烤1-2h,得到4-8μm的无机材料混合粉料备用;将200g的物质FeCl3·6H2O和80g的物质FeCl2·4H2O溶于1000mL去离子水中,搅拌混合均匀,加入500mL去离子水,搅拌2-5min后,将一定量的无机材料混合粉料加入其中,无机材料混合粉料的加入量根据生成的四氧化三铁数量确定,无机材料混合粉料与四氧化三铁的重量比为1.6-1.9:0.5;再搅拌2-5min后,在溶液加入1000mL的1mol/L氨水溶液,边加边搅动,搅拌停止后使溶液升温至100-105℃恒温2-5h,取出去除水分的物质后用乙醇清洗数次,干燥;将去除水分的物质在烘炉中加热120-150℃保温2-5h后,再将其放入球磨机进行球磨2-5h,得到平均粒径为3-6μm的材料A。
进一步地,材料B制备时,按照质量百分比B 3-6%,Nd 22-26%,Bi 1.2-1.9%,Zr0.03-0.09%,Lu 3-8%,Ho 0.08-0.12%,In 0.1-0.5%,P 0.08-0.15%,其余Fe进行配比,其中硼以含20wt%硼铁作为原材料,其余均采用纯物质;利用片铸技术,在氮气保护下,通过调节辊轮线速度获得不同厚度的合金铸片:熔炼温度为1560-1590℃,得到母合金液体;熔融母合金液在氮气保护下浇在成型炉转盘上,形成铸片,转盘浇注点的旋转线速度为12-16m/s,铸片厚度为3-6毫米,长宽度为6-8毫米;铸片经氢碎及气流磨得到平均粒径为3-6μm的粉末:将铸片放入一个可密封的反应釜,反应釜通入N2气体后,加热到290-320℃,保温1-3h后取出空冷;再将处理后的铸片放入真空度为0.09-0.15Pa、炉内气压为0.7-1.2atm的氢碎炉中进行氢碎,炉温为290-315℃,氢碎时间为45-55分钟;然后将氢碎后得到的粗粉放入气流磨中得到细粉材料B,气流磨制粉压力为4-6atm。
有益效果:
材料A含有磁性物质四氧化三铁夹在金属氧化物复合体中间,可改善内禀矫顽力,即可通过形成的主相晶粒间副相富铁相,抑制了晶粒交汇处颗粒的长大,细化了主相晶粒,因此就抑制了它们周围杂散场的增强,进而提高了内禀矫顽力。
材料A含有氧化锌、氧化硅等复杂金属氧化物,可均匀的分布在主相晶界起到钉扎作用,矫顽力得到了提高。此外还可弥散地分布在主相晶粒的周围,能够有效改善晶界相的组织结构,对磁体进行晶界改性,强化晶界相,因此提高了材料的剩磁。
材料B主要形成磁性主相Nd2Fe14B和次主相Ho2Fe14B\Lu2Fe14B,强化了去磁耦合作用,使磁体既有高的矫顽力又避免了剩磁大幅下降,从而获得较高的综合磁性能。P可辅助B改善主相磁体的热稳定性。P还可和Zr作用,防止了B材料中关键稀土元素在烧结中的扩散转移。在烧结过程中,添加高熔点合金元素Zr,可使磁体组织中析出新相;Bi和In消除了主相晶粒之间直接接触的现象,有效抑制主相晶粒的长大,利于获得较细小均匀的晶粒组织;同时,减少了富Nd相与主相的湿润角,抑制主相的长大,使主相界面缺陷密度减少,反磁化畴在界面形核困难。
本发明制备的永磁材料具有较高的磁性能,且制备工艺简便,制备所用原料成本较低,生产的合金具有良好的性能,便于工业化生产。另外制备过种中材料经过适当处理,保证了材料成分、组织和性能的均匀性,保证了材料的质量。本发明制备的永磁材料适用于电器行业,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的永磁材料组织图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容,但并不以此限定本发明的保护范围。
实施例1:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:120。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.5:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 3%,Nd 22%,Bi 1.2%,Zr 0.03%,Lu3%,Ho 0.08%,In 0.1%,P 0.08%,其余为Fe。
该永磁材料的组织图如图1所示。
实施例2:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:110。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.7:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 4%,Nd 25%,Bi 1.6%,Zr 0.06%,Lu6%,Ho 0.11%,In 0.35%,P 0.12%,其余为Fe。
实施例3:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:100。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.8:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 6%,Nd 26%,Bi 1.9%,Zr 0.09%,Lu8%,Ho 0.12%,In 0.5%,P 0.15%,其余为Fe。
实施例4:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:130。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.4:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 2%,Nd 20%,Bi 1.0%,Zr 0.02%,Lu2%,Ho 0.06%,In 0.06%,P 0.06%,其余为Fe。
实施例5:
一种永磁材料,由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:90。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.9:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 7%,Nd 28%,Bi 2.1%,Zr 0.12%,Lu9%,Ho 0.15%,In 0.6%,P 0.18%,其余为Fe。
实施例1-5永磁材料的制备方法包括如下步骤:按照材料A与材料B的重量比进行配比,混合均匀,置于模具中经磁场成型,成型生坯于1190℃下真空烧结5h,而后于760℃进行一级回火1h;然后于480℃二级回火3h,最后得到永磁材料。
材料A制备时,称取醋酸锌200g溶解于1000mL的乙醇中,在82℃搅拌25min,冷却到室温后,再用清水洗涤数次,干燥后得到锌的氧化物待用;再称取物质Al[Si4O10](OH)8高岭石、K2O·Al2O3·6SiO2钾长石粉体和锌的氧化物一起放入球磨机进行球磨,其中原料中物质Al[Si4O10](OH)8、K2O·Al2O3·6SiO2和锌的氧化物粉体按重量比进行配比;球磨机中高铝磨球、原料、水的质量比为1.6:1:1.3,球磨时间为17h;球磨结束后将粉体于240℃烘炉中烘烤1.2h,得到4-8μm的无机材料混合粉料备用;将200g的物质FeCl3·6H2O和80g的物质FeCl2·4H2O溶于1000mL去离子水中,搅拌混合均匀,加入500mL去离子水,搅拌3min后,加入一定量的无机材料混合粉料,其中无机材料混合粉料与四氧化三铁按重量比进行配比,无机材料混合粉料的加入量根据生成的四氧化三铁数量确定;再搅拌3min后,在溶液加入1000mL的1mol/L氨水溶液,边加边搅动,搅拌停止后使溶液升温至100℃恒温4h,取出去除水分的物质后用乙醇清洗数次,干燥;将去除水分的物质在烘炉中加热130℃保温4h后,再将其放入球磨机进行球磨4h,得到平均粒径为3-6μm的材料A。
材料B制备时,按照质量百分比进行配比,其中硼以含20wt%硼铁作为原材料,其余均采用纯物质;利用片铸技术,在氮气保护下,通过调节辊轮线速度获得不同厚度的合金铸片:熔炼温度为1580℃,得到母合金液体;熔融母合金液在氮气保护下浇在成型炉转盘上,形成铸片,转盘浇注点的旋转线速度为14m/s,铸片厚度为3-6毫米,长宽度为6-8毫米;铸片经氢碎及气流磨得到平均粒径为3-6μm的粉末:将铸片放入一个可密封的反应釜,反应釜通入N2气体后,加热到300℃,保温2h后取出空冷;再将处理后的铸片放入真空度为0.12Pa、炉内气压为0.9atm的氢碎炉中进行氢碎,炉温为305℃,氢碎时间为50分钟;然后将氢碎后得到的粗粉放入气流磨中得到细粉材料B,气流磨制粉压力为5atm。
实施例6:
分别测定实施例1-5材料及CN201811008469.4材料的磁性能。
测定结果如下表所示。
测试样品 剩磁(T) 矫顽力(kA/m) 最大磁能积(kJ/m)
CN201910389317.1 0.35-0.79 195-1095 13-96
实施例1 0.85 1103 97
实施例2 0.89 1114 99
实施例3 0.87 1110 98
实施例4 0.80 1100 95
实施例5 0.83 1102 96
本发明制备的永磁材料具有较高的磁性能,且制备工艺简便,制备所用原料成本较低,生产的合金具有良好的性能,便于工业化生产。另外制备过种中材料经过适当处理,保证了材料成分、组织和性能的均匀性,保证了材料的质量。本发明制备的永磁材料适用于电器行业,具有良好的应用前景。
上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容,但本领域技术人员应当知道,不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (4)

1.一种永磁材料,其特征在于:由材料A与材料B混合烧结而成;材料A与材料B的重量比为5:100-120。
材料A由物质Al[Si4O10](OH)8、物质K2O·Al2O3·6SiO2、锌氧化物和四氧化三铁组成,它们之间的重量比例为1:0.5-0.8:0.1:0.5。
材料B中各成分的重量百分含量为:B 3-6%,Nd 22-26%,Bi 1.2-1.9%,Zr 0.03-0.09%,Lu 3-8%,Ho 0.08-0.12%,In 0.1-0.5%,P 0.08-0.15%,其余为Fe。
2.权利要求1所述永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤如下:按照材料A与材料B的重量比为5:100-120,将材料A和材料B混合均匀,置于模具中经磁场成型,成型生坯于1180-1230℃下真空烧结4-6h,而后于710-790℃进行一级回火1-1.5h;然后于450-500℃二级回火2-3.5h,最后得到永磁材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:材料A制备时,称取醋酸锌200g溶解于1000mL的乙醇中,在80-85℃搅拌20-25min,冷却到室温后,再用清水洗涤数次,干燥后得到锌的氧化物待用;再称取物质Al[Si4O10](OH)8高岭石、K2O·Al2O3·6SiO2钾长石粉体和锌的氧化物一起放入球磨机进行球磨,原料中物质Al[Si4O10](OH)8、K2O·Al2O3·6SiO2和锌的氧化物粉体的重量比为1:0.5-0.8:0.1;球磨机中高铝磨球、原料、水的质量比为1.6:1:1.1-1.5,球磨时间为15-18h;球磨结束后将粉体于240℃烘炉中烘烤1-2h,得到4-8μm的无机材料混合粉料备用;将200g的物质FeCl3·6H2O和80g的物质FeCl2·4H2O溶于1000mL去离子水中,搅拌混合均匀,加入500mL去离子水,搅拌2-5min后,将一定量的无机材料混合粉料加入其中,无机材料混合粉料的加入量根据生成的四氧化三铁数量确定,无机材料混合粉料与四氧化三铁的重量比为1.6-1.9:0.5;再搅拌2-5min后,在溶液加入1000mL的1mol/L氨水溶液,边加边搅动,搅拌停止后使溶液升温至100-105℃恒温2-5h,取出去除水分的物质后用乙醇清洗数次,干燥;将去除水分的物质在烘炉中加热120-150℃保温2-5h后,再将其放入球磨机进行球磨2-5h,得到平均粒径为3-6μm的材料A。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:材料B制备时,按照质量百分比B3-6%,Nd 22-26%,Bi 1.2-1.9%,Zr 0.03-0.09%,Lu 3-8%,Ho 0.08-0.12%,In 0.1-0.5%,P0.08-0.15%,其余Fe进行配比,其中硼以含20wt%硼铁作为原材料,其余均采用纯物质;利用片铸技术,在氮气保护下,通过调节辊轮线速度获得不同厚度的合金铸片:熔炼温度为1560-1590℃,得到母合金液体;熔融母合金液在氮气保护下浇在成型炉转盘上,形成铸片,转盘浇注点的旋转线速度为12-16m/s,铸片厚度为3-6毫米,长宽度为6-8毫米;铸片经氢碎及气流磨得到平均粒径为3-6μm的粉末:将铸片放入一个可密封的反应釜,反应釜通入N2气体后,加热到290-320℃,保温1-3h后取出空冷;再将处理后的铸片放入真空度为0.09-0.15Pa、炉内气压为0.7-1.2atm的氢碎炉中进行氢碎,炉温为290-315℃,氢碎时间为45-55分钟;然后将氢碎后得到的粗粉放入气流磨中得到细粉材料B,气流磨制粉压力为4-6atm。
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CN108962527A (zh) * 2018-06-28 2018-12-07 南京信息工程大学 一种磁性材料及其制备方法

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