一种R-T-B系永磁材料、原料组合物、制备方法、应用
技术领域
本发明涉及一种R-T-B系永磁材料、原料组合物、制备方法、应用。
背景技术
永磁材料作为支撑电子器件的关键材料被开发出来,发展方向向着高磁能积及高矫顽力的方向进行。R-T-B系永磁材料(R为稀土类元素中的至少一种,必须包含Nd和Pr中的至少一个)已知为永久磁铁中性能最高的磁铁,被用于硬盘驱动器的音圈电机(VCM)、电动车用(EV、HV、PHV等)电机、工业设备用电机等各种电机和家电制品等。
R-T-B系永磁材料主要由包含R2T14B化合物的主相、和位于该主相的晶界部分的晶界相构成。作为主相的R2T14B化合物是具有高饱和磁化和各向异性磁场的强磁性材料,是成为R-T-B系永磁材料的特性的基础。
R-T-B系永磁材料在高温下的矫顽力Hcj降低,故引起不可逆的热退磁。但是,特别是用于电动车用电机的情况下,要求具有高Hcj。已知在R-T-B系永磁材料中,将作为主相的R2T14B化合物中的R所含的轻稀土类元素RL的一部分用重稀土类元素RH置换时,伴随着RH的置换量的增加,Hcj提高,而剩余磁通密度Br降低,从而造成磁体拥有较高的Hcj却不能同时拥有较高的磁能积(BH)max,使磁体的使用范围受到一定影响。
因此,R-T-B系永磁材料现面临的主要技术问题是Hcj和Br不能同时得到提升,而亟需一种兼具高Hcj和高Br的R-T-B系烧结磁铁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中R-T-B系永磁材料的Hcj和Br不能同时得到提升的缺陷而提供一种R-T-B系永磁材料、原料组合物、制备方法、应用。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题:
一种R-T-B系永磁材料,R为稀土元素,T为Fe,B为硼;所述R为至少包括Nd和RH的稀土元素;所述RH为至少包括Dy的重稀土元素;
所述永磁材料还含有M,所述M包括Al和Ga;
所述永磁材料按重量百分比计包含:所述R的含量为29.0~33wt%,且所述RH含量<1.5wt%;Cu的含量为0.40~0.60wt%;Co的含量为0.5~1.5wt%;所述B的含量为0.98~1.05wt%;Al的含量为0.4~0.8wt%;Ga的含量为0.2~0.3wt%;Fe的含量为63~68wt%。
本发明中,所述永磁材料的晶界处较佳地存在组成为(T1-a-b-cCoaCubMc)x-Ry的晶界相。
其中,所述a较佳地为0.8b<ax<1.5b;
其中,所述晶界相中,所述Co较佳地为6~8at%,例如7.06at%,at%是指所述晶界相中Co元素所占的原子百分比;
其中,所述晶界相中,所述Cu较佳地为8~12at%,例如10.03at%,at%是指所述晶界相中Cu元素所占的原子百分比;
其中,所述晶界相中,所述M较佳地为6~8at%,例如7.78at%,at%是指所述晶界相中M所占的原子百分比;
其中,所述x较佳地为40at%<x<50at%,例如42.5at%或45at%,at%是指所述晶界相中各元素所占的原子百分比;
其中,所述y较佳地为50at%<y<60at%,例如57.5at%,at%是指所述晶界相中R所占的原子百分比;
其中,较佳地,0.8b<a<1.5b,6at%<Co<8at%,8at%<Cu<12at%,6at%<M<8at%,40at%<x<50at%,50at%<y<60at%,at%是指所述晶界相中各元素所占的原子百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述(T1-a-b-cCoaCubMc)x-Ry为T17.5Co7.06Cu10.03M7.78R57.5的晶界相。
本发明中,14B/(Fe+Co)以原子数比计可为1.02~1.16,较佳地为1.06~1.16,更佳地为1.06~1.07或1.10~1.16,例如,1.062,1.134,1.067,1.12,1.155或1.108。
本发明中,所述R还可以包括本领域常规的稀土元素,例如,Sc、Pr、Ce、Sm和Eu中的一种或多种。
本发明中,所述RH还可以包含本领域常规的重稀土元素,例如Tb和/或Y。
本发明中,所述R的含量范围较佳地为29~32.7wt%,更佳地为29.5~31.5wt%,例如31.3wt%或30.7wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述RH的含量范围较佳地为≤1.4wt%,更佳地为≤1.0wt%或1.2~1.4wt%,例如1.3wt%、0.5wt%或0.8wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,当所述R中包括所述Pr时,所述Pr的含量可为0~20wt%,例如1.7wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述Cu的含量范围较佳地为0.4~0.55wt%,更佳地为0.45~0.55wt%或0.45~0.50wt%,例如0.45wt%,0.5wt%或0.55wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述Co的含量范围较佳地为0.5~1.3wt%,更佳地为0.8~1.2wt%,或者0.9~1.3wt%,例如,0.8wt%,0.9wt%,1wt%,1.2wt%,或1.3wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量范围较佳地为0.99~1.05wt%,更佳地为0.99~1.03wt%,或者0.99~1.02wt%,例如,1.02wt%或0.99wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述Al的含量范围较佳地为0.4~0.7wt%,或者0.5~0.8wt%,更佳地为0.5~0.7wt%,例如0.5wt%,0.7wt%或0.6wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述Ga的含量范围较佳地为0.2~0.27wt%,更佳地为0.23~0.27wt%,例如0.23wt%,0.27wt%,0.26wt%或0.25wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料中还可包含Mn。
其中,所述Mn的含量范围可为0~0.4wt%,例如0.03wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为29.0~33wt%,且所述RH含量≤1.0wt%;所述Cu的含量为0.4~0.55wt%;所述Co的含量为0.9~1.3wt%;所述B的含量为0.99~1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%,所述Ga的含量为0.23~0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为29.5~31.5wt%,且所述RH的含量范围为≤1.4wt%,所述Cu的含量为0.45~0.50wt%,所述Co的含量为0.8~1.2wt%,所述B的含量为0.99~1.03wt%,所述Al的含量为0.5~0.8wt%,所述Ga的含量为0.23~0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为29.5~31.5wt%,且所述RH含量<1.0wt%;所述Cu的含量为0.45~0.50wt%;所述Co的含量为0.8~1.2wt%;所述B的含量为0.99~1.02wt%;所述Al的含量为0.5~0.7wt%;所述Ga的含量为0.23~0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为31.3wt%,且所述RH含量为0.5wt%;所述Cu的含量为0.4wt%;所述Co的含量为0.5wt%;所述B的含量为0.98wt%;所述Al的含量为0.4wt%;所述Ga的含量为0.2wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为31.5wt%,且所述RH含量为1.4wt%;所述Cu的含量为0.6wt%;所述Co的含量为1.5wt%;所述B的含量为1.03wt%;所述Al的含量为0.8wt%;所述Ga的含量为0.3wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为30.7wt%,且所述RH含量为1.2wt%;所述Cu的含量为0.45wt%;所述Co的含量为0.8wt%;所述B的含量为0.99wt%;所述Al的含量为0.5wt%;所述Ga的含量为0.23wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为31.5wt%,且所述RH含量为1.3wt%;所述Cu的含量为0.5wt%;所述Co的含量为1.2wt%;所述B的含量为1.02wt%;所述Al的含量为0.7wt%;所述Ga的含量为0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为33wt%,且所述RH含量为1.3wt%;所述Cu的含量为0.55wt%;所述Co的含量为1wt%;所述B的含量为1.03wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.26wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为29wt%,且所述RH含量为0.5wt%;所述Cu的含量为0.55wt%;所述Co的含量为0.9wt%;所述B的含量为1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.25wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为29.5wt%,且所述RH含量为0.5wt%;所述Cu的含量为0.45wt%;所述Co的含量为1.3wt%;所述B的含量为1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.26wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括如下组分:所述R的含量为32.7wt%,其中所述Pr的含量为1.7%,且所述RH含量为0.8wt%;所述Cu的含量为0.5wt%;所述Co的含量为1wt%;所述B的含量为0.99wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.2wt%,所述Mn的含量为0.03wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。
本发明还提供一种R-T-B系永磁材料的原料组合物,所述原料组合物按重量百分比计包含:R的含量为28.5~32.5wt%,且RH含量<1.0wt%;Cu的含量为0.40~0.60wt%;Co的含量为0.5~1.5wt%;B的含量为0.98~1.05wt%;Al的含量为0.4~0.8wt%;Ga的含量为0.2~0.3wt%;Fe的含量为63.5~68.5wt%;所述R为至少包括Nd和RH的稀土元素;所述RH为至少包括Dy的重稀土元素。
本发明中,所述R还可以包括本领域常规的稀土元素,例如,Sc、Pr、Ce、Sm和Eu中的一种或多种。
本发明中,所述RH还可以包含本领域常规的重稀土元素,例如Tb和/或Y。
本发明中,所述R的含量范围较佳地为28.5~32.2wt%,更佳地为29.0~31.0wt%,例如30.8wt%或30.2wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述RH的含量范围较佳地为≤0.9wt%,更佳地为≤0.5wt%或0.7~0.9wt%,例如0.8wt%或0.3wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述R中包括所述Pr时,所述Pr的含量可为0~20wt%,例如1.7wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,较佳地,所述M为Al和Ga。
本发明中,所述Cu的含量范围较佳地为0.4~0.55wt%,更佳地为0.45~0.55wt%或0.45~0.50wt%,例如0.45wt%,0.5wt%或0.55wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,较佳地,所述Co的含量范围较佳地为0.5~1.3wt%,更佳地为0.8~1.2wt%,或者0.9~1.3wt%,例如,0.8wt%,0.9wt%,1wt%,1.2wt%,或1.3wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量范围较佳地为0.99~1.05wt%,更佳地为0.99~1.03wt%,或者0.99~1.02wt%,例如,1.02wt%或0.99wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述Al的含量范围较佳地为0.4~0.7wt%,或者0.5~0.8wt%,更佳地为0.5~0.7wt%,例如0.5wt%,0.7wt%或0.6wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述Ga的含量范围较佳地为0.2~0.27wt%,更佳地为0.23~0.27wt%,例如0.23wt%,0.27wt%,0.26wt%或0.25wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料中还可包含Mn。
其中,所述Mn的含量范围可为0~0.4wt%,例如0.03wt%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为28.5~32.5wt%,且所述RH含量≤0.5wt%;所述Cu的含量为0.4~0.55wt%;所述Co的含量为0.9~1.3wt%;所述B的含量为0.99~1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%,所述Ga的含量为0.23~0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为29.0~31.0wt%,且所述RH的含量范围为≤0.9wt%,所述Cu的含量为0.45~0.50wt%,所述Co的含量为0.8~1.2wt%,所述B的含量为0.99~1.03wt%,所述Al的含量为0.5~0.8wt%,所述Ga的含量为0.23-0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为29.5~31.0wt%,且所述RH含量<1.0wt%;所述Cu的含量为0.45~0.50wt%;所述Co的含量为0.8~1.2wt%;所述B的含量为0.99~1.02wt%;所述Al的含量为0.5~0.7wt%;所述Ga的含量为0.23~0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为30.8wt%,且所述RH含量为0wt%;所述Cu的含量为0.4wt%;所述Co的含量为0.5wt%;所述B的含量为0.98wt%;所述Al的含量为0.4wt%;所述Ga的含量为0.2wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为31wt%,且所述RH含量为0.9wt%;所述Cu的含量为0.6wt%;所述Co的含量为1.5wt%;所述B的含量为1.03wt%;所述Al的含量为0.8wt%;所述Ga的含量为0.3wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为31.2wt%,且所述RH含量为0.7wt%;所述Cu的含量为0.45wt%;所述Co的含量为0.8wt%;所述B的含量为0.99wt%;所述Al的含量为0.5wt%;所述Ga的含量为0.23wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为31wt%,且所述RH含量为0.8wt%;所述Cu的含量为0.5wt%;所述Co的含量为1.2wt%;所述B的含量为1.02wt%;所述Al的含量为0.7wt%;所述Ga的含量为0.27wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为32.5wt%,且所述RH含量为0.8wt%;所述Cu的含量为0.55wt%;所述Co的含量为1wt%;所述B的含量为1.03wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.26wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为28.5wt%,且所述RH含量为0wt%;所述Cu的含量为0.55wt%;所述Co的含量为0.9wt%;所述B的含量为1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.25wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为29wt%,且所述RH含量为0wt%;所述Cu的含量为0.45wt%;所述Co的含量为1.3wt%;所述B的含量为1.05wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.26wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物包括如下组分:所述R的含量为32.2wt%,其中所述Pr的含量为1.7%,且所述RH含量为0.3wt%;所述Cu的含量为0.5wt%;所述Co的含量为1wt%;所述B的含量为0.99wt%;所述Al的含量为0.6wt%;所述Ga的含量为0.2wt%,所述Mn的含量为0.03wt%,余量为所述Fe及不可避免的杂质,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明还提供一种R-T-B系永磁材料的制备方法,其包括下述步骤:将所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液经铸造、粗粉碎、微粉碎、成形、烧结和晶界扩散处理,即得所述R-T-B系永磁材料。
其中,所述熔融液可按本领域常规方法制得,例如,在熔炼炉中熔炼即可。所述熔炼炉的真空度可为5×10-2Pa。所述熔炼的温度可为1500℃以下。
其中,所述铸造的工艺可为本领域常规的铸造工艺,例如薄带连铸法。
其中,经所述铸造可制得合金片,所述合金片的的厚度为本领域常规,可为0.2mm~0.4mm,例如0.2mm或0.3mm。
其中,所述粗粉碎的处理方法为本领域常规,例如氢吸附粉碎或粗粉碎机粉碎。
所述氢吸附粉碎的工艺包括氢吸附的过程和脱氢处理的过程
所述氢吸附的条件可为本领域常规,例如,室温下的氢气气氛。
所述氢吸附的时间可为本领域常规,可为1~3小时,例如1小时或2小时。
所述脱氢处理的条件可为本领域常规。所述脱氢处理的温度可为500℃~600℃,例如500℃或550℃。所述脱氢处理的时间可为2~4小时,例如2小时或3小时。
一般地,经所述粗粉碎后的粉末粒径为数百μm~数mm左右,可为D50 300μm~500μm,例如D50 300μm或D50 400μm。
其中,所述微粉碎处理一般通过使用各种微粉碎机的方法实施,例如,通过碰撞板式的喷射磨装置在氮气或Ar气流中实现。
一般地,经所述细粉碎后的粉末粒径为数μm左右,可为D50 3μm~5μm,例如D50 3μm或D50 4μm。
一般地,将所述细粉碎后的粉末进行取向压制处理,即得成型体。
所述取向压制处理的方法为本领域常规方法。所述成型体的密度较佳地为4.1Mg/m3~4.3Mg/m3。
其中,所述烧结的处理条件为本领域常规。所述烧结的温度可为1000℃~1060℃,例如1000℃或1030℃。所述烧结的时间可为4~10小时,例如4小时或7小时。经所述烧结后可制得烧结体,所述烧结体的密度较佳地为7.45Mg/m3~7.55Mg/m3。所述烧结的气氛为真空。
其中,在所述烧结的工艺之后可进行热处理。所述热处理的工艺为本领域常规,例如,热处理可包括第一时效处理和第二时效处理。
所述第一时效处理的条件为本领域常规。所述第一时效处理的温度可为850℃~950℃,例如850℃或900℃。所述第一时效处理的时间可为2~4小时,例如2小时或4小时。
所述第二时效处理的条件为本领域常规。所述第二时效处理的温度可为450℃~550℃,例如450℃或550℃。所述第二时效处理的时间可为2~4小时,例如2小时或4小时。
较佳地,在所述热处理之后进行所述晶界扩散处理。
其中,所述晶界扩散处理可按本领域常规的工艺进行处理,例如,在所述R-T-B系永磁材料的表面蒸镀、涂覆或溅射附着含有Dy的物质,经扩散热处理,即可。
其中,所述含有Dy的物质可为Dy金属、含有Dy的化合物或含有Dy的合金。
其中,所述扩散热处理的温度可为850℃~950℃,例如850℃或900℃。
其中,所述扩散热处理的时间可为12~50小时,例如12小时或50小时。
本发明中,所述室温为本领域技术人员熟知的室温,即为5℃~40℃。
本发明还提供一种由所述制备方法制备得到的R-T-B系永磁材料。
本发明还提供了一种所述R-T-B系永磁材料在电机中作为电机转子的应用。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
1)本发明中的R-T-B系永磁材料性能优异,在Br≥13.18kGs,Hcj≥22.46kOe;能够实现Br和Hcj的同步提升;
2)本发明的R-T-B系永磁材料中未添加Ti无Zr这样的促进烧结的原料,在减少元素的添加并保证高Hcj的同时,使得Br提升;
3)本发明的R-T-B系永磁材料的液相熔点得到大幅度降低,使得最佳回火的温度范围很大,对设备的温差要求小,便于批量化生产。
附图说明
图1为实施例1中R-T-B系永磁材料的晶相图
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
实施例1
(1)铸造过程:按下表1中实施例1所示的原料组合物,取相应配比的组合物放入真空熔炼炉在5×10-2Pa的真空中以1500℃以下的温度进行真空熔炼;之后通过薄带连铸法将熔炼所得的熔融液进行铸造,制得合金片,合金片的厚度为0.2mm。
(2)粗粉碎过程:室温下,将步骤(1)中的合金片放置在流动的氢气中,进行氢吸附处理1小时,充分吸氢后,边抽真空边升温,充分脱氢,在500℃下进行2小时的脱氢处理,即得粗粉碎粉末,粗粉碎粉末的粒径为D50300μm。
(3)微粉碎过程:在氮气流中使用碰撞板式的喷射磨装置对步骤(2)中的粗粉碎的粉末进行微粉碎,即得到平均粒径为D50 3μm的微粉碎粉末。
(4)成形过程:使用本领域常规方法对微粉碎粉末进行取向压制,所得成形体的密度为4.1Mg/m3~4.3Mg/m3。
(5)烧结过程:将成形体在1000℃的温度下烧结4小时,烧结气氛为真空,所得烧结体的密度为7.45Mg/m3~7.55Mg/m3。
(6)热处理过程:将烧结体先以850℃的温度进行2小时的第一时效处理,之后降温至450℃,进行4小时的第二时效的处理。
(7)晶界扩散处理:将经过热处理的烧结体表面净化后,使用Dy金属涂覆在其表面上,以850℃的温度扩散热处理12小时,冷却至室温。
表1
注:“/”表示不含该元素。
实施例3~7、对比例2~3和对比例5~6
按表1所示的原料组合物制得实施例3~7、对比例2~3和对比例5~6所对应的R-T-B系永磁材料,其中,实施例3~7、对比例2~3和对比例5~6的制备工艺同实施例1。
实施例2、实施例8以及对比例1和对比例4
(1)铸造过程:按表1中所示的原料组合物,取相应配比的原料放入真空熔炼炉在5×10-2Pa的真空中以1500℃以下的温度进行真空熔炼;之后通过薄带连铸法将熔炼所得的熔融液进行铸造,制得合金片,合金片的厚度为0.3mm。
(2)粗粉碎过程:室温下,将步骤(1)中的合金片放置在流动的氢气中,进行氢吸附处理2小时,充分吸氢后,边抽真空边升温,充分脱氢,在550℃下进行3小时的脱氢处理,即得粗粉碎粉末,粗粉碎粉末的粒径为D50 400μm。
(3)微粉碎过程:在氮气流中使用碰撞板式的喷射磨装置对步骤(2)中的粗粉碎的粉末进行微粉碎,即得到平均粒径为D50 4μm的微粉碎粉末。
(4)成形过程:使用本领域常规方法对微粉碎粉末进行取向压制,所得成形体的密度为4.1Mg/m3~4.3Mg/m3。
(5)烧结过程:将成形体在1000℃的温度下烧结7小时,烧结气氛为真空,所得烧结体的密度为7.45Mg/m3~7.55Mg/m3。
(6)热处理过程:将烧结体先以900℃的温度进行4小时的第一时效处理,之后降温至550℃,进行2小时的第二时效的处理。
(7)晶界扩散处理:将经过热处理的烧结体表面净化后,使用Dy金属涂覆在其表面上,以900℃的温度扩散热处理50小时,冷却至室温。
效果实施例
(1)永磁材料的成分测定:使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对实施例1~8和对比例1~6的R-T-B系永磁材料进行测定。下表2所示为成分检测结果。
表2
注:“/”表示不含该元素。
(2)磁性能评价:用脉冲磁强计(PFM)在20℃下测量实施例1~8和对比例1~6的R-T-B系永磁材料的磁性能,结果如表3所示。
下表3所示为磁性能检测结果。
表3
如表3所示:
1)本发明中的R-T-B系永磁材料性能优异,在Br≥13.18kGs,Hcj≥22.46kOe;能够实现Br和Hcj的同步提升(实施例1~8);
2)基于本发明的高B和高Al体系,其他配方组成并不能适用于这样的体系,R-T-B系永磁材料的Hcj明显下降(对比例1);
3)基于本发明的高Co配方体系,将Co替换为性能相似的W,无法获得本发明中的较高Hcj的R-T-B系永磁材料(对比例2);
4)基于本发明的配方体系,将B和Al替换为非高B和高Al体系,发现本发明的配方组成也不适用于非高B和高Al体系,无法获得本发明中的R-T-B系永磁材料(对比例3);
5)基于本发明的配方体系,不添加Co时,无法获得本发明中的R-T-B系永磁材料(对比例4);
6)基于本发明的配方体系,当Co含量不在本发明所限定的范围内时,无法获得本发明中的较高Hcj的R-T-B系永磁材料(对比例5~6)。
(3)不同回火温度下的磁性能变化:用脉冲磁强计(PFM)在20℃下测试实施例1的R-T-B系永磁材料在不同回火温度下的性能变化,如下表4所示。
表4
由表4可知,随着回火温度的改变,永磁材料的Hcj、Br等性能无显著变化,表明本发明的永磁材料性能稳定,对回火工艺无特定要求,对设备的温差要求小,便于批量化生产。
(4)R-T-B系永磁材料的晶界结构:通过发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)(日本电子株式会社(JEOL),8530F)观察实施例1的R-T-B系永磁材料的晶界结构,图1为所制备的R-T-B系永磁材料的晶相图,图1中1所示为主相,2所示为高Cu富Co相,其含量如下表5所示。
表5
|
主相(at%) |
高Cu富Co相(at%) |
R |
12.61 |
57.5 |
T |
80.73 |
17.5 |
Co |
1.12 |
7.06 |
Cu |
0.06 |
10.03 |
Al |
1.30 |
1.16 |
Ga |
0.17 |
6.62 |
由表5可知,实施例1中的永磁材料的晶界处存在T17.5Co7.06Cu10.03M7.78R57.5相。