含Ho和/或Gd的合金、稀土永磁体、原料、制备方法、用途
技术领域
本发明涉及含Ho和/或Gd的合金、稀土永磁体、原料、制备方法、用途。
背景技术
钕铁硼永磁材料以优异的磁性能自发明以来得到快速发展,已经广泛用于精密电子、动力电机及家电医疗等领域,是目前使用量最大的稀土永磁材料。在烧结钕铁硼产业化以来,科技工作者一直在致力于改善永磁体的温度敏感性,例如在烧结钕铁硼磁体中添加一定的Tb、Dy重稀土元素,能显著提高磁体的矫顽力,但Tb、Dy重稀土元素在地壳中储量有限,价格十分昂贵;添加大量的Co虽然能有效提高磁体的居里温度,改善磁体的温度敏感性,但由于在熔炼阶段添加大量Co将导致磁体矫顽力降低,同时Co是战略金素,增加Co含量必然加大生产企业的制造成本。
近年来,双合金工艺广泛应用烧结钕铁硼磁体的生产中,研究表明在晶界处添加重稀土元素,增强主相边界层的各向异性场,可以显著提高磁体的矫顽力。因此,亟需一种可以降低磁体的温度敏感性且提高矫顽力的工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中稀土永磁体对温度敏感性高的缺陷而提供含Ho和/或Gd的合金、稀土永磁体、原料、制备方法、用途。
Ho和/或Gd的添加会影响永磁体的Br,现有工艺中可接受的Ho和/或Gd的添加比例不超过10wt%,本发明采用双主相合成法,添加的Ho和/或Gd的比例已经超过或接近20wt%,同时还能保证永磁体的Br不低于10.5kGs。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明提供了一种含Ho和/或Gd的合金,以重量百分比计,其包括以下组分:H:29~39wt%;B:0.8~1.2wt%;M:0~6wt%;余量为Fe及不可避免的杂质;
所述H包括Ho和/或Gd;
所述M包括Cu、Co、Al、Zr、Nb、Ti、Ga、V、W、Hf、Ta、Mn、Ni、Ge、S和Si元素中的一种或者多种。
本发明中,当所述H包括Ho时,所述Ho的含量范围较佳地为29~35wt%或33~39wt%,例如29wt%、30wt%、33wt%、35wt%或38.6wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
本发明中,当所述H包括Gd时,所述Gd的含量范围较佳地为29~39wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量范围较佳地为0.8~1wt%或0.9~1.2wt%,例如0.8wt%、0.92wt%、1wt%或1.2wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
本发明中,所述M的含量范围较佳地为0~3wt%或2~5wt%。
本发明中,所述M的种类较佳地包括Cu、Co、Ga、Zr、Ti、Nb和Al中的一种或多种。
其中,当所述M包括Cu时,所述Cu的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%或0.2~0.5wt%,例如0.1wt%、0.15wt%、0.25wt%或0.35wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Co时,所述Co的含量范围较佳地为2~3wt%或2.5~4wt%,例如2wt%、2.5wt%、3.1wt%或3.5wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Ga时,所述Ga的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%或0.2~0.5wt%,例如0.15wt%、0.2wt%、0.23wt%或0.3wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Zr时,所述Zr的含量范围较佳地为0~0.2wt%,例如0wt%或0.2wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Ti时,所述Ti的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%,例如0.15wt%、0.2wt%或0.23wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Nb时,所述Nb的含量范围较佳地为0~0.2wt%,例如0wt%或0.2wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
其中,当所述M包括Al时,所述Al的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%,例如0.1wt%、0.12wt%、0.15wt%或0.2wt%,wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 29~35wt%,B 0.8~1wt%,Cu 0.1~0.3wt%,Co 2~3wt%,Ga 0.1~0.3wt%,Zr 0~0.2wt%,Ti 0.1~0.3wt%,Nb 0~0.2wt%,Al 0.1~0.3wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 33~39wt%,B 0.9~1.2wt%,Cu 0.2~0.5wt%,Co2.5~4wt%,Ga 0.2~0.5wt%,Zr 0~0.2wt%,Ti 0.1~0.3wt%,Nb 0~0.2wt%,Al 0.1~0.3wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 29~35wt%,B 0.8~1wt%,Cu 0.2~0.5wt%,Co 2.5~4wt%,Ga 0.1~0.3wt%,Zr 0~0.2wt%,Ti 0.1~0.3wt%,Nb 0~0.2wt%,Al 0.1~0.3wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 30wt%,B 0.92wt%,Cu 0.15wt%,Co 2.5wt%,Ga0.23wt%,Zr 0wt%,Ti0.2wt%,Nb 0wt%,Al 0.1wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 33wt%,B 0.8wt%,Cu 0.25wt%,Co 2wt%,Ga 0.15wt%,Zr 0wt%,Ti 0wt%,Nb 0.2wt%,Al 0.12wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 35wt%,B 1.2wt%,Cu 0.1wt%,Co 3.1wt%,Ga 0.2wt%,Zr 0.2wt%,Ti0wt%,Nb 0wt%,Al 0.15wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 29wt%,B 0.92wt%,Cu 0.35wt%,Co 3.5wt%,Ga0.3wt%,Zr 0wt%,Ti0.15wt%,Nb 0wt%,Al 0.2wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方案中,以重量百分比计,所述含Ho和/或Gd的合金包括以下组分:Ho 38.6wt%,B 1wt%,Cu 0.15wt%,Co 2.5wt%,Ga0.2wt%,Zr 0wt%,Ti0.23wt%,Nb 0wt%,Al 0.1wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述含Ho和/或Gd的合金中的重量百分比。
本发明还提供一种所述含Ho和/或Gd的合金在稀土永磁体中的应用。
本发明还提供一种稀土永磁体,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括如下组分:R:4~20wt%;H:13~30wt%;B:0.7~1.2wt%;M:0~6wt%;余量为Fe及不可避免的杂质;
所述R包括PrNd或Nd;
所述H包括Ho和/或Gd;
所述M包括Cu、Co、Al、Zr、Nb、Ti、Ga、V、W、Hf、Ta、Mn、Ni、Ge、Si、S和Si元素中的一种或者多种;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,当所述R包括Nd时,所述Nd的含量范围较佳地为4~20wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,当所述R包括PrNd时,所述PrNd的含量范围较佳地为4~12wt%或10~20wt%,更佳地为4~17wt%,例如5.85wt%、6.05wt%、8.77wt%、8.85wt%、11.69wt%、14.12wt%、14.61wt%或15.11wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,当所述H包括Gd时,所述Gd的含量范围较佳地为13~30wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,当所述H包括Ho时,所述Ho的含量范围较佳地为13~25wt%或20~30wt%,例如14.85~27.72wt%,再例如14.85wt%、17.23wt%、17.82wt%、20.1wt%、22.87wt%、24.5wt%、26.75wt%或27.72wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量范围较佳地为0.7~1wt%或0.9~1.2wt%,例如0.79wt%、0.85wt%、0.86wt%、0.88wt%、0.93wt%、1.05wt%、1.08wt%、1.11wt%或1.19wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明中,所述M的含量较佳地为0~4wt%。
本发明中,所述M的种类较佳地包括Cu、Co、Ga、Zr、Ti、Nb和Al中的一种或多种。
其中,当所述M包括Cu时,所述Cu的含量范围较佳地为0.1~0.5wt%,更佳地为0.1~0.3wt%或0.2~0.5wt%,例如0.11wt%、0.12wt%、0.13wt%、0.15wt%、0.18wt%、0.19wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.31wt%或0.32wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Co时,所述Co的含量范围较佳地为1.5~3wt%,更佳地为1.7~2.5wt%或2~3wt%,例如1.73wt%、1.83wt%、1.98wt%、2.08wt%、2.18wt%、2.62wt%、2.67wt%、2.69wt%、2.75wt%或2.87wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Ga时,所述Ga的含量范围较佳地为0.14~0.3wt%,例如0.16wt%、0.18wt%、0.21wt%、0.22wt%、0.24wt%、0.26wt%或0.28wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Zr时,所述Zr的含量范围较佳地为0.05~0.2wt%,例如0.05wt%、0.059wt%、0.079wt%、0.1wt%、0.11wt%或0.2wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Ti时,所述Ti的含量范围较佳地为0~0.16wt%,例如0wt%、0.089wt%、0.1wt%、0.12wt%或0.16wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Nb时,所述Nb的含量范围较佳地为0~0.15wt%,例如0wt%或0.14wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
其中,当所述M包括Al时,所述Al的含量范围较佳地为0.05~0.15wt%,例如0.05wt%、0.059wt%、0.069wt%、0.083wt%、0.11wt%、0.12wt%或0.14wt%,wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 4~12wt%,Ho 13~25wt%,B 0.7~1wt%,Cu0.1~0.3wt%,Co1.7~2.5wt%,Ga0.14~0.3wt%,Zr 0.05~0.2wt%,Ti 0~0.16wt%,Nb 0~0.15wt%,Al 0.05~0.15wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 10~20wt%,Ho 20~30wt%,B 0.9~1.2wt%,Cu 0.2~0.5wt%,Co 2~3wt%,Ga0.14~0.3wt%,Zr 0.05~0.2wt%,Ti 0~0.16wt%,Nb 0~0.15wt%,Al 0.05~0.15wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 14.12wt%,Ho 14.85wt%,B 0.93wt%,Cu 0.12wt%,Co 1.73wt%,Ga 0.16wt%,Zr0.05wt%,Ti 0.1wt%,Nb 0wt%,Al 0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 14.61wt%,Ho 14.85wt%,B 0.85wt%,Cu 0.2wt%,Co 1.98wt%,Ga 0.24wt%,Zr0.1wt%,Ti 0.1wt%,Nb 0wt%,Al 0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 15.11wt%,Ho 14.85wt%,B 1.05wt%,Cu 0.15wt%,Co 1.83wt%,Ga 0.26wt%,Zr0.11wt%,Ti 0.1wt%,Nb 0wt%,Al 0.05wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 11.69wt%,Ho 17.82wt%,B 0.86wt%,Cu 0.19wt%,Co 2.08wt%,Ga 0.24wt%,Zr0.079wt%,Ti 0.12wt%,Nb 0wt%,Al 0.059wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 8.77wt%,Ho 22.87wt%,B 0.79wt%,Cu 0.25wt%,Co 1.83wt%,Ga 0.18wt%,Zr0.059wt%,Ti 0wt%,Nb 0.14wt%,Al 0.083wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 6.05wt%,Ho 27.72wt%,B 1.19wt%,Cu 0.11wt%,Co 2.69wt%,Ga 0.22wt%,Zr0.2wt%,Ti 0wt%,Nb 0wt%,Al 0.12wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 8.77wt%,Ho 20.1wt%,B 0.88wt%,Cu 0.32wt%,Co 2.87wt%,Ga 0.28wt%,Zr0.059wt%,Ti 0.1wt%,Nb 0wt%,Al 0.14wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 8.77wt%,Ho 26.75wt%,B 0.93wt%,Cu 0.18wt%,Co 2.18wt%,Ga 0.21wt%,Zr0.059wt%,Ti 0.16wt%,Nb 0wt%,Al 0.069wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 8.85wt%,Ho 24.5wt%,B 1.08wt%,Cu 0.15wt%,Co 2.62wt%,Ga 0.22wt%,Zr0.2wt%,Ti 0wt%,Nb 0wt%,Al 0.11wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 5.85wt%,Ho 27.72wt%,B 1.11wt%,Cu 0.13wt%,Co 2.75wt%,Ga 0.21wt%,Zr0.2wt%,Ti 0wt%,Nb 0wt%,Al 0.12wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述稀土永磁体包括以下组分:PrNd 11.69wt%,Ho 17.23wt%,B 0.86wt%,Cu 0.31wt%,Co 2.67wt%,Ga 0.28wt%,Zr0.079wt%,Ti 0.089wt%,Nb 0wt%,Al 0.12wt%,余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述稀土永磁体中的重量百分比。
本发明还提供一种所述稀土永磁体在电机中作为提供稳定磁场元器件的应用。
其中,所述电机可为本领域常规的电机,例如高速电动机(转速超过10000r/min)或者永磁油泵电机。
本发明还提供一种稀土永磁体的原料,所述稀土永磁体的原料包括主相合金A和主相合金B;所述主相合金B为所述含Ho和/或Gd的合金;
所述主相合金A中,以重量百分比计,其包括如下组分:
R:29~31wt%;M:0~6wt%;B:0.8~1.2wt%;余量为Fe及不可避免的杂质;wt%是指在所述合金A中的重量百分比;
所述R包括PrNd或Nd;
所述M包括Cu、Co、Al、Zr、Nb、Ti、Ga、V、W、Hf、Ta、Mn、Ni、Ge、Si、S和Si元素中的一种或者多种;
所述主相合金A和所述主相合金B的质量比为20:80~50:50。
本发明中,所述主相合金A和所述主相合金B的质量比较佳地为30:70~50:50,例如30:70、50:50或40:60。
本发明中,当所述R包括Nd时,所述Nd的含量范围较佳地为29~31wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
本发明中,当所述R包括PrNd时,所述PrNd的含量范围较佳地为28.5~30.5wt%,更佳地为28.5~29.5wt%或30.5wt%,例如28.5wt%、29.5wt%或30.5wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量范围较佳地为0.9~1.2wt%,例如0.95wt%或1.2wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
本发明中,所述M的含量较佳地为0~3wt%,但不为0。
本发明中,所述M的种类较佳地包括Cu、Co、Ga和Zr中的一种或多种。
当所述M包括Cu时,所述Cu的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%,例如0.1wt%、0.15wt%或0.25wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
当所述M包括Co时,所述Co的含量范围较佳地为1~1.5wt%,例如1wt%、1.2wt%或1.5wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
当所述M包括Ga时,所述Ga的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%,例如0.1wt%、0.25wt%或0.3wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
当所述M包括Zr时,所述Zr的含量范围较佳地为0.1~0.3wt%,例如0.1wt%、0.2wt%或0.22wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述主相合金A包括以下组分:PrNd 28.5wt%、B 0.95wt%、Cu 0.1wt%、Co 1wt%、Ga 0.1wt%和Zr 0.1wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述主相合金A包括以下组分:PrNd 29.5wt%、B 0.8wt%、Cu 0.25wt%、Co 1.5wt%、Ga 0.25wt%和Zr 0.2wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
在本发明中一优选实施例中,以重量百分比计,所述主相合金A包括以下组分:PrNd 30.5wt%、B 1.2wt%、Cu 0.15wt%、Co 1.2wt%、Ga 0.3wt%和Zr 0.22wt%,wt%是指在所述主相合金A中的重量百分比。
本发明中,所述稀土永磁体的原料较佳地还包括金属PrNd或Nd,所述金属PrNd或Nd的质量与所述主相合金A和所述主相合金B的质量之和的比例为0.5~5%,例如1wt%。
本发明还提供一种稀土永磁体的制备方法,其包括下述步骤:将所述稀土永磁体的原料中的所述主相合金A和所述主相合金B的熔融液分别进行铸造,即得合金片A和合金片B;之后将所述合金片A和所述合金片B的粉末经成型、烧结和热处理,即得所述稀土永磁体;
当所述稀土永磁体的原料还包括所述金属PrNd或Nd时,所述稀土永磁体的制备方法包括下述步骤:将所述金属PrNd或Nd、所述合金片A和所述合金片B的粉末经成型、烧结和热处理,即得所述稀土永磁体。
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1300℃-1600℃,例如1500℃。
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,所述合金片A和所述合金片B的厚度可为本领域常规,可为0.2mm~0.4mm,例如0.2mm。
根据本领域常识可知,所述合金片A和所述合金片B的粉末一般是通过将所述合金片A和所述合金片B共同经氢破碎和微粉碎处理得到。当所述稀土永磁体的原料还包括所述金属PrNd或Nd时,所述金属PrNd或Nd、所述合金片A和所述合金片B的粉末一般是通过将所述合金片A、所述合金片B和所述金属PrNd或Nd共同经氢破碎和微粉碎处理得到。
所述氢破碎的时间可为本领域常规,可为1~3小时,例如2小时。
所述氢破碎的条件可为本领域常规。所述氢破碎的温度可为500℃~600℃,例如550℃。所述氢破碎的时间可为2~4小时,例如3小时。
一般地,经所述氢破碎后的粉末粒径可为数百μm~数mm左右,可为D50 500μm~1000μm,例如D50 500μm或D50 800μm。
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,通过气流磨实现。
一般地,经所述微粉碎处理后的粉末粒径为数μm左右,可为D503μm~6μm,例如D504μm。
一般地,将所述气流磨处理后的粉末在磁场强度1.5T~3.0T压机中压制成为生坯,例如2.0T。
所述压制的时间可为本领域常规方法,较佳地为5~30s,例如15s。
所述生坯的密度较佳地为3.5~4.5g/cm3,例如4.0g/cm3。
较佳地,在经所述压制之后,对所述生坯进行冷等静压处理。
所述冷等静压处理的条件可为本领域常规,较佳地为:压力240~300MPa,例如260MPa;保持压力的时间10~30s,例如15s。
其中,所述烧结的处理条件可为本领域常规。所述烧结的温度可为1000℃~1100℃,例如1000℃。所述烧结的时间可为4~10小时,例如7小时。
其中,所述热处理的工艺可为本领域常规,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可为本领域常规。所述第一时效处理的温度可为850℃~950℃,例如900℃。所述第一时效处理的时间可为2~4小时,例如2小时。
所述第二时效处理的条件可为本领域常规。所述第二时效处理的温度可为430℃~630℃,例如480~550℃,再例如500℃。所述第二时效处理的时间可为2~4小时,例如3小时。
本发明还提供一种由所述制备方法制备得到的稀土永磁体。
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)本发明通过双主相合金结构,抑制了含Ho稀土的添加引起的磁稀释效应,进而提高磁体的剩磁和矫顽力:Br≥10.8kGs,Hcj≥20kOe;
2)本发明添加PrNd和/或Nd,优化了主相合金的晶界结构,拓宽了富钕相的宽度和体积分数;
3)本发明的低温度敏感性稀土永磁体,拓宽了烧结钕铁硼永磁体的应用范围,剩磁温度系数绝对值低至0.0505%,矫顽力温度系数绝对值低至0.382%。
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1~10以及对比例1~2
(1)铸造过程:按下表1~3中实施例1~10所示的原料组以及相对应的合金A和合金B的配比,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℃的温度分别进行真空熔炼;之后通过薄带连铸法将熔炼所得的熔融液分别进行铸造,制得合金片A和合金片B,厚度为0.2mm。
(2)氢破碎过程:室温下,将步骤(1)中的合金片A和合金片B,以及称量合金片A和合金片B总质量的0.1%的PrNd,在550℃下进行3小时的氢破碎处理,即得粗粉碎粉末,粗粉碎粉末的粒径为D50 800μm。
(3)微粉碎处理:在气流磨中对步骤(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)成型过程:在磁场强度2.0T压机中压制15s成为生坯,生坯的密度为4.0g/cm3;之后在压力为260MPa的条件下保持15s,即得成型体。
(5)烧结过程:将成型体在1000℃的温度下烧结7小时,烧结气氛为真空或氩气气氛。
(6)热处理过程:将烧结体先以900℃的温度进行2小时的第一时效处理,之后降温至500℃,进行2小时的第二时效的处理,时效气氛为真空或氩气气氛烧结。
实施例11
按下表1~3中实施例11所示的原料组以及相对应的合金A和合金B的配比,其中,步骤(2)将步骤(1)的合金片A和合金片B在550℃下进行3小时的氢破碎处理,不需添加PrNd,其他步骤和工艺条件与实施例1~10保持一致。
表1稀土永磁材料的原料配方合金A组分(wt%)
A合金 |
PrNd |
B |
Cu |
Co |
Ga |
Zr |
Fe |
A1 |
28.5 |
0.95 |
0.1 |
1 |
0.1 |
0.1 |
余量 |
A2 |
29.5 |
0.8 |
0.25 |
1.5 |
0.25 |
0.2 |
余量 |
A3 |
30.5 |
1.2 |
0.15 |
1.2 |
0.3 |
0.22 |
余量 |
表2稀土永磁材料的原料配方合金B组分(wt%)
B合金 |
Ho |
B |
Cu |
Co |
Ga |
Zr |
Ti |
Nb |
Al |
Fe |
B1 |
30 |
0.92 |
0.15 |
2.5 |
0.23 |
/ |
0.2 |
/ |
0.1 |
余量 |
B2 |
33 |
0.8 |
0.25 |
2.0 |
0.15 |
/ |
/ |
0.2 |
0.12 |
余量 |
B3 |
35 |
1.2 |
0.1 |
3.1 |
0.2 |
0.2 |
/ |
/ |
0.15 |
余量 |
B4 |
29 |
0.92 |
0.35 |
3.5 |
0.3 |
/ |
0.15 |
/ |
0.2 |
余量 |
B5 |
38.6 |
1.0 |
0.15 |
2.5 |
0.2 |
/ |
0.23 |
/ |
0.1 |
余量 |
表3稀土永磁材料的组分(wt%)
效果实施例
(1)磁性能的评价:采用中国计量院NIM测试仪对实施例1~11及对比例1~2的稀土永磁体进行测试,磁性能的结果如下表4所示。
(2)温度敏感性的测试:计算温度系数绝对值的公式为:
以及
表4
如表4所示:
1)通过实施例1~3的比较,发现实施例2的综合磁性能和方形度最好,实施例1由于A合金的稀土总量比较少,制备过程中形成的富钕相较少,不能完全包裹主相,造成产品方形度不良;同时也能看出实施例1~3中产品随着PrNd量增多,Br随之降低。
2)实施例5的温度系数和磁性能的综合性能最高:剩磁温度系数绝对值为0.051%,矫顽力温度系数绝对值为0.385%;Br为12.1kGs,Hcj为22.3kOe。将实施例7和实施例8中的Nb均换成Ti,产品的温度系数绝对值略高于实施例5。
3)在PrNd元素总量相当的前提下(实施例8和实施例11),实施例11中不添加额外的PrNd元素,产品的Hcj有所降低,但是温度系数相当。
4)添加量超过80%B合金时产品的Br降低较多,同时制造过程中富钕相缺乏,也造成产品的Hcj降低;添加比例低于50%B合金时产品的Hcj降低较多(对比例1~2)。
5)本发明正是采用合金A和合金B这样比例的双合金的配方体系,Gd和/或Ho的添加量才可以低至14.85wt%,高达27.72wt%;在温度敏感系数较低的前提下,矫顽力和剩磁也同时保持在较高水平(实施例1~11)。