发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中烧结钕铁硼磁铁性能提升过度依赖于重稀土元素,同时烧结钕铁硼磁铁中碳元素的含量过高会导致磁体性能下降的缺陷,而提供了一种R-T-B系永磁材料及其制备方法和应用。本发明所提供的R-T-B系永磁材料可在无重稀土的条件下实现永磁材料性能的提升,且无需控制工艺过程中所引入的碳元素的含量,在高碳元素含量的条件下,磁体仍然保持优异的性能。
本发明提供了一种R-T-B系永磁材料,以质量百分比计,其包括下述组分:
R’:29.5-33.5wt.%;其中:所述R’为稀土元素,所述R’包括Pr,所述Pr的含量≥8.85wt.%;
C:0.106-0.26wt.%;
O:≤0.07wt.%;
X:0-5.0wt.%,所述X为Cu、Al、Ga、Co、Zr、Ti、Nb和Mn中的一种或多种;
B:0.90-1.2wt.%;
Fe:61.4-69.5wt.%。
本发明中,所述R’的含量优选为29.5-33.4wt.%,例如29.5wt.%、30.5wt.%、30.8wt.%、31.0wt.%、31.013wt.%、31.075wt.%、31.115wt.%、31.5wt.%、32.0wt.%、32.3wt.%、32.8wt.%或33.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述Pr的含量优选为8.85-27.15wt.%,更优选为≥17.00wt.%,例如8.846wt.%、8.848wt.%、8.849wt.%、8.851wt.%、9.852wt.%、10.148wt.%、10.151wt.%、10.848wt.%、10.849wt.%、11.848wt.%、12.148wt.%、12.15wt.%、12.151wt.%、13.149wt.%、14.147wt.%、14.148wt.%、14.149wt.%、14.151wt.%、14.152wt.%、16.148wt.%、16.151wt.%、16.152wt.%、17.148wt.%、17.149wt.%、17.15wt.%、17.151wt.%、17.152wt.%、18.148wt.%、18.149wt.%、18.151wt.%、18.152wt.%、19.148wt.%、19.149wt.%、19.15wt.%、19.151wt.%、19.152wt.%、20.148wt.%、20.149wt.%、20.15wt.%、20.152wt.%、21.148wt.%、22.149wt.%、22.151wt.%、23.149wt.%、23.15wt.%、24.148wt.%、24.151wt.%、24.152wt.%、25.152wt.%或27.148wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述R’中还可包括Nd和/或R,所述R为除Pr、Nd外的稀土元素。
其中,所述Nd的含量优选为3.3-23.0wt.%,例如3.348wt.%、5.352wt.%、6.652wt.%、6.851wt.%、7.351wt.%、7.353wt.%、7.849wt.%、8.351wt.%、8.651wt.%、8.652wt.%、8.852wt.%、9.349wt.%、9.352wt.%、10.651wt.%、10.851wt.%、11.348wt.%、11.351wt.%、11.352wt.%、11.651wt.%、11.652wt.%、11.851wt.%、12.351wt.%、12.352wt.%、12.649wt.%、12.65wt.%、12.651wt.%、12.652wt.%、13.348wt.%、13.352wt.%、13.353wt.%、13.649wt.%、13.651wt.%、13.653wt.%、13.848wt.%、13.852wt.%、14.348wt.%、14.35wt.%、14.351wt.%、14.352wt.%、14.355wt.%、14.652wt.%、14.849wt.%、15.352wt.%、15.353wt.%、16.349wt.%、16.35wt.%、16.651wt.%、16.848wt.%、17.352wt.%、17.652wt.%、18.335wt.%、18.651wt.%、18.652wt.%、18.849wt.%、19.351wt.%、19.649wt.%、19.652wt.%、20.652wt.%、20.851wt.%、21.353wt.%、21.647wt.%、21.648wt.%、21.649wt.%、21.951wt.%、22.149wt.%或22.652wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
其中,所述Nd和所述R’的质量比优选为≤0.72,更优选为<0.5,例如0.110、0.175、0.216、0.221、0.233、0.241、0.253、0.281、0.283、0.286、0.297、0.307、0.317、0.346、0.350、0.360、0.366、0.372、0.378、0.382、0.385、0.392、0.395、0.411、0.416、0.422、0.424、0.438、0.443、0.447、0.456、0.470、0.476、0.479、0.487、0.520、0.536、0.541、0.544、0.551、0.554、0.588、0.598、0.601、0.606、0.608、0.614、0.632、0.644、0.666、0.671、0.673、0.678、0.696、0.697、0.700、0.710、0.713、0.714、0.715或0.719。
其中,所述R的种类优选为Y和/或Ce。
其中,所述R的含量优选为0-1wt.%,例如0.29wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
本发明中,所述R’中还可包括重稀土元素RH。
其中,所述RH的种类可为Dy和/或Tb。
其中,所述RH的含量可为本领域常规的含量,优选为0.5-2.6wt.%,例如0.58wt.%、0.62wt.%、1.212wt.%、1.219wt.%、1.51wt.%、1.991wt.%、2.011wt.%、2.511wt.%或2.512wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
其中,所述RH和所述R的质量比优选为<0.253,例如0.019-0.075,再例如0.019、0.020、0.038、0.039、0.047、0.061或0.075。
当所述RH中含有Tb时,所述Tb的含量优选为0.5-2.0wt.%,例如1.991wt.%、1.212wt.%、1.219wt.%或0.58wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
当所述RH中含有Dy时,所述Dy的含量优选为0.6-2.52wt.%,例如0.62wt.%、1.51wt.%、2.011wt.%、2.511wt.%或2.512wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
本发明中,所述C的含量优选为0.106-0.25wt.%,例如0.1062wt.%、0.1069wt.%、0.1072wt.%、0.1075wt.%、0.1251wt.%、0.1253wt.%、0.1256wt.%、0.1532wt.%、0.1534wt.%、0.1537wt.%、0.1759wt.%、0.1761wt.%、0.1764wt.%、0.1835wt.%、0.184wt.%、0.1843wt.%、0.1846wt.%、0.1965wt.%、0.197wt.%、0.1973wt.%、0.2139wt.%、0.2144wt.%、0.2147wt.%、0.2243wt.%、0.2245wt.%、0.2248wt.%、0.2251wt.%、0.2379wt.%或0.2456wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述O的含量优选为≤0.0691wt.%,例如0.0382wt.%、0.0384wt.%、0.039wt.%、0.0391wt.%、0.041wt.%、0.0412wt.%、0.0432wt.%、0.0442wt.%、0.0444wt.%、0.0456wt.%、0.0458wt.%、0.0468wt.%、0.0492wt.%、0.0493wt.%、0.0494wt.%、0.05wt.%、0.0501wt.%、0.0503wt.%、0.0523wt.%、0.0529wt.%、0.0531wt.%、0.0558wt.%、0.0564wt.%、0.0566wt.%、0.0582wt.%、0.0588wt.%、0.059wt.%、0.0635wt.%、0.0641wt.%、0.0643wt.%、0.0669wt.%、0.0675wt.%、0.0685wt.%或0.0691wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述B的含量优选为0.94-1.1wt.%,例如0.946wt.%、0.947wt.%、0.948wt.%、0.949wt.%、0.951wt.%、0.952wt.%、0.958wt.%、0.961wt.%、0.962wt.%、0.981wt.%、0.982wt.%、0.985wt.%、0.998wt.%、1.008wt.%、1.009wt.%、1.01wt.%、1.011wt.%或1.012wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述Fe的含量优选为61.4-69.3wt.%,例如61.49wt.%、61.60wt.%、62.15wt.%、62.19wt.%、62.66wt.%、62.91wt.%、63.52wt.%、63.62wt.%、63.66wt.%、64.71wt.%、65.85wt.%、66.02wt.%、66.15wt.%、66.19wt.%、66.22wt.%、66.23wt.%、66.30wt.%、66.37wt.%、66.40wt.%、66.44wt.%、66.57wt.%、66.66wt.%、66.70wt.%、66.72wt.%、66.75wt.%、66.82wt.%、66.85wt.%、66.88wt.%、66.91wt.%、66.94wt.%、66.95wt.%、66.98wt.%、67.08wt.%、67.15wt.%、67.17wt.%、67.23wt.%、67.27wt.%、67.29wt.%、67.30wt.%、67.31wt.%、67.32wt.%、67.34wt.%、67.40wt.%、67.42wt.%、67.47wt.%、67.48wt.%、67.54wt.%、67.64wt.%、67.65wt.%、67.69wt.%、67.71wt.%、67.74wt.%、67.78wt.%、67.80wt.%、68.22wt.%、68.24wt.%、68.25wt.%、68.27wt.%、68.28wt.%、68.31wt.%、68.32wt.%、68.34wt.%、68.36wt.%、68.73wt.%、68.83wt.%、68.95wt.%、69.03wt.%、69.10wt.%或69.25wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述X可为Cu、Al、Ga、Co、Zr、Ti或Nb,还可为“Cu和Al”、“Ga和Mn”、“Cu、Al和Ga”、“Cu、Al、Ga和Zr”、“Cu、Al、Ga和Co”或“Cu、Al、Ga、Zr和Co”。
本发明中,所述X的含量优选为0-4.5wt.%,例如0.021wt.%、0.041wt.%、0.101wt.%、0.102wt.%、0.201wt.%、0.202wt.%、0.251wt.%、0.301wt.%、0.302wt.%、0.351wt.%、0.352wt.%、0.362wt.%、0.401wt.%、0.421wt.%、0.423wt.%、0.451wt.%、0.497wt.%、0.5wt.%、0.501wt.%、0.523wt.%、0.526wt.%、0.601wt.%、0.602wt.%、0.643wt.%、0.673wt.%、0.702wt.%、0.704wt.%、0.743wt.%、0.801wt.%、0.803wt.%、0.871wt.%、0.882wt.%、0.894wt.%、0.901wt.%、0.945wt.%、1.021wt.%、1.022wt.%、1.105wt.%、1.194wt.%、1.274wt.%、1.305wt.%、1.402wt.%、1.506wt.%、1.562wt.%、1.732wt.%、1.905wt.%、2.501wt.%、3.803wt.%、3.809wt.%、3.813wt.%、3.814wt.%、3.865wt.%、3.959wt.%、4.199wt.%、4.207wt.%或4.208wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述X中包含Cu时,所述Cu的含量优选为0.2-0.51wt.%,例如0.201wt.%、0.302wt.%、0.34wt.%、0.341wt.%、0.351wt.%、0.381wt.%、0.382wt.%、0.4wt.%、0.401wt.%、0.402wt.%、0.403wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.421wt.%、0.441wt.%、0.451wt.%、0.5wt.%、0.501wt.%或0.502wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
当所述X中包含Al时,所述Al的含量优选为0-0.81wt.%、但不为0,例如0.01-0.03wt.%或0.5-0.8wt.%,再例如0.01wt.%、0.021wt.%、0.03wt.%、0.041wt.%、0.042wt.%、0.101wt.%、0.102wt.%、0.103wt.%、0.202wt.%、0.298wt.%、0.301wt.%、0.302wt.%、0.351wt.%、0.401wt.%、0.402wt.%、0.403wt.%、0.451wt.%、0.497wt.%、0.501wt.%、0.502wt.%、0.601wt.%、0.602wt.%、0.702wt.%、0.801wt.%、0.802wt.%或0.81wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
当所述X中包含Ga时,所述Ga的含量优选为0.0-1.85wt.%、但不为0,更优选为0.1-1.552wt.%,例如0.102wt.%、0.151wt.%、0.202wt.%、0.251wt.%、0.3wt.%、0.301wt.%、0.302wt.%、0.399wt.%、0.401wt.%、0.42wt.%、0.421wt.%、0.501wt.%、0.502wt.%、0.901wt.%、1.402wt.%或1.552wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中质量百分比。
当所述X中包含Co时,所述Co的含量优选为0.0-3.0wt.%、但不为0,更优选为0.5-2.5wt.%,例如0.5wt.%、1.0wt.%或2.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述X中包含Zr时,所述Zr的含量优选为0.25-0.35wt.%,例如0.25wt.%、0.30wt.%或0.35wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述X中包含Nb时,所述Nb的含量优选为0.25-0.35wt.%,例如0.25wt.%、0.30wt.%或0.35wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
当所述X中包含Mn时,所述Mn的含量优选为0.0-0.03wt.%、但不为0,例如0.01wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料中还可包括常规添加元素M,例如Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种。
其中,所述M的种类优选为Cr。
其中,所述M的含量优选为0-0.15wt.%、但不为0,例如0.05wt.%或0.12wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述所述R-T-B系永磁材料中还可包含氮元素N,优选地,所述N元素的含量≤0.05wt.%,例如0.0182wt.%、0.0187wt.%、0.0223wt.%、0.0228wt.%、0.025wt.%、0.0251wt.%、0.0256wt.%、0.0284wt.%、0.0285wt.%、0.029wt.%、0.0301wt.%、0.0302wt.%、0.0307wt.%、0.0341wt.%、0.0342wt.%、0.0347wt.%、0.0366wt.%、0.0371wt.%、0.0372wt.%、0.0375wt.%、0.0378wt.%、0.0397wt.%、0.0398wt.%、0.0401wt.%、0.0404wt.%、0.0436wt.%、0.0439wt.%、0.0442wt.%、0.0455wt.%、0.0458wt.%、0.0461wt.%、0.0476wt.%、0.0482wt.%、0.0485wt.%或0.0486wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.2-0.51wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Al:0-0.81wt.%、但不为0,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Ga:0.1-1.85wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Co:0.0-3.0wt.%、但不为0,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Zr:0.25-0.35wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Nb:0.25-0.35wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0-0.81wt.%、但不为0,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0-0.81wt.%、但不为0,Ga:0.1-0.5wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0.25-0.81wt.%,Ga:0.1-0.42wt.%,Zr:0.25-0.30wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0.25-0.81wt.%,Ga:0.1-0.41wt.%,Co:0.0-3.0wt.%,Zr:0.25-0.30wt.%,Cr:0.05-0.12wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,RH:0.5-2.6wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0.25-0.81wt.%,Ga:0.1-0.41wt.%,Co:0.0-3.0wt.%,Zr:0.25-0.30wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述R-T-B系永磁材料包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Ce:0-1wt.%,RH:0.5-2.6wt.%,C:0.106-0.25wt.%,O:≤0.07wt.%,Cu:0.34-0.51wt.%,Al:0.25-0.81wt.%,Ga:0.1-0.41wt.%,Co:0.0-3.0wt.%,Zr:0.25-0.30wt.%,B:0.94-1.1wt.%,Fe:61.4-69.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料中一般包括主相、晶界相和晶间三角区,其中,晶间三角区也称之为富稀土相。
其中,优选地,所述晶间三角区的体积占“所述主相、所述晶界相和所述晶间三角区”体积之和的百分比≤9.0%,例如3.2%、3.3%、3.7%、4.6%、4.8%或5.3%。
其中,优选地,所述晶间三角区中,稀土元素的含量为84.35-85.85%,例如84.35%、84.8%、84.9%、85%、85.2%、85.3%、85.4%或85.85%,百分比是指占所述晶间三角区元素总质量的质量百分比。
其中,优选地,所述晶间三角区中,O元素的含量为13.25-14.8%,例如13.25%、13.7%、14.2%、14.3%、14.4%、14.5%、14.6%、14.7%、14.75%或14.8%,百分比是指占所述晶间三角区元素总质量的质量百分比。
当所述R-T-B系永磁材料中包括Cu时,优选地,所述晶间三角区中,Cu元素的含量为0.6-0.9%,例如0.6%、0.8%或0.9%,百分比是指占所述晶间三角区元素总质量的质量百分比。
当所述R-T-B系永磁材料中包括Ga时,优选地,所述晶间三角区中,Ga元素的含量为0.4-0.6%,例如0.4%或0.6%,百分比是指占所述晶间三角区元素总质量的质量百分比。
当所述R-T-B系永磁材料中包括Cu和Ga时,优选地,所述晶间三角区中,Cu元素的含量为0.3-0.4%,Ga元素的含量为0.5-0.6%,例如0.3%Cu、0.6%Ga,0.4%Cu、0.4%Ga,0.4%Cu、0.5%Ga,或者,0.4%Cu、0.6%Ga,百分比是指占所述晶间三角区元素总质量的质量百分比。
本发明还提供了一种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、氢破、粉碎得粉体,将所述粉体和分散剂混合,再经压制、成形、烧结和时效处理,即可;其中:
(1)所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中,以质量百分比计,其包括下述组分:
R’:29.5-33.5wt.%;所述R’为稀土元素,所述R’包括Pr,所述Pr的含量≥8.85wt.%;
X:0-5.0wt.%,所述X为Cu、Al、Ga、Co、Zr、Ti、Nb和Mn中的一种或多种;
B:0.90-1.2wt.%;
Fe:61.4-69.5wt.%;
(2)所述粉碎过程中,粉碎气氛中O≤60ppm;
(3)所述压制过程中,压制气氛中O≤40ppm;
(4)所述分散剂中含有C(碳)元素,且所述分散剂在混合后粉末中的质量百分比为0.04-0.2%。
本发明中,所述R’的含量优选为29.5-33.3wt.%,更优选为29.5wt.%、30.5wt.%、30.8wt.%、31wt.%、31.5wt.%、32wt.%、32.3wt.%、32.8wt.%或33.3wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述Pr的含量优选为8.85-27.15wt.%,例如8.85wt.%、9.85wt.%、10.15wt.%、10.85wt.%、11.85wt.%、12.15wt.%、13.15wt.%、14.15wt.%、16.15wt.%、17.15wt.%、18.15wt.%、19.15wt.%、20.15wt.%、21.15wt.%、22.15wt.%、23.15wt.%、24.15wt.%、25.15wt.%或27.15wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述R’中还可包括Nd和/或R,所述R为除Pr、Nd外的稀土元素。
其中,所述Nd的含量优选为3.35-22.65wt.%,更优选为3.35wt.%、5.35wt.%、6.65wt.%、6.85wt.%、7.35wt.%、7.85wt.%、8.35wt.%、8.65wt.%、8.85wt.%、9.35wt.%、10.65wt.%、10.85wt.%、11.35wt.%、11.65wt.%、11.85wt.%、12.35wt.%、12.65wt.%、13.35wt.%、13.65wt.%、13.85wt.%、14.35wt.%、14.65wt.%、14.85wt.%、15.35wt.%、16.35wt.%、16.65wt.%、16.85wt.%、17.35wt.%、17.65wt.%、18.35wt.%、18.65wt.%、18.85wt.%、19.35wt.%、19.65wt.%、20.65wt.%、20.85wt.%、21.35wt.%、21.65wt.%、21.95wt.%、22.15wt.%或22.65wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中,所述Nd和所述R’的质量比优选为≤0.72,例如0.11、0.18、0.22、0.23、0.24、0.25、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.52、0.54、0.55、0.59、0.60、0.61、0.63、0.64、0.67、0.68、0.70或0.72。
其中,所述R的种类优选为Y和/或Ce。
其中,所述R的含量优选为0-1wt.%,例如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质量百分比。
本发明中,所述R’中还可包括重稀土元素RH。
其中,所述RH的种类可为Dy和/或Tb。
其中,所述RH的含量可为本领域常规的含量,优选为1.2-2.5wt.%,例如1.2wt.%、1.5wt.%、2wt.%或2.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
其中,所述RH和所述R’的质量比优选为<0.253,例如0.038-0.075,再例如0.038、0.039、0.046、0.061或0.075。
当所述RH中含有Tb时,所述Tb的含量优选为1.2-2.0wt.%,例如1.2wt.%或2.0wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述RH中含有Dy时,所述Dy的含量优选为1.5-2.5wt.%,例如1.5wt.%、2.0wt.%或2.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述B的含量优选为0.95-1.1wt.%,例如0.95wt.%、0.96wt.%、0.98wt.%或1.01wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述Fe的含量优选为61.5-69.5wt.%,例如61.79wt.%、61.89wt.%、62.44wt.%、62.89wt.%、63.24wt.%、63.84wt.%、63.87wt.%、63.94wt.%、64.99wt.%、66.19wt.%、66.29wt.%、66.47wt.%、66.52wt.%、66.55wt.%、66.61wt.%、66.69wt.%、66.75wt.%、66.85wt.%、66.97wt.%、67.00wt.%、67.02wt.%、67.068wt.%、67.13wt.%、67.14wt.%、67.19wt.%、67.24wt.%、67.25wt.%、67.35wt.%、67.37wt.%、67.45wt.%、67.49wt.%、67.54wt.%、67.55wt.%、67.57wt.%、67.59wt.%、67.64wt.%、67.65wt.%、67.69wt.%、67.718wt.%、67.75wt.%、67.85wt.%、67.95wt.%、67.96wt.%、67.97wt.%、68.008wt.%、68.12wt.%、68.55wt.%、68.62wt.%、69.02wt.%、69.1wt.%、69.22wt.%、69.27wt.%、69.32wt.%或69.45wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述X可为Cu、Al、Ga、Co、Zr、Ti或Nb,还可为“Cu和Al”、“Ga和Mn”、“Cu、Al和Ga”、“Cu、Al、Ga和Zr”、“Cu、Al、Ga和Co”或“Cu、Al、Ga、Zr和Co”。
本发明中,所述X的含量优选为0-4.5wt.%,例如0.02wt.%、0.042wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.25wt.%、0.3wt.%、0.35wt.%、0.36wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.422wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、0.52wt.%、0.522wt.%、0.6wt.%、0.64wt.%、0.67wt.%、0.7wt.%、0.74wt.%、0.8wt.%、0.87wt.%、0.88wt.%、0.89wt.%、0.9wt.%、0.94wt.%、1.00wt.%、1.02wt.%、1.1wt.%、1.19wt.%、1.27wt.%、1.3wt.%、1.4wt.%、1.5wt.%、1.56wt.%、1.72wt.%、1.9wt.%、2.5wt.%、3.8wt.%、3.85wt.%、3.95wt.%或4.2wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Cu时,所述Cu的含量优选为0.2-0.5wt.%,例如0.2wt.%、0.3wt.%、0.34wt.%、0.35wt.%、0.38wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.45wt.%或0.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Al时,所述Al的含量优选为0-0.8wt.%、但不为0,例如0.01-0.03wt.%或0.5-0.8wt.%,再例如0.01wt.%、0.02wt.%、0.03wt.%、0.042wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、0.7wt.%或0.8wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Ga时,所述Ga的含量优选为0.0-1.85wt.%、但不为0,更优选为0.1-1.55wt.%,例如0.1wt.%、0.15wt.%、0.2wt.%、0.25wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.5wt.%、0.9wt.%、1.4wt.%或1.55wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Co时,所述Co的含量优选为0.0-3.0wt.%、但不为0,更优选为0.5-2.5wt.%,例如0.5wt.%、1.0wt.%或2.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Zr时,所述Zr的含量优选为0.25-0.35wt.%,例如0.25wt.%、0.30wt.%或0.35wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Nb时,所述Nb的含量优选为0.25-0.35wt.%,例如0.25wt.%、0.30wt.%或0.35wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
当所述X中包含Mn时,所述Mn的含量优选为0.0-0.03wt.%、但不为0,例如0.01wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料中还可包括常规添加元素M,例如Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta和W中的一种或多种。
其中,所述M的种类优选为Cr。
其中,所述M的含量优选为0-0.15wt.%、但不为0,例如0.05wt.%或0.12wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Cu:0.2-0.5wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Al:0-0.8wt.%、但不为0,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Ga:0.1-1.85wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Co:0.0-3.0wt.%、但不为0,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Zr:0.25-0.35wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Nb:0.25-0.35wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Cu:0.34-0.5wt.%,Al:0-0.8wt.%、但不为0,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Cu:0.34-0.5wt.%,Al:0-0.8wt.%、但不为0,Ga:0.1-0.5wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
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中包括下述组分:R’:29.5-33.5wt.%,Pr≥8.85wt.%,Cu:0.34-0.5wt.%,Al:0.3-0.8wt.%,Ga:0.1-0.4wt.%,Zr:0.25-0.30wt.%,B:0.95-1.1wt.%,Fe:61.5-69.5wt.%,百分比是指在所述R-T-B系永磁材料的原料组合物中的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B系永磁材料的原料组合物的熔融液可按本领域常规方法制得,例如:在高频真空感应熔炼炉中熔炼,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。
本发明中,所述铸造的工艺可为本领域常规的铸造工艺,例如:在Ar气氛中(例如5.5×104Pa的Ar气氛下),以102℃/秒-104℃/秒的速度冷却,即可。
本发明中,所述氢破的工艺可为本领域常规的氢破工艺,例如经吸氢、脱氢、冷却处理,即可。
其中,所述吸氢可在氢气压力0.15MPa的条件下进行。
其中,所述脱氢可在边抽真空边升温的条件下进行。
本发明中,所述粉碎的工艺可为本领域常规的粉碎工艺,例如气流磨粉碎。
所述气流磨粉碎的粉碎室压力可为0.38MPa。
所述气流磨粉碎的时间可为3小时。
本发明中,优选地,所述粉碎过程中,粉碎气氛中氧含量O为0-50ppm,例如0ppm、5ppm、10ppm、15ppm、20ppm、25ppm、30ppm、35ppm、40ppm、45ppm或50ppm。
本发明中,所述分散剂可为R-T-B系永磁材料制备过程常规添加的分散剂,一般为润滑剂和/或抗氧化剂。一般而言,在R-T-B系永磁材料的制备过程中所添加的润滑剂、抗氧化剂中含有C元素。
其中,所述润滑剂可为硬脂酸锌。
本发明中,所述分散剂的含量优选为0.04-0.14%,例如0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%或0.14%,百分比是指占混合后粉末总质量的质量百分比。
当所述分散剂中包含硬脂酸锌时,所述硬脂酸锌的用量可为0.04-0.14%,例如0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%或0.14%,百分比是指占混合后粉末总质量的质量百分比。
本发明中,优选地,所述压制过程中,压制气氛中氧含量O为10-30ppm,例如10ppm、12ppm、14ppm、16ppm、18ppm、20ppm、22ppm、24ppm、26ppm、28ppm或30ppm。
本发明中,所述成形的工艺可为本领域常规的成形工艺,例如磁场成形法或热压热变形法。
本发明中,所述烧结的工艺可为本领域常规的烧结工艺,例如,在真空条件下(例如在5×10-3Pa的真空下),经预热、烧结、冷却,即可。
其中,所述预热的温度可为300-600℃。所述预热的时间可为1-2h。优选地,所述预热为在300℃和600℃的温度下各预热1h。
其中,所述烧结的温度可为本领域常规的烧结温度,例如1040-1090℃,再例如1050℃。
其中,所述烧结的时间可为本领域常规的烧结时间,例如2h。
其中,所述冷却前可通入Ar使气压达到0.1MPa。
本发明中,优选地,所述烧结之后、所述时效处理之前,还进行晶界扩散处理。
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Tb的物质和/或含有Dy的物质,经扩散热处理,即可。
所述含有Tb的物质可为Tb金属、含有Tb的化合物(例如含有Tb的氟化物)或合金。
所述含有Dy的物质可为Dy金属、含有Dy的化合物(例如含有Dy的氟化物)或合金。
所述扩散热处理的温度可为800-900℃,例如850℃。
所述扩散热处理的时间可为12-48h,例如24h。
本发明中,所述时效处理的处理温度优选为500-650℃,例如600-650℃,再例如630℃。
其中,所述时效处理中,升温至500-650℃的升温速率优选3-5℃/min。所述升温的起点可为室温。
其中,所述时效处理的处理时间可为3h。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的R-T-B系永磁材料。
本发明还提供了一种所述R-T-B系永磁材料作为电子元器件的应用。
其中,所述应用的领域可为汽车驱动领域、风电领域、伺服电机和家电领域(例如空调)。
本发明中,所述室温是指25℃±5℃。
本发明中,Pr为镨,Nd为钕,Cu为铜,B为硼,Fe为铁,Al为铝,Ga为镓,Co为钴,Zr为锆,Ti为钛,Nb为铌,Zn为锌,Dy为镝,Tb为铽,Mn为锰,Ni为镍,Ag为银,In为铟,Sn为锡,Bi为铋,V为钒,Cr为铬,Ta为钽,W为钨,O为氧,C为碳,N为氮。
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系永磁材料可在无重稀土的条件下实现永磁材料性能的提升,该R-T-B系永磁材料磁性能优异,高矫顽力、高剩磁且温度稳定性好。
(2)本发明的R-T-B系永磁材料的制备过程中无需控制工艺过程中所引入的碳元素的含量,并且,在磁体中碳元素含量较高的条件下,磁体仍然保持优异的性能。