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稀土永磁材料的Hcj提升依赖于重稀土元素含量的缺陷,而提供了一种稀土永磁材料及其制备方法和应用。本发明中的稀土永磁材料通过引入第二相R6T13N,并控制主相和第二相的比例,提高了磁体的矫顽力,保持了磁体的高温稳定性,能够减少重稀土的用量,降低生产成本。
本发明中高矫顽力、高剩磁的稀土永磁材料可通过单合金工艺或双合金工艺制得。其中,单合金工艺:通过优化熔炼工艺、烧结后时效处理工艺,能够从主相中直接析出优化晶界的物相,实现了提高矫顽力的效果;双合金工艺:通过制备出能够优化晶界的物相,采用双主相的方式进行混合、烧结,最终制得高性能的磁钢。本发明中所采用的两种方法,能够在不含重稀土的条件下,实现磁体矫顽力的提升,较常规工艺可提高3kOe,通过该方法可满足高牌号无重稀土的需求,且该工艺方法简单利于量产。
本发明提供了一种稀土永磁材料,以重量百分比计,其包含下述组分:
R:26-33wt%;
M:0-3wt%,但不为0;
N:0.2-1.0wt%;
B:0.85-0.96wt%;
余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比;其中:
所述R为稀土元素,所述R中包括Pr和/或Nd;
所述M为Co、Al、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta、W、O、C、N、S和P中的一种或多种;
所述N为Cu和/或Ga;
所述稀土永磁材料包含R2T14B主相结晶颗粒、邻接两个R2T14B主相结晶颗粒间的二颗粒晶界相和富稀土相,所述二颗粒晶界相的组成为R6T13N,所述二颗粒晶界相的体积分数为2-9%,百分比是指在所述二颗粒晶界相、所述R2T14B主相和所述富稀土相的体积之和中所占百分比;所述T为所述M和Fe。
本发明中,优选地,所述稀土永磁材料中,以重量百分比计,其包含下述组分:
R:26-33wt%;
M:0-3wt%,但不为0;
N:0.2-1.0wt%;
B:0.85-0.93wt%;
余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比;其中:
所述R为稀土元素,所述R中包括Pr和/或Nd;
所述M为Co、Al、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta、W、O、C、N、S和P中的一种或多种;
所述N为Cu和/或Ga;
所述稀土永磁材料包含R2T14B主相结晶颗粒、邻接两个R2T14B主相结晶颗粒间的二颗粒晶界相和富稀土相,所述二颗粒晶界相的组成为R6T13N;所述二颗粒晶界相的体积分数为2-9%,百分比是指在所述二颗粒晶界相、所述R2T14B主相和所述富稀土相的体积之和中所占体积百分比;所述T为所述M和Fe。
其中,所述R的含量优选为29-33wt%,更优选为30-32wt%,例如30.42wt%、31.33wt%、31.74wt%、30.34wt%、30.46wt%或30.36wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R的种类优选为Pr和Nd。
其中,当所述R中包括Nd时,所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.89wt%、23.5wt%、20.2wt%、22.83wt%、22.88wt%或22.84wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述R中包括Pr时,所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.53wt%、7.83wt%、6.72wt%、7.51wt%、7.58wt%或7.52wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R中还可包括重稀土RH。
所述RH的种类可为本领域常规的重稀土种类,例如Dy和/或Tb。
所述RH的含量可为0-7.0wt%,但不为0;例如4-6wt%,再例如4.82wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,优选地,所述R为Pr、Nd和Dy。
其中,所述M的种类优选为Co、Al和Ti中的一种或多种,例如Co、Al和Ti。
其中,所述M的用量优选为0.5-2.0wt%,例如0.76wt%、1.03wt%、1.57wt%、0.77wt%、0.78wt%或0.79wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Co时,所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如0.48wt%、1.1wt%、0.47wt%或0.49wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Al时,所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.05wt%、0.31wt%或0.24wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Ti时,所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.24wt%、0.23wt%或0.25wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类为Co、Al和Ti时:
所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如0.48wt%、1.1wt%、0.47wt%或0.49wt%;
所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.05wt%、0.31wt%或0.24wt%;
所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.24wt%、0.23wt%或0.25wt%;
百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述N的用量优选为0.2-0.85wt%,例如0.63wt%、0.81wt%、0.65wt%、0.67wt%或0.64wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类包括Cu时,所述Cu的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.31wt%、0.41wt%、0.32wt%或0.3wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类包括Ga时,所述Ga的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.32wt%、0.4wt%、0.34wt%或0.35wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类为Cu和Ga时:
所述Cu的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.31wt%、0.41wt%、0.32wt%或0.3wt%;
所述Ga的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.32wt%、0.4wt%、0.34wt%或0.35wt%;
百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述B的含量优选为0.85-0.90wt%,例如0.9wt%或0.89wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R2T14B主相的组成可为(PrNd)2(CoAlTiFe)14B。
其中,所述R6T13N晶界相的组成可为(PrNd)6(CoAlTiFe)13(CuGa)。
其中,所述富稀土相一般是指稀土含量高的相,例如含有Nd2O3、NdO、α-Nd、Pr2O3、PrO和α-Pr的相。
其中,优选地,所述二颗粒晶界相的体积分数为4-8%,例如5.5%或6.3%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和的百分比。
其中,优选地,所述二颗粒晶界相的体积、和、所述R2T14B主相和所述富稀土相体积之和的比例为(5.5-6.3):(93.7-94.5),例如5.5:94.5或6.3:93.7。
其中,优选地,所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相的体积比为(85-90):(2-9):(5-10),例如87.3:5.5:7.2或86.3:6.3:7.4。
其中,优选地,所述主相的体积分数为85-90%,例如87.3%或86.3%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和中的体积百分比。
其中,优选地,所述富稀土相的体积分数为5-10%,例如7.2%或7.4%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和中的体积百分比。
其中,优选地,所述稀土永磁材料的氧含量为800ppm以下。
其中,优选地,所述稀土永磁材料中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,Dy 0-7.0wt%,M 0.5-2.0wt%,N 0.2-0.85wt%,B 0.85-0.90wt%,余量为Fe,所述M为Co、Al和Ti,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,优选地,所述稀土永磁材料中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,Dy 0-7.0wt%,Co 0.5-1.5wt%,Al 0-0.5wt%、但不为0,Ti 0-0.5wt%、但不为0,Cu 0.3-0.5wt%,Ga 0.3-0.5wt%,B 0.85-0.90wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.89wt%,Pr 7.53wt%,Co 0.48wt%,Al 0.05wt%,Ti 0.23wt%,Cu 0.31wt%,Ga 0.32wt%,B0.90wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 23.5wt%,Pr 7.83wt%,Co 0.48wt%,Al 0.31wt%,Ti 0.24wt%,Cu 0.41wt%,Ga 0.40wt%,B0.89wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 20.20wt%,Pr 6.72wt%,Dy 4.82wt%,Co 1.1wt%,Al 0.24wt%,Ti 0.23wt%,Cu 0.31wt%,Ga0.34wt%,B 0.89wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.83wt%,Pr 7.51wt%,Co 0.47wt%,Al 0.05wt%,Ti 0.25wt%,Cu 0.31wt%,Ga 0.32wt%,B0.9wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.88wt%,Pr 7.58wt%,Co 0.49wt%,Al 0.05wt%,Ti 0.24wt%,Cu 0.32wt%,Ga 0.35wt%,B0.9wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.84wt%,Pr 7.52wt%,Co 0.49wt%,Al 0.05wt%,Ti 0.25wt%,Cu 0.30wt%,Ga 0.34wt%,B0.9wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述稀土永磁材料中,以重量百分比计,其包含下述组分:
R:26-33wt%;
M:0-3wt%,但不为0;
N:0.2-1.0wt%;
B:0.90-0.96wt%;
余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比;其中:
所述R为稀土元素,所述R中包括Pr和/或Nd;
所述M为Co、Al、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta、W、O、C、N、S和P中的一种或多种;
所述N为Cu和/或Ga;
所述稀土永磁材料包含R2T14B主相结晶颗粒、邻接两个R2T14B主相结晶颗粒间的二颗粒晶界相和富稀土相,所述二颗粒晶界相的组成为R6T13N,所述二颗粒晶界相的体积分数为2-9%,百分比是指在所述二颗粒晶界相、所述R2T14B主相和所述富稀土相的体积之和中所占百分比;所述T为所述M和Fe。
其中,所述R的含量优选为29-33wt%,更优选为30-32wt%,例如30.49wt%、30.21wt%、30.27wt%、30.53wt%、30.06wt%或30.26wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R的种类优选为Pr和Nd。
其中,当所述R中包括Nd时,所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.92wt%、20.66wt%、20.63wt%、22.95wt%、20.69wt%或20.59wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述R中包括Pr时,所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.57wt%、6.72wt%、6.79wt%、7.58wt%、6.63wt%或6.89wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述R中包括Pr和Nd时:
所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.92wt%、20.66wt%、20.63wt%、22.95wt%、20.69wt%或20.59wt%;
所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.57wt%、6.72wt%、6.79wt%、7.58wt%、6.63wt%或6.89wt%;
百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R中还可包括重稀土RH。
所述RH的种类可为本领域常规的重稀土种类,例如Dy和/或Tb。
所述RH的含量可为0-7.0wt%,但不为0;例如2-4wt%,再例如2.85wt%、2.83wt%、2.74wt%或2.78wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述M的种类优选为Co、Al和Ti中的一种或多种,例如Co、Al和Ti。
其中,所述M的用量优选为0.5-2.0wt%,例如1.807wt%、1.823wt%、1.834wt%、1.83wt%、1.839wt%或1.838wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Co时,所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如1.45wt%、1.47wt%、1.49wt%或1.48wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Al时,所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.149wt%、0.152wt%、0.144wt%、0.15wt%或0.155wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类包括Ti时,所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.208wt%、0.201wt%、0.212wt%、0.206wt%、0.199wt%或0.203wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述M的种类为Co、Al和Ti时:
所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如1.45wt%、1.47wt%、1.49wt%或1.48wt%;
所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.149wt%、0.152wt%、0.144wt%、0.15wt%或0.155wt%;
所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.208wt%、0.201wt%、0.212wt%、0.206wt%、0.199wt%或0.203wt%;
百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述N的用量优选为0.5-1.0wt%,例如0.963wt%、0.727wt%、0.73wt%、0.936wt%、0.677wt%或0.71wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类包括Cu,所述Cu的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.451wt%、0.334wt%、0.335wt%、0.441wt%、0.324wt%或0.325wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类包括Ga时,所述Ga的含量优选为0.3-0.6wt%,例如0.512wt%、0.393wt%、0.395wt%、0.495wt%、0.353wt%或0.385wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,当所述N的种类为Cu和Ga时:
所述Cu的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.451wt%、0.334wt%、0.335wt%、0.441wt%、0.324wt%或0.325wt%;
所述Ga的含量优选为0.3-0.6wt%,例如0.512wt%、0.393wt%、0.395wt%、0.495wt%、0.353wt%或0.385wt%;
百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述B的含量优选为0.95-0.96wt%,例如0.951wt%、0.952wt%、0.953wt%、0.956wt%或0.955wt%,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,所述R2T14B主相的组成可为(PrNd)2(CoAlTiFe)14B。
其中,所述R6T13N晶界相的组成可为(PrNd)6(CoAlTiFe)13(CuGa)。
其中,优选地,所述二颗粒晶界相的体积分数为4-8%,例如4.4%、4.6%、4.8%、5.1%、6.8%或7.2%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和的百分比。
其中,优选地,所述二颗粒晶界相的体积、和、所述R2T14B主相和所述富稀土相体积之和的比例为(4-8):(92-96),例如4.4:95.6、4.6:95.4、4.8:95.2、5.1:94.9、6.8:93.2或7.2:92.8。
其中,优选地,所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相的体积比为(85-90):(2-9):(3-10),例如89.2:7.2:3.6、86.3:4.6:9.1、86.8:4.4:8.8、89.2:6.8:4.0、86.8:4.8:8.4或87.5:5.1:7.4。
其中,优选地,所述主相的体积分数为85-90%,例如89.2%、86.3%、86.8%、89.2%或87.5%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和中的体积百分比。
其中,优选地,所述富稀土相的体积分数为3-10%,例如3.6%、9.1%、8.8%、4.0%、8.4%或7.4%,体积分数是指在所述稀土永磁材料中占所述主相、所述二颗粒晶界相和所述富稀土相体积之和中的体积百分比。
其中,优选地,所述稀土永磁材料的氧含量为800ppm以下。
其中,优选地,所述稀土永磁材料中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,RH 0-7.0wt%,M 0.5-2.0wt%,N 0.5-1.0wt%,B 0.90-0.96wt%,余量为Fe,所述M为Co、Al和Ti,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
其中,优选地,所述稀土永磁材料中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,RH 0-7.0wt%,Co 0.5-1.5wt%,Al 0-0.5wt%、但不为0,Ti 0-0.5wt%、但不为0,Cu 0.3-0.5wt%,Ga 0.3-0.5wt%,B 0.90-0.96wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.92wt%,Pr 7.57wt%,Co 1.45wt%,Al 0.149wt%,Ti 0.208wt%,Cu 0.451wt%,Ga 0.512wt%,B0.951wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 20.66wt%,Pr 6.72wt%,Dy 2.83wt%,Co 1.47wt%,Al 0.152wt%,Ti 0.201wt%,Cu 0.334wt%,Ga0.393wt%,B 0.951wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 20.63wt%,Pr 6.79wt%,Tb 2.85wt%,Co 1.47wt%,Al 0.152wt%,Ti 0.212wt%,Cu 0.335wt%,Ga0.395wt%,B 0.952wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 22.95wt%,Pr 7.58wt%,Co 1.48wt%,Al 0.144wt%,Ti 0.206wt%,Cu 0.441wt%,Ga 0.495wt%,B0.953wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 20.69wt%,Pr 6.63wt%,Dy 2.74wt%,Co 1.49wt%,Al 0.150wt%,Ti 0.199wt%,Cu 0.324wt%,Ga0.353wt%,B 0.956wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 20.59wt%,Pr 6.89wt%,Tb 2.78wt%,Co 1.48wt%,Al 0.155wt%,Ti 0.203wt%,Cu 0.325wt%,Ga0.385wt%,B 0.955wt%,余量为Fe,百分比是指在所述稀土永磁材料中的重量百分比。
本发明还提供了一种稀土永磁材料的制备方法,其包括下述步骤:
将稀土永磁材料的原料组合物经熔铸工艺得速凝片,将所述速凝片经吸氢破碎、粉碎、成型、烧结处理和时效处理,即可;其中:
(1)所述原料组合物中包括R、Fe、B、M和N;其中:
所述R的含量为26-33wt%,所述R为稀土元素,所述R中包括Pr和/或Nd;
所述M的含量为0-3wt%、但不为0,所述M为Co、Al、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta、W、O、C、N、S和P中的一种或多种;
所述N的含量为0.2-1.0wt%,所述N为Cu和/或Ga;所述B的含量为0.85-0.93wt%;
余量为Fe;百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比;
(2)所述熔铸工艺中,浇注温度为1380-1460℃;
(3)所述时效处理中,二级时效处理的温度为430℃-620℃。
本发明中,所述R的含量优选为29-33wt%,更优选为30-33wt%,例如30.48wt%、31.45wt%或31.8wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述R的种类优选为Pr和Nd。
本发明中,当所述R中包括Nd时,所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.9wt%、23.6wt%或20.25wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述R中包括Pr时,所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.58wt%、7.85wt%或6.75wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述R中包括Pr和Nd时:
所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.9wt%、23.6wt%或20.25wt%;
所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.58wt%、7.85wt%或6.75wt%;
百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述R中还可包括重稀土RH。
其中,所述RH的种类可为本领域常规的重稀土种类,例如Dy和/或Tb。
其中,所述RH的含量可为0-7.0wt%,但不为0;例如4-6wt%,再例如4.8wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述M的种类优选为Co、Al和Ti中的一种或多种,例如Co、Al和Ti。
本发明中,所述M的用量优选为0.5-2.0wt%,例如0.81wt%、1.05wt%或1.5wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述M的种类包括Co时,所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如0.5wt%或1.0wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述M的种类包括Al时,所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.06wt%、0.3wt%或0.25wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述M的种类包括Ti时,所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.25wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述M的种类为Co、Al和Ti时:
所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如0.5wt%或1.0wt%;
所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.06wt%、0.3wt%或0.25wt%;
所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.25wt%;
百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述N的用量优选为0.2-0.85wt%,例如0.65wt%或0.80wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述N的种类包括Cu时,所述Cu的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.3wt%或0.4wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述N的种类包括Ga时,所述Ga的含量优选为0.3-0.5wt%,例如0.35wt%或0.4wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量优选为0.85-0.90wt%,例如0.9wt%或0.89wt%,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述原料组合物中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,Dy 0-7.0wt%,M 0.5-2.0wt%,N 0.2-0.85wt%,B 0.85-0.90wt%,余量为Fe,所述M为Co、Al和Ti,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述原料组合物中,包含下述组分:Nd 20-25wt%,Pr 5-10wt%,Dy 0-7.0wt%,Co 0.5-1.5wt%,Al 0-0.5wt%、但不为0,Ti 0-0.5wt%、但不为0,Cu 0.3-0.5wt%,Ga 0.3-0.5wt%,B 0.85-0.90wt%,余量为Fe,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述原料组合物中中包含下述组分:Nd 22.9wt%,Pr 7.58wt%,Co 0.5wt%,Al 0.06wt%,Ti 0.25wt%,Cu 0.3wt%,Ga 0.35wt%,B0.9wt%,余量为Fe,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述原料组合物中中包含下述组分:Nd 23.6wt%,Pr 7.85wt%,Co 0.5wt%,Al 0.3wt%,Ti 0.25wt%,Cu 0.4wt%,Ga 0.4wt%,B0.89wt%,余量为Fe,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述原料组合物中中包含下述组分:Nd 20.25wt%,Pr 6.75wt%,Dy 4.8wt%,Co 1wt%,Al 0.25wt%,Ti 0.25wt%,Cu 0.3wt%,Ga0.35wt%,B 0.88wt%,余量为Fe,百分比是指在所述原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述浇注前一般还应进行熔炼。所述熔炼的温度可为1480-1540℃。
本发明中,所述浇注的温度优选为1400-1440℃,例如1400℃、1420℃、1425℃或1430℃。
本发明中,所述浇注过程中,为保证浇注温度在1380-1460℃范围内,可在铜辊中通入冷冻水,出水温度≤35℃,即可。
其中,所述出水温度可为31℃。
其中,所述铜辊的转速可为29-31转/分,例如29转/分。
本发明中,所述速凝片的厚度可为0.12-0.35mm。
本发明中,所述吸氢破碎可按本领域常规的工艺进行吸氢破碎,例如破碎至D50粒径为1-4mm。
本发明中,所述粉碎可采用气流磨进行。
本发明中,所述粉碎可粉碎至D50粒径为3.3-4.3μm。
本发明中,所述成型的工艺可为本领域常规的成型工艺,例如在0.8-1T的磁场下进行取向成型。
本发明中,所述烧结处理一般在真空或惰性气体气氛中进行。所述惰性气体可为Ar。
本发明中,优选地,所述烧结处理之前还包括热处理和预烧结处理。
其中,所述热处理可包括下述步骤:在300℃-450℃条件下(例如400℃)处理1-3小时(例如2小时),600℃-650℃(例如600℃)或800℃-900℃条件下处理1-3小时(例如2小时)。
其中,所述热处理中,升温速率优选为5℃/min-7℃/min,例如6℃/min。
其中,所述预烧结的温度优选为低于烧结温度10-15℃,例如烧结温度为1080℃时,所述预烧结温度可为1065~1070℃。
其中,所述预烧结的时间可为1-3小时,例如2小时。
本发明中,所述烧结处理的温度可为本领域常规的烧结温度,例如1000℃-1085℃,例如1085℃。
本发明中,所述烧结处理的保温时间可为本领域常规的保温时间,一般≥8小时,例如8-13小时,再例如10小时。
本发明中,所述二级时效处理前,一般还包括一级时效处理。
其中,所述一级时效处理为温度优选为820℃-950℃,例如900℃。
其中,所述一级时效处理的时间可为3-6小时,例如4小时。
本发明中,所述二级时效处理的温度优选为450℃-600℃,例如470℃、480℃或490℃。
本发明中,所述二级时效处理的时间可为5-8小时,例如5小时或6小时。
本发明中,所述二级时效处理的升温速度优选为2℃/min-5℃/min,例如3℃/min。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的稀土永磁材料。
本发明中,优选地,所述稀土永磁材料的氧含量为800ppm以下。
本发明还提供了一种辅合金,所述辅合金的组成为(LR)jFekBlPmQn,其中:
LR为Nd和/或Pr;
P为Co、Al、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta和W中的一种或多种;
Q为Cu和/或Ga;
j为32-38wt%,l为0.5-0.85wt%,m为0-3wt%,n为2-12wt%,k为(100-j-l-m-n)wt%;百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,所述LR优选为Nd和Pr。
其中,所述j优选为34-36wt%,例如35wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述LR中包括Nd时,所述Nd的含量优选为25-28wt%,例如27.5wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述LR中包括Pr时,所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如7.5wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,所述P的种类优选为Co、Al和Ti中的一种或多种,例如Co、Al和Ti。
其中,所述m优选为0.5-2.0wt%,例如1.2wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述P的种类中包括Co时,所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如1wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述P的种类中包括Ti时,所述Ti的含量优选为0.1-0.3wt%,例如0.2wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述P的种类中包括Al时,所述Al的含量优选为0-0.2wt%、但不为0,例如0.15wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,当所述P的种类为Co、Al和Ti时:
所述Co的含量优选为0.5-1.5wt%,例如1.0wt%;
所述Ti的含量优选为0.1-0.3wt%,例如0.2wt%;
所述Al的含量优选为0-0.2wt%、但不为0,例如0.15wt%;
百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,所述Q的种类优选为Cu和Ga。
其中,所述n优选为9-12wt%,例如9.65wt%或10.95wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述Q的种类中包括Cu时,所述Cu的含量优选为4-6wt%,例如4.5wt%或4.8wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
当所述Q的种类中包括Ga时,所述Ga的含量优选为5-6wt%,例如5wt%或6wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,当所述Q的种类为Cu和Ga时:
所述Cu的含量优选为4-6wt%,例如4.5wt%或4.8wt%;
所述Ga的含量优选为5-6wt%,例如5wt%或6wt%;
百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,所述l优选为0.80-0.85wt%,例如0.82wt%,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
其中,优选地,所述辅合金的组成如下:Nd 25-28wt%,Pr 5-10wt%,Co 0.5-1.5wt%,Al 0-0.2wt%、但不为0,Ti 0.1-0.3wt%,Cu 4-6wt%,Ga 5-6wt%,B 0.80-0.85wt%,余量为Fe,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 27.5wt%,Pr 7.5wt%,Co 1wt%,Al 0.15wt%,Ti 0.2wt%,Cu 4.5wt%,Ga 5wt%,B 0.82wt%,余量为Fe,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
在本发明一优选实施方式中,所述稀土永磁材料中包含下述组分:Nd 27.5wt%,Pr 7.5wt%,Co 1wt%,Al 0.15wt%,Ti 0.2wt%,Cu 4.8wt%,Ga 6wt%,B 0.82wt%,余量为Fe,百分比是指在所述辅合金中的重量百分比。
本发明还提供了一种所述辅合金的制备方法,其包括下述步骤,将所述LR、所述Fe、所述B、所述P和所述Q的原材料按配比混合,经熔铸得速凝片,将所述速凝片经热处理A、预破碎、吸氢破碎和气流磨粉碎,即可;其中:
所述熔铸过程中,所述浇注温度为1320-1400℃。
其中,所述熔铸工艺一般包括熔炼、浇注步骤。
所述熔炼的温度可为1420-1480℃。
其中,所述浇铸的温度优选为1330-1360℃,例如1330℃、1350℃或1360℃。
其中,所述浇铸过程中,为保证浇铸温度在1320-1400℃范围内,可在铜辊中通入冷冻水,出水温度≤35℃,即可。
所述出水温度可为27℃或27.5℃。
所述铜辊的转速可为32-34转/分,例如33转/分。
其中,所述速凝片的厚度可为0.12-0.25mm。
其中,所述热处理A可在真空烧结炉中进行。
其中,所述热处理A的温度优选为780-900℃,例如820℃。
其中,所述热处理A的时间优选为1-3小时,例如2小时。
其中,所述热处理A中,升温速率优选为9℃/min-11℃/min,例如10℃/min。
其中,所述预破碎可按本领域常规的工艺进行,例如将所述速凝片平铺于钢筛中,用撵滚将所述速凝片进行破碎,即可。所述预破碎的工艺便于后序的氢破工艺吸氢。
其中,优选地,所述预破碎为破碎至D50≤10mm。
其中,所述吸氢破碎可按本领域常规的工艺进行,例如,在530℃±20℃脱氢,获得D50粒径为1-4mm的粉体,即可。
其中,所述吸氢破碎后的氢破粉可和磁粉保护剂混合。
所述磁粉保护剂的种类可为购自广州卓厚环保公司5#型号的磁粉保护剂。
所述氢破粉和所述磁粉保护剂可在三维混料机中进行混合。所述混合的时间可为2h。
其中,所述气流磨粉碎可粉碎至D50粒径为3.2-3.5μm。
本发明还提供了一种稀土永磁材料的制备方法,其包括下述步骤:
将主合金的粉末和所述辅合金的粉末混合,经成型、热处理B、烧结处理和时效处理,即可;
所述主合金和所述辅合金的质量比为(90-99):(10-1);
所述热处理B中,升温速率为5℃/min-7℃/min;
所述时效处理中,二级时效处理的温度为430℃-620℃;
所述主合金的组成为ReFefBgXh,其中:
R为稀土元素,所述R中包括Nd和/或Pr;
X为Co、Al、Cu、Zn、In、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ta、W、O、C、N、S和P中的一种或多种;
e为28-33wt%,g为0.93-1.15wt%,h为0-3wt%、但不为0,f为(100-e-g-h)wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述e优选为29-31%,例如30.0%或30.4%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述R的种类优选为Pr和Nd。
其中,当所述R中包括Pr时,所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.8wt%或20.25wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述R中包括Nd时,所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如6.75wt%或7.6wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述R中包括Pr和Nd时:
所述Nd的含量优选为20-25wt%,例如22.8wt%或20.25wt%;
所述Pr的含量优选为5-10wt%,例如6.75wt%或7.6wt%;
百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述R中还可包括重稀土RH。
所述RH的种类可为本领域常规的重稀土种类,例如Dy和/或Tb。
所述RH的含量可为0-5.0wt%,但不为0;例如2-4wt%,再例如3wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述h优选为1.5-2.5%,例如2.06%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述X的种类优选为Co、Al、Ti、Cu和Ga中的一种或多种,例如Co、Al、Ti、Cu和Ga。
其中,当所述X的种类中包括为Co时,所述Co的含量优选为2-3wt%,例如1.5wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述X的种类中包括Al时,所述Al的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.15wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述X的种类中包括Ti时,所述Ti的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.21wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述X的种类中包括Cu时,所述Cu的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.1wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,当所述X的种类中包括Ga时,所述Ga的含量优选为0-0.5wt%、但不为0,例如0.1wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述g优选为0.95-1.0wt%,例如0.96wt%,百分比是指在所述主合金中的重量百分比。
其中,所述主合金可采用本领域常规的方法制得,例如将所述R、所述Fe、所述B和所述X按配比混合,经熔铸得速凝片,将所述速凝片经吸氢破碎及气流磨粉碎,即可。
所述主合金的制备中,所述气流磨粉碎可粉碎至D50粒径为3.6-4.5μm。
其中,所述成型的工艺可为本领域常规的工艺,例如磁场成型。
其中,所述热处理B可包括下述步骤:在300℃-450℃(例如400℃)条件下处理1-3小时(例如2小时),在600℃-650℃(例如600℃)或800℃-900℃条件下处理1-3小时(例如2小时)。
其中,所述热处理B中,所述升温速率优选为5℃/min-6℃/min,例如5.5℃/min或6℃/min。
其中,所述热处理B的升温速率一般是指从当前温度升温至目标温度的速率,例如从室温升温至400℃的速率,再例如从400℃升温至600℃的速率。
其中,所述烧结处理一般在真空或惰性气体气氛中进行。所述惰性气体可为Ar。
其中,优选地,所述烧结处理之前还包括预烧结处理。
所述预烧结的温度优选为低于烧结温度10-15℃,例如烧结温度为1080℃时,所述预烧结温度可为1065~1070℃。
所述预烧结的时间优选为1-3小时,例如2小时。
其中,所述烧结处理的温度可为本领域常规的烧结温度,例如1000℃-1085℃,再例如1080℃。
其中,所述烧结处理的保温时间可为本领域常规的保温时间,一般≥5小时,例如8-13小时,再例如10小时。
其中,所述二级时效处理前,一般还包括一级时效处理。
所述一级时效处理为温度优选为820℃-950℃,例如880℃。
所述一级时效处理的时间可为3-5小时,例如4小时。
其中,所述二级时效处理的温度优选为450℃-600℃,例如520℃、530℃、550℃、560℃或570℃。
其中,所述二级时效处理的时间可为5-7小时,例如6小时。
其中,所述二级时效处理的升温速度优选为2℃/min-5℃/min,例如4℃/min。
其中,所述主合金和所述辅合金的质量比优选为(92-95):(5-8),例如92:8或95:5。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的稀土永磁材料。
本发明中,优选地,所述稀土永磁材料的氧含量为800ppm以下。
本发明还提供了一种上述稀土永磁材料在电机中作为电子元件的应用。
本发明中,所述室温是指25℃±5℃。
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)本发明中高矫顽力、高剩磁的稀土永磁材料可通过单合金工艺或双合金工艺制得。其中,单合金工艺:通过优化熔炼工艺、烧结后时效处理工艺,能够从主相中直接析出优化晶界的物相,实现了提高矫顽力的效果;双合金工艺:通过制备出能够优化晶界的物相,采用双主相的方式进行混合、烧结,最终制得高性能的磁钢。
(2)本发明中所采用的单合金工艺和双合金工艺,能够在不含重稀土的条件下,实现磁体矫顽力的提升,较常规工艺可提高3kOe,通过该方法可满足高牌号无重稀土的需求,且该工艺方法简单利于量产。