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利用添加重稀土元素提升磁体矫顽力时,磁体温度敏感性上升的缺陷,而提供了一种钕铁硼磁体及其制备方法和应用。
本发明提供了一种钕铁硼磁体材料,以重量百分比计,所述钕铁硼磁体材料包括如下组分:
(1)30.3wt%≤R≤33.5wt%,其中:
所述R为稀土元素;所述R中包括轻稀土元素RL和重稀土元素RH;所述重稀土元素RH中包括Ho和/或Gd,所述“Ho和/或Gd”的含量之和为4.0-14.0wt%;
(2)T:62.5-67.7wt%,所述T至少包括Fe;
(3)B:≥0.925wt%;
(4)Al:>0.5wt%;
(5)M:≥0.35wt%,所述M为Cu、Nb、Ni、Zn、Ga、Ag、In、Sn、Bi、Ti、V、Cr、Zr、Mo、Hf、Ta和W中的一种或多种,及不可避免的杂质;
所述钕铁硼磁体材料包含R2T14B主相和晶界相,所述R2T14B主相和所述晶界相中均分布有所述RH,所述R2T14B主相中的重稀土RH1和所述晶界相中的重稀土RH2的质量之比≥10%。
在现有的钕铁硼磁体材料中,当Ho和/或Gd的含量之和≥4.0wt时,其性能会变差,发明人经过进一步研究发现,Ho和/或Gd的含量之和≥4.0wt时会导致晶界相的流动性变差,基于该现象,发明人研究发现本发明的配方能够有效克服Ho和/或Gd含量升高所带来的性能下降的缺陷,改善了晶界的流动性,制得的钕铁硼磁体温度系数优异,温度稳定性好。
本发明的配方中添加的RH元素起到了取代部分主相中的Nd的作用,形成RH-Fe-B系列的相,当RH的含量低于4.0%wt时,RH主要分布在晶界相中,在主相中的含量极少,尽管可起到部分优化晶界相的作用,但是其主要带来的效果为增加矫顽力,温度系数并没有出现较明显的改善;当Ho和/或Gd的含量之和≥4.0wt%时,其才开始进入主相中,并且晶界相中RH和主相中RH的质量比需小于10.5:1能够带来改善剩磁Br和矫顽力Hcj的温度系数的效果。随着RH含量的增高,温度系数的表现将会更好,但是RH中Ho和/或Gd的重量百分比不能超过14.0wt%,超过14.0wt%之后,在材料的制备过程中,虽然有较多的Ho和/或Gd进入主相之中,但是除主相外的晶界相不容易连续,产生孔洞从而会带来负面的影响,使得磁体的常温Br出现较大程度的下降。
本发明中,所述R的含量优选为30.5-33.3wt%,例如30.5wt%、30.8wt%、31.3wt%、31.5wt%、31.8wt%、32.8wt%或33.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述轻稀土元素RL的种类可为本领域常规的种类,例如Nd和/或Pr,再例如PrNd。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含Nd时,所述Nd的含量可为15.5-29.5wt%,例如16.0wt%、17.5wt%、18.0wt%、19.0wt%、19.5wt%、20.0wt%、20.5wt%、21.0wt%、21.5wt%、22.0wt%、22.5wt%、23.0wt%、23.5wt%、24.0wt%、24.5wt%、25.0wt%、25.5wt%、26.0wt%或26.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含Pr时,所述Pr的含量可为5.0-10.0wt%,例如5.0wt%、6.5wt%或7.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
其中,所述PrNd中,Pr和Nd的质量比可为25:75。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含PrNd时,所述PrNd的含量可为17.5-26.5wt%,例如23.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述RH的含量优选为4.3-13.8wt%,例如4.3wt%、4.5wt%、4.8wt%、5.0wt%、5.3wt%、5.8wt%、6.3wt%、6.8wt%、7.3wt%、7.8wt%、8.3wt%、8.8wt%、9.3wt%、9.5wt%、9.8wt%、10.3wt%、10.8wt%、11.3wt%、11.8wt%、12.8wt%或13.8wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述“Ho和/或Gd”的含量之和≥4wt%、<12.8wt%,或者,4.3-13.8wt%,例如4.3wt%、4.5wt%、4.8wt%、5.0wt%、5.3wt%、5.8wt%、6.3wt%、6.8wt%、7.3wt%、7.8wt%、8.3wt%、8.8wt%、9.3wt%、9.5wt%、9.8wt%、10.3wt%、10.8wt%、11.3wt%、11.8wt%、12.8wt%或13.8wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,当所述重稀土元素RH中包括Ho时,所述Ho的含量优选为0.3-13.8wt%,例如0.3wt%、0.8wt%、1.8wt%、3.3wt%、3.8wt%、4.3wt%、4.8wt%、5.3wt%、5.8wt%、6.3wt%、6.8wt%、7.3wt%、7.8wt%、8.3wt%、8.8wt%、9.3wt%、9.8wt%、10.3wt%、10.8wt%、11.3wt%、12.8wt%或13.8wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,当所述重稀土元素RH中包括Gd时,所述Gd的含量优选为0.5-10.0wt%,例如0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%、4.5wt%、5.0wt%、6.0wt%、7.0wt%、8.0wt%或9.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明,优选地,所述RH中包含Ho和Gd。
当所述RH中包含Ho和Gd时,Ho和Gd在主相及二颗粒晶界相中均有分布,Ho和Gd的配合添加,可以使得Br及Hcj的温度稳定性都有改善效果。
本发明中,当所述RH中包含Ho和Gd时,优选地,所述Ho的含量为4.3-11.3wt%,所述Gd的含量为0.5-10.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述重稀土元素RH中还可以包括其他重稀土元素种类,例如Tb和/或Dy。
其中,当所述重稀土元素RH中包括Dy时,所述Dy的含量优选为0.5-3.0wt%,例如1.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述晶界相一般是指两个或两个以上的R2Fel4B晶粒间的晶界相的总称。
本发明中,优选地,所述T为Fe或“Fe和Co”。
本发明中,所述T的含量优选地为64.0-67.5wt%,例如64.29wt%、64.59wt%、64.83wt%、65.08wt%、65.43wt%、65.71wt%、65.73wt%、65.8wt%、65.81wt%、65.95wt%、66.02wt%、66.08wt%、66.09wt%、66.1wt%、66.11wt%、66.13wt%、66.16wt%、66.18wt%、66.19wt%、66.2wt%、66.21wt%、66.25wt%、66.26wt%、66.27wt%、66.28wt%、66.29wt%、66.3wt%、66.31wt%、66.32wt%、66.35wt%、66.39wt%、66.48wt%、66.58wt%、66.8wt%、67.05wt%、67.08wt%或67.31wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述Fe的含量优选为62.0-66.5wt%,例如62.29wt%、62.59wt%、62.83wt%、63.08wt%、63.43wt%、63.71wt%、63.73wt%、63.8wt%、63.81wt%、63.95wt%、64.02wt%、64.08wt%、64.09wt%、64.1wt%、64.11wt%、64.13wt%、64.16wt%、64.18wt%、64.19wt%、64.2wt%、64.21wt%、64.25wt%、64.26wt%、64.27wt%、64.28wt%、64.29wt%、64.3wt%、64.31wt%、64.32wt%、64.35wt%、64.39wt%、64.48wt%、64.58wt%、64.8wt%、64.81wt%、65.05wt%、65.08wt%、65.28wt%、65.31wt%、65.82wt%或66.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,当所述T中包含Co时,所述Co的含量优选为0-2.0wt%、但不为0,例如0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%或2.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,以原子比计,所述Fe和所述B的原子比≤13.55,例如≤13.51,再例如12.59、12.69、12.70、12.75、12.85、12.93、13.00、13.03、13.05、13.06、13.07、13.08、13.09、13.10、13.11、13.12、13.14、13.15、13.16、13.21、13.26、13.30、13.31、13.39、13.41或13.51。
本发明中,所述B的含量优选为0.93-1.0wt%,例如0.93wt%、0.95wt%、0.954wt%、0.955wt%或0.98wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述Al的含量优选为0.55-0.8wt%,例如0.55wt%、0.6wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%或0.8wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述M为Cu、Ga、Zr和Ti中的一种或多种。
本发明中,所述M的含量优选为0.35-2.35wt%,例如0.35wt%、0.45wt%、0.55wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%、0.8wt%、0.85wt%、0.95wt%、1.0wt%、1.15wt%、1.55wt%、1.85wt%或2.35wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Cu时,所述Cu的含量≥0.3wt%,例如0.3-2.0wt%,再例如0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.8wt%、1.2wt%、1.5wt%或2.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Ga时,所述Ga的含量≤0.3wt%、但不为0,例如0.1-0.3wt%,再例如0.1wt%、0.2wt%、0.25wt%或0.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Zr时,所述Zr的含量为0.1-0.3wt%,例如0.15-0.3wt%,再例如0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%或0.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Ti时,所述Ti的含量≥0.1wt%,例如0.1-0.35wt%,再例如0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.3wt%或0.35wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述钕铁硼磁体材料中,优选地还包括Mn。
其中,所述Mn的含量优选地小于0.035at%、但不为0,更佳地为0.01-0.035at%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的原子百分比。
其中,所述Mn的含量优选地小于0.04%wt%、但不为0,例如0.02wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述钕铁硼磁体材料中,还可包含C(碳)、N(氮)和O(氧)。
当所述钕铁硼磁体材料中含有C时,优选地,所述C含量<1000ppm,例如506ppm、507ppm、514ppm、517ppm、544ppm、549ppm、550ppm、553ppm、569ppm、574ppm、581ppm、588ppm、607ppm、609ppm、617ppm、627ppm、630ppm、635ppm、638ppm、641ppm、644ppm、649ppm、651ppm、666ppm、680ppm、708ppm、709ppm、710ppm、727ppm、733ppm、736ppm、747ppm、759ppm、770ppm、777ppm、780ppm、782ppm、787ppm、788ppm、792ppm、794ppm、815ppm、827ppm、832ppm、836ppm、838ppm、841ppm、859ppm、861ppm、864ppm、866ppm、876ppm、887ppm、892ppm或897ppm,ppm是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百万分之比。
当所述钕铁硼磁体材料中含有O时,优选地,所述O含量为800-1200ppm,例如856ppm、857ppm、860ppm、863ppm、864ppm、865ppm、867ppm、876ppm、880ppm、887ppm、891ppm、896ppm、915ppm、923ppm、926ppm、933ppm、940ppm、941ppm、946ppm、949ppm、951ppm、957ppm、959ppm、961ppm、967ppm、969ppm、973ppm、978ppm、982ppm、984ppm、990ppm、991ppm、1002ppm、1008ppm、1010ppm、1012ppm、1016ppm、1019ppm、1027ppm、1031ppm、1035ppm、1036ppm、1039ppm、1042ppm、1043ppm、1046ppm、1057ppm、1063ppm、1065ppm、1074ppm、1079ppm、1087ppm、1098ppm或1100ppm,ppm是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百万分之比。
当所述钕铁硼磁体材料中含有N时,优选地,所述N含量为200-500ppm,例如251ppm、252ppm、253ppm、263ppm、264ppm、270ppm、275ppm、276ppm、277ppm、282ppm、287ppm、295ppm、298ppm、299ppm、318ppm、325ppm、334ppm、335ppm、337ppm、339ppm、349ppm、354ppm、355ppm、356ppm、361ppm、371ppm、372ppm、376ppm、377ppm、381ppm、385ppm、386ppm、387ppm、403ppm、404ppm、405ppm、406ppm、410ppm、413ppm、421ppm、423ppm、435ppm、436ppm、439ppm、442ppm、447ppm、453ppm、459ppm、463ppm、465ppm、466ppm、468ppm、471ppm、472ppm、481ppm或483ppm,ppm是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百万分之比。
本领域技术人员知晓,ppm是指百万分之比,和百分比之间的换算进率为10000,即506ppm等同于0.0506wt%。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.3-13.8wt%RH,0-2.0wt%Co,62.0-66.5wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.8wt%Al,0.35-2.35wt%M,其中:RH为Gd和Ho,M为Zr、Ti、Nb、Cu和Ga中的一种或多种,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.3-13.8wt%RH,0-2.0wt%Co,62.0-66.5wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.8wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.0-0.3wt%Ga,0.1-0.3wt%Zr,≥0.1wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.3-13.8wt%RH,0-2.0wt%Co,62.0-66.5wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.1-0.3wt%Ga,0.15-0.3wt%Zr,0.1-0.35wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.3-13.8wt%RH,0-2.0wt%Co,62.0-66.5wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.1-0.3wt%Ga,0.1-0.35wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-20.0wt%Nd,5.0-7.0wt%Pr,4.0-10.0wt%Gd,0-2.0wt%Co,62.0-66.5wt%Fe,0.925-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.2-0.25wt%Ga,0.1-0.35wt%Ti,C:<1000ppm,O:800-1200ppm,N:200-500ppm,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比,ppm是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百万分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,Al≥0.55wt%,B≥0.955wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料中,以重量百分比计,Al≥0.55wt%,B:0.925-0.954wt%,Gd≥1.05wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
本发明中,所述的钕铁硼磁体材料中主相晶粒的晶界处和主相中包含Ho和/或Gd,其中Ho和/或Gd的加入,将替换主相和晶界相中的一部分Nd,本发明中通过EPMA电子探针方式对磁体中的Gd和Ho进行分析判定,但不局限于使用EPMA的方式。
本发明中,优选地,所述R2T14B主相中的重稀土RH1和所述晶界相中的重稀土RH2的质量之比≥10.10%,例如10.10%、10.30%、10.50%、10.60%、10.80%、11.00%、11.10%、11.20%、11.30%、11.40%、11.50%、11.60%、11.70%、12.00%、12.10%、12.70%、13.00%、13.10%或13.20%。
本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料的原料组合物,以重量百分比计,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括如下组分:
(1)30.5wt%≤R≤33.5wt%,其中:
所述R为稀土元素;所述R中包括轻稀土元素RL和重稀土元素RH;所述RH中包括Ho和/或Gd,所述Ho和/或Gd的含量之和为4.0-14.0wt%;
(2)T:62.5-67.7wt%,所述T至少包括Fe;
(3)B:≥0.925wt%;
(4)Al:>0.5wt%;
(5)M:≥0.35wt%,所述M为Cu、Nb、Ni、Zn、Ga、Ag、In、Sn、Bi、Ti、V、Cr、Zr、Mo、Hf、Ta和W中的一种或多种,及不可避免的杂质。
本发明中,所述R的含量优选为31.0-33.5wt%,例如31.0wt%、31.5wt%、32.0wt%、33.0wt%或33.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述轻稀土元素RL的种类可为本领域常规的种类,例如Nd和/或Pr,再例如PrNd。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含Nd时,所述Nd的含量可为15.5-29.5wt%,例如16.0wt%、17.5wt%、18.0wt%、19.0wt%、19.5wt%、20.0wt%、20.5wt%、21.0wt%、21.5wt%、22.0wt%、22.5wt%、23.0wt%、23.5wt%、24.0wt%、24.5wt%、25.0wt%、25.5wt%、26.0wt%或26.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含Pr时,所述Pr的含量可为5.0-10.0wt%,例如5.0wt%、6.5wt%或7.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的重量百分比。
其中,所述PrNd中,Pr和Nd的质量比可为25:75。
其中,当所述轻稀土元素RL中包含PrNd时,所述PrNd的含量可为17.5-26.5wt%,例如23.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述RH的含量优选为4.5-14.0wt%,例如4.5wt%、5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%、10.0wt%、10.5wt%、11.0wt%、11.5wt%、12.0wt%、13.0wt%或14.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述“Ho和/或Gd”的含量之和≥4wt%、<13wt%,或者,4.5-14.0wt%,例如4.5wt%、5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%、10.0wt%、10.5wt%、11.0wt%、11.5wt%、12.0wt%、13.0wt%或14.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述重稀土元素RH中包括Ho时,所述Ho的含量优选为0.5-14wt%,例如0.5wt%、1.0wt%、2.0wt%、3.5wt%、4.0wt%、4.5wt%、5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%、10.0wt%、10.5wt%、11.0wt%、11.5wt%、13.0wt%或14.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述重稀土元素RH中包括Gd时,所述Gd的含量优选为0.5-10.0wt%,例如0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%、4.5wt%、5.0wt%、6.0wt%、7.0wt%、8.0wt%或9.5wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明,优选地,所述RH中包含Ho和Gd。
本发明中,当所述RH中包含Ho和Gd时,优选地,所述Ho的含量为4.5-11.5wt%,所述Gd的含量为0.5-10.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述RH中还可以包括其他重稀土元素,例如Tb和/或Dy。
其中,当所述重稀土元素RH中包括Dy时,所述Dy的含量优选为0.5-3.0wt%,例如1.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述T为Fe或“Fe和Co”。
本发明中,所述T的含量优选地为64.3-67.3wt%,例如64.3wt%、64.6wt%、64.82wt%、65.1wt%、65.4wt%、65.72wt%、65.75wt%、65.8wt%、65.95wt%、66.0wt%、66.1wt%、66.15wt%、66.2wt%、66.25wt%、66.27wt%、66.28wt%、66.3wt%、66.32wt%、66.35wt%、66.4wt%、66.5wt%、66.6wt%、66.8wt%、67.25wt%或67.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述Fe的含量优选为62.3-66.3wt%,例如62.3wt%、62.6wt%、62.82wt%、63.1wt%、63.4wt%、63.72wt%、63.75wt%、63.8wt%、63.95wt%、64.0wt%、64.1wt%、64.15wt%、64.2wt%、64.25wt%、64.27wt%、64.28wt%、64.3wt%、64.32wt%、64.35wt%、64.4wt%、64.5wt%、64.6wt%、64.8wt%、65.25wt%、65.3wt%、65.8wt%或66.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,当所述T中包含Co时,所述Co的含量优选为0-2.0wt%、但不为0,例如0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%或2.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述B的含量优选为0.93-1.0wt%,例如0.93wt%、0.95wt%、0.954wt%、0.955wt%或0.98wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述Al的含量优选为0.55-0.8wt%,例如0.55wt%、0.6wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%或0.8wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述M为Cu、Ga、Zr和Ti中的一种或多种。
本发明中,所述M的含量优选为0.35-2.35wt%,例如0.35wt%、0.45wt%、0.55wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%、0.8wt%、0.85wt%、0.95wt%、1.0wt%、1.15wt%、1.55wt%、1.85wt%或2.35wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Cu时,所述Cu的含量≥0.3wt%,例如0.3-2.0wt%,再例如0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.8wt%、1.2wt%、1.5wt%或2.0wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Ga时,所述Ga的含量≤0.3wt%、但不为0,例如0.1-0.3wt%,再例如0.1wt%、0.2wt%、0.25wt%或0.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Zr时,所述Zr的含量为0.1-0.3wt%,例如0.15-0.3wt%,再例如0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%或0.3wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,当所述M中包含Ti时,所述Ti的含量≥0.1wt%,例如0.1-0.35wt%,再例如0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.3wt%或0.35wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,所述钕铁硼磁体材料中,优选地还包括Mn。
其中,所述Mn的含量优选地小于0.035at%、但不为0,更佳地为0.01-0.035at%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料中的原子百分比。
其中,所述Mn的含量优选地小于0.04%wt%、但不为0,例如0.02wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.0-14.0wt%RH,0-2.0wt%Co,62.3-66.3wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.8wt%Al,0.35-2.35wt%M,其中:RH为Gd和Ho,M为Zr、Ti、Nb、Cu和Ga中的一种或多种,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.0-14.0wt%RH,0-2.0wt%Co,62.3-66.3wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.8wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.0-0.3wt%Ga,0.1-0.3wt%Zr,≥0.1wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.0-14.0wt%RH,0-2.0wt%Co,62.3-66.3wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.1-0.3wt%Ga,0.15-0.3wt%Zr,0.1-0.35wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-29.5wt%Nd,4.0-14.0wt%RH,0-2.0wt%Co,62.3-66.3wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.1-0.3wt%Ga,0.1-0.35wt%Ti,其中:RH为Gd和Ho,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,其包括如下组分:15.5-20.0wt%Nd,5.0-7.0wt%Pr,4.0-10.0wt%Gd,0-2.0wt%Co,62.3-66.3wt%Fe,0.93-1.0wt%B,0.55-0.6wt%Al,0.3-2.0wt%Cu,0.2-0.25wt%Ga,0.1-0.35wt%Ti,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,Al≥0.55wt%,B≥0.955wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明中,优选地,所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中,以重量百分比计,Al≥0.55wt%,B:0.925-0.954wt%,Gd≥1.05wt%,百分比是指在所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中的重量百分比。
本发明还提供了一种钕铁硼磁体材料的制备方法,其包括下述步骤:将所述钕铁硼磁体材料的原料组合物的熔融液经铸造、氢破、粉碎、成形和烧结处理,即得所述钕铁硼磁体材料。
其中,所述钕铁硼磁体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。
其中,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。
所述冷却可通过辊轮中通入冷却水实现。
所述冷却可为冷却至700-900℃。
其中,所述铸造后所得的铸片可通过收集器收集。一般应将收集后的铸片冷却至50℃以下。
所述铸片的厚度可为250-350微米。
其中,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。
所述吸氢可在氢气压力0.067MPa的条件下进行。
所述脱氢的温度可为510℃。
所述氢破后还可按本领域常规工艺进行混料处理。其中,所述混料的时间可为3h。
其中,所述氢破后还可按本领域常规手段进行粉碎。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。
所述气流磨粉碎的时间可为3小时。
所述气流磨粉碎过程中可通入氧气含量为30-50ppm的氮气。
所述气流磨粉碎后,混合合金粉体的粒径可为3-4μm,例如3.5μm。
其中,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。优选地,所述成形的压制设备氛围中氧含量≤200ppm。
其中,所述烧结的温度优选地为1040-1150℃,例如1070℃。
其中,所述烧结的时间可为本领域常规的烧结时间,例如3-10h,再例如5h。
其中,所述烧结后还可进行时效处理。
所述时效处理的温度优选为430-560℃,例如460℃。
所述时效处理的时间可为1-6h,例如4h。
本发明还提供了一种采用上述方法制得的钕铁硼磁体材料。
本发明还提供了一种所述钕铁硼磁体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,Nd是指钕,Pr是指镨,Ho是指钬,Gd是指钆,Tb是指铽,Dy是指镝,Fe是指铁,Co是指钴,B是指硼,Al是指铝,Cu是指铜,Nb是指铌,Ni是指镍,Zn是指锌,Ga是指镓,Ag是指银,In是指铟,Sn是指锡,Bi是指铋,Ti是指钛,V是指钒,Cr是指铬,Zr是指锆,Mo是指钼,Hf是指铪,Ta是指钽,W是指钨,Mn是指锰,C是指碳,O是指氧,N是指氮。
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:
本发明中的钕铁硼磁体性能优异,20-80℃条件下,剩磁温度系数α绝对值≤0.12,矫顽力温度系数β绝对值≤0.57。