一种钕铁硼磁体及其制备方法与流程

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一种钕铁硼磁体及其制备方法与流程

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https://www.xjishu.com/zhuanli/59/202311269259.html

钕铁硼磁体因其优异的综合磁性能，在航空航天、风力发电机、汽车和家电设备等领域有着广泛的应用。然而，制造钕铁硼磁体所需的Nd、Pr、Dy、Tb等稀土资源过度利用，导致钕铁硼磁体成本提高；La、Ce、Y等轻稀土元素储量丰富且价格低廉，但利用率低。为了解决这一问题，研究人员提出了一种新的钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

钕铁硼磁体因其优异的综合磁性能，在航空航天、风力发电机、汽车和家电设备等领域有着广泛的应用，起着不可替代的作用。
钕铁硼永磁体的生产需要消耗大量的钕、镨(Nd、Pr)等稀土元素，这些稀土元素储量较少、价格昂贵，且供应不稳定。因此，利用储量丰富、价格低廉的镧、铈、钇(La、Ce、Y)等轻稀土元素替代钕铁硼磁体中的一部分的NdPr，可以减少对NdPr的使用和依赖，有效地降低钕铁硼磁体的成本，使稀土资源得到均衡利用。然而，La/Ce/Y等轻稀土元素由于其较低的内禀磁性能，会使掺杂的钕铁硼磁体的磁性能出现明显的降低，尤其是在钕铁硼磁体驱动电机工作的高温条件下(150℃～200℃)。为了提高钕铁硼磁体的温度稳定性，一般会选择掺杂部分居里温度较高的过渡元素，比如Co、Ni。适量的Co、Ni掺杂可以有效地提高钕铁硼磁体的温度稳定性，满足高温的性能要求，但同时会带来成本的提高。此外，通过含Dy、Tb的重稀土合金的晶界扩散工艺，使合金在高温下均匀扩散至钕铁硼磁体的晶界，改善钕铁硼磁体的微观结构，也可以有效的提高其矫顽力和温度稳定性。然而晶界扩散工艺复杂，且使用昂贵且稀有的重稀土元素，提高了成本。另外，扩散得到的钕铁硼磁体也会损失一部分剩磁。
因此，在控制钕铁硼磁体成本的前提下，提高钕铁硼磁体的综合性能，尤其是在高温下的剩磁和矫顽力，成为当前亟需解决的问题。
由此可见，现有技术主要存在以下技术问题：
1. 制造钕铁硼磁体所需的Nd、Pr、Dy、Tb等稀土资源过度利用，导致钕铁硼磁体成本提高；La、Ce、Y等轻稀土元素储量丰富且价格低廉，但利用率低；
1. La、Ce、Y掺杂钕铁硼磁体，虽然可以降低钕铁硼磁体的成本，但钕铁硼磁体的热稳定性较差，致使磁性能在高温下严重恶化，无法满足高温环境(>150℃)的实际应用；
1. Co、Ni元素具有高的居里温度，Co、Ni元素替代钕铁硼磁体部分的Fe，虽然可以明显提高磁体的居里温度、改善钕铁硼磁体的热稳定性，但使磁体的饱和磁化强度下降且磁体成本提高。

技术实现思路

有鉴于此，本发明实施例提供一种钕铁硼磁体及其制备方法，以解决钕铁硼磁体热稳定性差、高温磁性能恶化和成本高的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体的化学式为：
[(NdPr)1-x-y-zLaxCeyYz]a(Fe1-u-v-wCouNivMw)bBc
其中，M为铝、铜、镓、钛、钆、铬、锰、银中的一种或多种混合物，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：
0≤x≤0.25；0≤y≤0.25；0≤z≤0.17；0≤u≤0.135；0≤v≤0.04；0≤w≤0.03；23wt.％≤a≤34.5wt.％；59wt.％≤b≤69.0wt.％；0.2wt.％≤c≤2.3wt.％。
可选地，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：
0≤x≤0.065；0≤y≤0.23；0≤z≤0.032；0≤u≤0.105；0≤v≤0.015；0≤w≤0.03；27.5wt.％≤a≤30wt.％；63wt.％≤b≤67wt.％；0.9wt.％≤c≤1wt.％。
可选地，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：
钕镨：23wt.％～30.8wt.％；
镧：0wt.％～7.5wt.％；
铈：0wt.％～7.5wt.％；
钇：0wt.％～5wt.％；
钴：0wt.％～9wt.％；
镍：0wt.％～2.6wt.％；
硼：0.6wt.％～1.0wt.％；
铝：1.0wt.％～1.5wt.％；
铜：0.1wt.％～0.3wt.％；
镓：0.1wt.％～0.3wt.％；
钛：0.1～0.3wt.％；
其余为纯铁。
可选地，镧的百分比为：0wt.％～3wt.％。
可选地，铈的百分比为：0wt.％～7wt.％。
可选地，钇的百分比为：0wt.％～1wt.％。
可选地，钴的百分比为：0wt.％～7.2wt.％。
可选地，镍的百分比为：0wt.％～1.5wt.％。
可选地，钕镨的百分比为：23.3wt.％～30wt.％。
另外，根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种钕铁硼磁体的制备方法，包括：
将各个原料按照质量百分比称取，并混合均匀，制得混合物；
将所述混合物真空熔炼，制得钕铁硼铸片；
将所述钕铁硼铸片破碎成钕铁硼合金粉末；
将所述钕铁硼合金粉末在磁场下进行取向，压制成型，制得钕铁硼坯体；
将所述钕铁硼坯体高温烧结和回火处理，制得钕铁硼磁体。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本发明实施例提供的钕铁硼磁体以高丰度轻稀土元素La、Ce、Y部分置换NdPr元素，Co、Ni部分置换Fe元素，并且通过调控上述掺杂成分的配比，在控制成本的前提下，提高钕铁硼磁体的综合性能，从而实现更高的性价比。特别的，掺杂的钕铁硼磁体具有优异的温度稳定性和高温磁性能，从而能够很好的满足高温环境(>150℃)的应用。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

技术特征

一种钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体的化学式为：
根据权利要求1所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：
根据权利要求2所述的钕铁硼磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：
根据权利要求3所述的钕铁硼磁体，其特征在于，镧的百分比为：0wt.％～3wt.％。
根据权利要求3所述的钕铁硼磁体，其特征在于，铈的百分比为：0wt.％～7wt.％。
根据权利要求3所述的钕铁硼磁体，其特征在于，钇的百分比为：0wt.％～1wt.％。
根据权利要求3所述的钕铁硼磁体，其特征在于，钴的百分比为：0wt.％～7.2wt.％。
根据权利要求3所述的钕铁硼磁体，其特征在于，镍的百分比为：0wt.％～1.5wt.％。
根据权利要求1-6中任一项所述的钕铁硼磁体，其特征在于，钕镨的百分比为：23.3wt.％～30wt.％。
一种如权利要求1-9中任一项所述的钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结

本发明公开了一种钕铁硼磁体及其制备方法，涉及稀土磁性材料技术领域。所述钕铁硼磁体的化学式为：[(NdPr)1-x-y-zLaxCeyYz]a(Fe1-u-v-wCouNivMw)bBc；其中，M为铝、铜、镓、钛、钆、铬、锰、银中的一种或多种混合物，所述钕铁硼磁体中各元素的质量百分比如下：0≤x≤0.25；0≤y≤0.25；0≤z≤0.17；0≤u≤0.135；0≤v≤0.04；0≤w≤0.03；23wt.％≤a≤34.5wt.％；59wt.％≤b≤69.0wt.％；0.2wt.％≤c≤2.3wt.％。该实施方式能够实现常温、高温磁性能和价格的平衡，从而提高磁体的性价比。