[发明专利]稀土永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土永磁材料及其制备方法，尤其涉及一种高矫顽力、低温度系数、 低成本烧结镨钕基永磁体及其制备方法。

背景技术

由于稀土永磁材料具有非常高的饱和磁化强度、各向异性和磁感矫顽力，广泛 地被应用于工业和国防各领域，成为当代新技术的重要物质基础。随着应用领域的 不断扩展和技术进步，对永磁材料的磁性能要求日益升高，尤其是对矫顽力、工作 温度稳定性、环境抗干优性、体积小型化等。稀土永磁材料是永磁电机的核心材料， 永磁电机要求该材料具有高矫顽力、体积小、功率高、抗冲击、温度稳定性好的特 点。

对于第三代稀土永磁材料——烧结钕铁硼磁体而言，尽管其具有创纪录的磁性 能，但由于其居里温度只有310℃，温度系数较大，剩磁温度系数为-0.11～-0.126％， 矫顽力温度烧为-0.6～-0.8％，一般只能在140℃以下工作。随着稀土永磁体应用范 围的不断扩大，汽车启动器电机、电动汽车电机及计算机HDD的VCM对NdFeB磁体 的需求也随之增大，在满足设备小型化的同时对永磁体的耐高温性能提出了新的挑 战，所以提高其矫顽力和工作稳定性一直是烧结钕铁硼磁体的主要发展方向之一。

现阶段主要是通过添加重稀土元素来提高磁性中主要的磁晶各向异性来实现提 高磁体的内禀矫顽力目的，例如1983年日本住友特殊金属公司在欧洲专利，专利号： EP 0126802A1中公开的钕铁硼配方主要通过添加重稀元素实现，如添加Dy，Tb，Ga、 Er、Ho等替代Nd，以及过渡金属元素，用如Co，Nb，Al复合替代部分Fe方法，实 现提高产品的高温使用性能和优化矫顽力，但这种掺杂效应大都以牺牲永磁材料的 剩磁或磁能积，以及提高产品成本为代价来实现的，例如中国专利，专利号：CN  1011003、CN 1065153、CN 1308344A、CN00136152.X、CN 92106147.1和CN1696324A， 其中有的专利提出一种耐热钕铁硼永磁材料及其制备方法，它涉及一种铁基的稀土 永磁材料，采用伺服电机等产品的磁性材料，适用在汽车启动器中，钕铁硼永磁材 料虽然具有较高居里温度，但由于元素含量搭配不合理，以及随后的制作工艺设计 的不合理，造成内禀矫顽力_iH_cj仍然较低，使磁体的最高工作温度低于180℃和矫顽 力普遍低于2000kA/m的缺点。虽然在180℃以下的磁性能衰减较小，但如果超过了 180℃，它的磁性能衰减就会迅速增大，导致高温度条件下无法使用。

经理论研究表明，为提高R-Fe-B基稀土永磁体的磁性能，必须增加合金中R₂Fe₁₄B 主相的相百分比例。这意味着减少作为非磁性相的富Nd相和其他杂质相的浓度。然 而，如果降低富Nd和杂质相浓度，会使高温烧结过程中钕铁硼晶粒异常生长成为可 能性，从而导致永磁体有低剩磁Br、低矫顽力_iH_cj、低磁能量积(BH)_max和较差的方形 度及低工作温度。在美国专利号：USP6506265和欧洲专利号：EP1164599A中公开了 在制备过程中采用ZrB、NbB或HfB化合物，在磁体晶界处中均匀析出的方法，成功 地扩大了最佳烧结温度范围，有效地减少了晶粒尺寸异常生长，获得了高磁性能高 工作温度的NdFeB基稀土永磁材料，但这些技术存在着生产成本高的缺点。

本发明人为降低磁体合金的成本，试图采用较廉价镨钕基永磁体合金，通过掺 杂高熔点的复合纳米氧化物，使其均匀分布于钕铁硼晶界处，有效抑制晶粒和磁畴 尺寸过分生长，产生钉扎效应(Pinning Effect)，从而提高矫顽力、降低其温度系 数、提高其工作温度点。

发明内容

本发明是为解决现有技术存在的因基体配方替代和高温烧结技术的不合理，易 造成磁性材料晶粒变大，内禀矫顽力降低的缺点，发明一种稀土永磁材料，在保持 永磁材料较高磁性能条件下，通过掺(添)加入纳米氧化物/剂开发出镨钕基高矫顽 力的稀土永磁材料产品，它并具有均匀分布在钕铁硼晶界处，抑制钕铁硼晶粒和磁 畴尺寸过分生长，即钉扎效应(Pinning Effect)，从而有效地提高了矫顽力，提高 了工作温度点，并降低了温度系数，从而满足永磁电机和其他高新技术的需求，提 供综合性能优越的稀土永磁材料。