[发明专利]具有低温度系数的稀土钴基永磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料制造领域，具体地讲，本发明涉及一种具有超低温度系数的高温度稳定性高性能的稀土钴基永磁体及其制备方法。

背景技术

精密磁性器件的设计要求永磁体提供一个稳定的磁通，即不允许磁通随温度有较大的变化。精密仪表的磁路设计通常采用外补偿(磁体外加温度补偿材料)和内补偿(使用温度稳定性好的材料)两种办法使磁路气隙有恒定的磁通。在实践中，与外补偿法相比，内补偿法更简单易行，具有简化设计、节约成本、减小仪表的重量体积等优势。因此，惯性导航系统中的陀螺仪和加速度计、微波管、行波管、调速管和其它高精度仪表等器件中广泛使用低温度系数永磁材料，采用内补偿法提高器件的温度稳定性。

稀土永磁材料属于稀土金属(RE)与过渡族金属(TM)的金属间化合物(可表示为RE～TM)，稀土金属4f壳层的电子数可以从根本上影响RE-TM的磁性及其温度特性。原子序号在Gd以前的稀土元素其4f壳层的电子数小于7(称为轻稀土，LRE)，Gd和Gd以后的稀土元素其4f壳层的电子数大于等于7(称为重稀土，HRE)。LRE-TM化合物具有负的温度系数，而HRE～TM化合物在某一温度范围内具有正的温度系数。因此，用HRE部分取代LRE，可以有效地改善化合物的温度系数。

添加重稀土元素的1:5型稀土钴基永磁体可以作为温度补偿材料，但是其最大磁能积(BH)_max较低，约为7.0兆高奥(MGOe)。为了使器件小型化，需要将永磁体的最大磁能积(BH)_max提高到13～20兆高奥，且使其具有较低的剩磁温度系数，剩磁温度系数的绝对值小于0.01％/℃，因此，只能在Sm(Co，Fe，Cu，Zr)_z(7＜z＜8.5)永磁材料的基础上，用重稀土元素部分取代Sm制备出低温度系数的2:17型永磁体。

在现有的制备低温度系数2:17型稀土钴基永磁体的技术中，均采用单一重稀土元素替代Sm。例如，在公开号为CN85104348A的中国专利申请中，通过在2:17型永磁体中添加Gd替代部分Sm，采用三段烧结技术来制备永磁体，制得的永磁体在20～120℃的范围内，开路剩磁平均可逆温度系数α为-0.007～-0.012％/℃。另外，也有人采用Ho、Tm、Er、Dy和Tb分别替代部分Sm来制备低温度系数2:17型钐钴磁体(J.Appl.Phys.Vol.91，No.10，P8483-8485，2002)。

然而，在单一重稀土的取代技术中，存在如下的问题：为了制备超低温度系数的稀土钴基永磁体，必须添加足够量的重稀土替代Sm，而过量的重稀土替代将导致(1)永磁体剩磁的急剧下降，(2)永磁体退磁曲线方形度的恶化，进而降低永磁体的磁性能，降低使用温度及温度稳定性。但是，少量重稀土的替代又不能制备出超低温度系数的稀土钴基永磁体。

发明内容

针对已有技术存在的问题，为了制备既具有超低温度系数特性又拥有高的磁性能的稀土钴基永磁体，现提出本发明，采用两种或更多种重稀土复合添加部分取代Sm，从而制备超低剩磁温度系数高性能的稀土钴基永磁体。

本发明的一个目的在于提供一种具有超低剩磁温度系数高性能的稀土钴基永磁体。

本发明的另一目的在于提供一种上述永磁体的制备方法。

本发明的一方面提供了一种具有低温度系数的稀土钴基永磁体，所述稀土钴基永磁体的化学成分按质量百分比为：Sm10％～20％、RE8％～16％、Fe14％～17％、Cu5％～8％、Zr1％～3％、余量为Co，其中，重稀土元素RE是从Gd、Dy、Tb、Er和Ho中选择的至少两种。

根据本发明的一方面，所述具有低温度系数的稀土钴基永磁体中的Sm含量可以为10％～17％。根据本发明的一方面，所述具有低温度系数的稀土钴基永磁体中的RE含量可以为10％～16％。

本发明的另一方面提供了一种制备具有低温度系数的稀土钴基永磁体的方法，所述方法包括下述步骤：将预定成分的合金原材料制成钢锭或铸片，先通过机械破碎为0.5～1.0毫米大小的颗粒，再破碎为3～5微米的粉末，在1.8～2.0特斯拉磁场下成型，再经过等静压得到初步毛坯，然后经过对初步毛坯执行热处理工艺制得合金毛坯，从而得到稀土钴基永磁体，其中，所述稀土钴基永磁体的化学成分按质量百分比为：Sm10％～20％、RE8％～16％、Fe14％～17％、Cu5％～8％、Zr1％～3％、余量为Co，其中，重稀土元素RE是从Gd、Dy、Tb、Er和Ho中选择的至少两种。