[发明专利]一种提高烧结钕铁硼磁材料矫顽力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及烧结钕铁硼磁材料领域，具体涉及一种提高烧结钕铁硼磁材料矫顽力的方法。

背景技术

烧结钕铁硼（NdFeB）为上世纪90年代诞生，并一举成为综合磁性能最高、发展最快的一类稀土永磁材料，因其巨大的磁能积（BH）_max，而很快地取代了第一代和第二代永磁体材料，成为第三代永磁材料。据目前技术研究可知，纳米复合永磁材料的剩磁增强效应很明显，但是纳米复合材料却出现了矫顽力太低的情况。因此，在今后相当长的一段时间内，烧结钕铁硼永磁体的硬磁性能仍然居于永磁材料的榜首。

钕铁硼磁体从开始发现时的批量生产到现在年产5万吨的商品化规模，连续十几年高速发展，为全球高技术新材料产业所罕见。尤其是近几年，我国的钕铁硼磁体产量超常规发展，2002年的产量约为1万多吨，超过日本成为全球最大的生产国。2003年我国钕铁硼磁体产量突破1.7万吨，占全球总产量的2/3，2004年实现2.4万吨以上，2005年产量超过5万吨，预计2012年达到10万吨，成为真正的钕铁硼磁体生产大国。

目前，稀土永磁材料除了在核磁共振成像仪、电机、音响、磁选机、电度表、磁化器、传感器等器件上的应用有扩大之外，在高新技术、国防军工、工农业和家用电器等领域的应用也取得了很大的进步。近年来在地震检波器、永磁除铁设备、磁渗药品、电动车、汽车等新应用发展较快。其最主要的应用领域是VCM(音圈马达)，目前国外生产的烧结钕铁硼磁体约有一半用于VCM。除VCM以外，应用较多的领域是电动机和发电机，随着汽车工业的发展，今后这一领域对钕铁硼磁体的需求量将有较大增长。稀土永磁电机市场潜力大，是国内尚未充分开发的巨大领域。目前稀土永磁电机约有200万kW，只相当于各类电机总容量4亿kW的0.5%。若用稀土永磁高效电机替代老式J-JO及J2-JO2系列电机的50%，即1亿kW，则约需高性能烧结钕铁硼磁体5万吨。使用稀土永磁高效电机可节能15%～20%，减轻电机重量20%以上。稀土永磁高效电机已列为科技部“稀土应用工程”重点项目。这些新的应用领域的应用对稀土永磁材料又提出了新的要求，要求在保持高性能的前提下，获得高矫顽力，并能应用在高温、振动等恶劣环境下。

要提高磁体的矫顽力及耐高温等性能，最直接有效的办法就是添加重稀土元素，如镝（Dy）、铽（Tb）等。添加重稀土元素Dy和Tb都能使磁体矫顽力大幅度增加，显著提高NdFeB磁体的使用温度。但由于重稀土元素价格昂贵，因此显著增加了合金磁体的成本。同时由于重稀土元素与铁属反铁磁耦合，降低铁原子磁矩，从而导致饱和磁感应强度Bs和剩余磁感应强度Br下降。

目前，国内钕铁硼生产企业普遍采用单合金工艺，添加中重稀土元素提高磁体性能，尤其是生产SH、UH和EH以上高矫顽力产品时，往往更是过量添加。而国外如日本Neomax、信越和德国VAC等钕铁硼制造先进企业，更为注重产品的微观组织结构和杂质控制，而非只通过中重稀土的添加来提高产品的性能。和中国同类产品相比，不但性能上有一定优势，而且制造成本明显降低，节约了宝贵的稀土资源。近年来随着稀土等原材料市场的不断快速上涨，国内钕铁硼制造企业普遍已感受到沉重的压力。

NdFeB磁体的磁性能不仅受控于主相的本征磁特性而且对晶间组织结构非常敏感。合金化改进NdFeB磁体性能主要是通过晶间组织结构的优化来实现。但是传统的单合金工艺均是通过熔炼工艺将合金元素直接熔入形成多元合金，合金元素进入磁体后在影响主相Nd₂Fe₁₄B本征磁特性的同时，亦改变了晶间的组织和结构，从而影响组织敏感参量。

中国专利ZL200710187557.0公开了一种钕铁硼永磁材料及其制备方法；该永磁材料含有钕铁硼永磁主体材料和添加剂，其中，所述添加剂为纳米钆化合物；其制备方法包括：将钕铁硼合金经过破碎、制粉、加入添加剂、取向压制成型和在真空或惰性气体保护的条件下进行烧结和回火，得到钕铁硼永磁材料，其中，所述添加剂为纳米钆化合物。该制备方法能够有效地同时提高钕铁硼永磁材料的工作温度和矫顽力。但其必须依靠纳米钆化合物，成本较高。

发明内容

本发明主要针对现有的为提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力，大量消耗稀土，且因为重稀土元素与铁属反铁磁耦合，降低铁原子磁矩，从而导致Bs和Br下降的缺点，提供了一种提高烧结钕铁硼磁材料矫顽力的方法，采用短时高温烧结析出液相后低温烧结的烧结步骤，改善了磁体的烧结行为，促进了烧结行为的进行，并通过低温烧结控制晶粒尺寸，抑制晶粒长大，利于获得优异的矫顽力等磁性能。