[发明专利]一种具有高温稳定性的纳米稀土永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高温稳定性的纳米稀土永磁材料，更具体地，涉及一种低成本、高工作温度、高内禀矫顽力的粘结钕铁硼纳米稀土永磁材料。

背景技术

粘结钕铁硼的纳米稀土永磁材料因其高性能、低成本等优点，而获得广泛的研究和重视，但这类材料居里温度普遍偏低，在高温环境下应用受到很大的限制，诸如各种电机及传感器要求其工作温度在130～150℃左右，而在汽车工业领域，要求其工作温度在150～180℃，为提高粘结钕铁硼的纳米稀土永磁材料的高温稳定性，扩大其应用范围，许多研究在NdFeB基础上复合添加Co～Dy、Co～Ga形成一种新型复合永磁材料，如在专利《一种具有较好温度稳定性的纳米晶复合NdFeB永磁合金及其制备方法》(专利申请号：201010215804.5)中描述了一种具有较好温度稳定性的纳米复合NdFeB永磁合金，该永磁合金成分以原子百分比计为：Fe70～80%、Nd7～12%、Co3～8%、Ga0.1～4%、Zr0.2～5%、B4～10%。但是，此专利使用了过多的战略资源Co，这将使成本提高而不利于推广应用。

现有技术的钕铁硼永磁合金的缺点是磁性能较低，热稳定性差，使用温度低，在高温环境下不利于使用，比如电机、传感器等部件，磁体的磁性能会因发热或环境温度提高而大大降低，甚至导致部件失效，因而限制了磁体的使用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘结钕铁硼的纳米稀土永磁材料，其不添加Co元素，具有低成本、高工作温度、高内禀矫顽力的优点。

为此，本发明提供了一种钕铁硼纳米稀土永磁材料，通过添加镧系稀土元素钕、镨等其中的一种或几种，并复合添加了Nb、Zr等其他过渡金属获得高内禀矫顽力、高工作温度的粘结钕铁硼永磁材料，基本表达式为R_xFe_{100～x～z～y}B_zN_y，其中，R为镧系稀土元素钕、镨等其中的一种或几种，Fe为铁元素，B为硼元素，N为Nb、Zr等元素中的一种；x为15～36的任意数值，z为2～10的任意数值，y为4～10的任意数值。

优选地，所述x为18～32的任意数值，z为2.6～8.5的任意数值，y为4.8～9的任意数值，更优选地，所述x为20～29.5的任意数值，z为3～7.9的任意数值，y为5.5～7.6的任意数值。与专利《一种具有较好温度稳定性的纳米晶复合NdFeB永磁合金及其制备方法》相比，显然是有区别的。

本发明通过添加Nb、Zr等过渡金属元素改善永磁合金的微结构，Nb、Zr等过渡金属元素在快速凝固过程中形成超细的α-Fe相，抑制了Nd-Fe-B晶粒的形核长大，细化了晶粒，增强软磁相和硬磁相的交换耦合作用，提高了产品的性能。

本发明还提供了这种纳米稀土永磁材料的制备方法。具体制备方法如下：将工业纯金属元素Fe、Nd、B、Nb、Zr等按上述的原子百分比进行配料，放入真空熔炼炉中熔炼，得到合金锭，再将合金锭放入甩带炉中处理进行甩带，将温度、气压、真空度、辊面线速等控制在一定范围内，再将甩带后产物进行晶化处理及退火热处理工艺制备出一种具有高内禀矫顽力的稀土永磁材料，其中，热退火工艺优选在400℃～800℃的温度范围，热退火时间优选在2～35分钟。

本发明解决了现有技术中钕铁硼永磁合金磁性能较低，热稳定性差，使用温度低，在高温环境下不利于使用的缺点，在不添加Co元素的情况下获得具有高内禀矫顽力、高操作温度磁粉。本发明的稀土永磁材料表现出约955～995kA/m的内禀矫顽力(Hci)，820～840mT的高剩磁(Br)，114Kj/m³以上的最大磁能积(BHmax)以及150-180℃的最高工作温度，显著扩大了相关产品的应用范围，降低了磁粉的不可逆磁通，在150℃以上高温处理1小时，不可逆损失为2%以下。

本发明的纳米稀土永磁材料适合电机、传感器等需要在高工作温度下使用的部件，且磁体性能不会因器件的发热或环境温度的提高而降低。

附图说明

图1为同类产品在SEM电镜下的微观结构图。

图2为本发明产品在SEM电镜下的微观结构图。

图3为本发明产品在不同温度下的减磁量与同类产品的比较图。

图4为根据发明的纳米稀土永磁材料的制备系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图1-4和具体实施例对本发明进行进一步说明，但本发明不限于这些实施例，以下实施例只为说明目的，不应当被用来限制本发明以及权利要求的范围。