[发明专利]化学合成包覆制备高电阻率永磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于永磁材料的制备领域，特别涉及一种高电阻率永磁合金及其制备方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料以其高磁能积、低价格和良好的加工性能在永磁同步电动机中获得了迅速的推广应用。但与铁氧体相比，它的电导率较高，基于Nd₂Fe₁₄B的大部分强磁体的主要缺点是温度稳定性差。迄今为止，烧结NdFeB磁体的室温最大磁能积的最高值是59MGOe，商业磁体的最大磁能积在48-50MGOe。然而，Nd₂Fe₁₄B的居里温度仅312℃，H_ci的反转温度系数β则达到-0.55～-0.6％/℃。因此，普通高磁能积(BH)_max、低矫顽力H_ci的Nd-Fe-B磁体仅能在低于70℃的温度下工作。但是，永磁电机中由于受到磁场空间谐波和时间谐波的作用，在稀土永磁体内是存在涡流的，并且随着电机功率的提高，永磁体的体积变大，加之转子散热差，涡流损耗不但会引起较高温升，使工作效率降低，在极端情况下可能会导致永磁体失磁，从而降低电机性能。

对于电机用烧结NdFeB永磁体最重要的是不能引起热退磁。热退磁是不可逆退磁，即不可再充磁，不能确保原有的磁通量。因此，要从根本上解决电机用烧结钕铁硼永磁体的热退磁问题，必须减小永磁体电机的涡流损耗。

减少永磁体电机涡流损耗的途径主要有两个，一是通过电机转子设计，如分割磁体单元来减少涡流损耗。但是，切割磁体将大大提高制造成本。另一个途径是通过提高永磁体的电阻率减少涡流损耗。对于永磁体转子，其涡流损耗W_m与电阻率ρ呈反比例关系，因此，可以通过磁体电阻率的变化来控制磁体中的涡流损耗。高分子粘接磁体由于粘接剂的绝缘效应具有高的电阻率，但是它们的工作温度受到高分子材料软化的限制，同时由于磁稀释效应使其最大磁能积比同类烧结磁体低好几倍。高熔点的无机纳米颗粒掺杂永磁体，不仅可以提高磁体的电阻率，同时保持其高的磁性能。但是，由于制备技术的限制，无机纳米颗粒掺杂磁体中无机相的分布不均匀，大块团聚的无机绝缘相使复合磁体的磁性能大幅度下降，降低了电机的效率。

因此，开发一种高电阻率钕铁硼复合磁体，在提高电阻率、大幅度减少涡流损失的同时，具有高的磁能积，保持高的电机效率和低成本，可用于高能效电动机和高速发动机设备，对我国的节能环保领域的高速发展具有十分重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高电阻率永磁合金及其制备方法，使永磁合金在获得高电阻率的同时，还具有优越的磁性能。

本发明的原理在于：采用直接沉淀加滴定沉淀二步化学合成法对钕铁硼永磁粉体化学包覆高电阻率的CaF₂涂层，并进行热压和热变形获得高电阻率、高磁能积的各向异性永磁体。该磁体与传统的无机纳米颗粒掺杂复合磁体不同，传统的无机纳米掺杂磁体中无机非磁性相分布不均匀，还有大块的团聚体；本发明方法制备的永磁体中，由于前驱体Nd-Fe-B粉体表面包覆的CaF₂涂层厚度均匀，且致密，热压和热变形后制备的磁体中无机非磁性相分布均匀，没有大块团聚，在具有高电阻率的同时，其磁能积大幅度提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高电阻率永磁合金，由粉末冶金方法制成，该合金的粉末料由Nd-Fe-B合金粉末和Nd-Fe-B合金粉末表面包覆的CaF₂包覆层组成；

所述合金通过以下步骤制备：

a)采用Ca(NO₃)₂溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应，然后清洗、过滤、真空干燥；

b)采用Ca(NO₃)₂溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应，然后清洗、过滤、真空干燥，得到具有CaF₂包覆层的粉体；

c)将具有CaF₂包覆层的粉体，通过磁场取向、热压和热变形成型制备高电阻率永磁合金。

所述Nd-Fe-B合金粉末的粒径为微米级，粒径为0.2-8μm，表面CaF₂包覆层的厚度为纳米级，厚度为100-200nm。

所述Nd-Fe-B合金粉末表面CaF₂包覆层的厚度为120-200nm。

电阻率ρ≥1.0mΩcm，最大磁能积(BH)max≥42MGsOe。