[发明专利]高铁含量高性能SmCo磁体

说明书

技术领域

本发明公开了一种钐钴永磁体，特别是一种高铁含量高性能SmCo磁体，尤其是高铁含量高性能2:17型SmCo磁体。

背景技术

近年来，功能材料的不断发展有力地促进了人类社会的社会进步，永磁材料是功能材料中的一种，由于其具有能量转化功能和各种磁物理效应，目前已经广泛用于当今信息社会。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。稀土永磁材料按成分可主要分为：1.稀土钴永磁材料，包括稀土钴(1-5型)永磁材料SmCo5和稀土钴(2-17型)永磁材料Sm2Co17两大类；2.稀土钕永磁材料，NdFeB永磁材料；3.稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C系)永磁材料。

钐钴永磁体出现于20世纪60年代，依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17，分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料，其具有较高的磁能积和可靠的矫顽力，虽然由于其原料是储量稀少的钐和战略金属钴，原料稀缺、价格昂贵而使其发展受到限制，随着钕铁硼材料的发展，其应用领域逐渐减少，但由于钐钴永磁体在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比，钐钴更适合工作在高温环境中，因此在军工技术等高温严苛环境中仍然应用广泛。

钐钴磁体的磁性能与磁粉的组织和粒度密切相关。对于各向异性永磁体来说，磁体中的磁晶都按照易磁化轴的方向排列，磁体的各向异性强，磁性能好；另外永磁合金由于晶粒的尺寸效应具有较高的矫顽力，制备晶粒尺寸较小的永磁合金，从而提高矫顽力也是钐钴永磁材料的发展方向之一，对于硬磁材料来说，得到高剩余磁化强度的重要条件是磁晶的各向异性强。

Sm2Co17磁体具有30MGOe(240kJ/m3)的最大磁能积，其机加工难度很大，其含钴比率比SmCo5更低，原材料成本更低；Sm2Co17磁体具有优良的耐腐蚀性和磁性能高温稳定性，其它稀土永磁比较，其Br可逆温度系数最低，典型值为-0.03％/℃。主要应用在伺服马达、水泵连接器和传感器；特别是用在磁体工作温度高，高温高湿或其它的高腐蚀的环境里。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体，主要目的在于现有的技术与工艺的基础上，引入速凝、氢破、气流磨等先进的制备工艺，实现钐钴磁体成分和微观组织结构的精细化调控，提升钐钴磁体的磁性能；解决新技术和现有钐钴磁体工业生产的兼容性问题，基于钐钴磁体工业化制备技术的跃升，完成高磁能积、高剩磁、高耐温性钐钴磁钢的批量、稳定化生产，实现电动汽车驱动电机的有效应用。

本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体，SmCo磁体中具有Sm(Co_balFe_0.3Cu_0.043Zr_0.03)_z固溶态磁体，其中，z取值范围为7.60-8.06(优选z取值为以下任一：7.60,7.84,8.06)；

固溶态磁体中具有Sm₂O3(这是在磁体制备过程中氧的引入所造成的)。

本发明方案通过调控Sm含量来抑制高铁含量磁体固溶后产生的杂相，最终获得了较为均匀一致的胞状结构，提高了磁体的磁性能。

本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体的一种改进，(当z取值为7.60时)固溶态磁体中包括有结晶A和结晶B，其中结晶B离散分布于结晶A中(结晶B占固溶态磁体总体积的5-12％)。EDS表征结果表明，结晶A区域中的Sm含量比结晶B区域高，而结晶A区域中Fe含量比结晶B区域略低。

本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体的一种改进，结晶A的元素组成包括(wt％)：Sm26.5％；Co46.3％；Fe21.0％；Cu3.4％；Zr2.8％。

本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体的一种改进，结晶B的元素组成包括(wt％)：Sm23.4％；Co47.4％；Fe22.8％；Cu3.5％；Zr2.9％。

本发明公开的高铁含量高性能SmCo磁体的一种改进，结晶A为TbCu₇型结构的1:7H相，其晶带轴为[1-1-1]方向。