[发明专利]重稀土合金、钕铁硼永磁材料、原料和制备方法

说明书

本发明公开了一种重稀土合金、钕铁硼永磁材料、原料和制备方法。该重稀土合金包括以下组分：RH，30～100mas％、且不为100mas％；X，0～20mas％、且不为0；B，0～1.1mas％；Fe和/或Co，15～69mas％，RH包括Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Sc中的一种或多种重稀土元素；X为Ti和/或Zr。本发明的重稀土合金在作为子合金用于制备钕铁硼永磁材料时，实现了重稀土利用率高，使得在钕铁硼永磁材料保持较高剩磁的同时，矫顽力也能得到较大提升。

技术领域

本发明涉及一种重稀土合金、钕铁硼永磁材料、原料和制备方法。

背景技术

由于钕铁硼稀土永磁材料具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，广泛应用于电力电子、通讯、信息、电机、交通运输、办公自动化、医疗器械、军事等领域，并使一些小型、高度集成的高新技术产品的市场应用成为可能，例如硬盘用音圈电机(VCM)，混合动力汽车(HEV)，电动车等。要满足以上市场需求，需要以更低的成本制备出同时具备高剩磁和高矫顽力的钕铁硼磁体；尤其是新能源汽车领域中的永磁电动机由于工作温度较高，要求磁体具有更高的矫顽力。

目前，现有技术中提高钕铁硼永磁体矫顽力的方式主要有以下几种：

1)单合金制备工艺：利用Tb₂Fe₁₄B、Dy₂Fe₁₄B具有较高的磁晶各向异性场(HA)，直接在合金熔炼过程中添加Tb、Dy的纯金属，或者含Tb、Dy的合金以提高钕铁硼磁体的矫顽力，但由于Tb、Dy元素形成的Tb₂Fe₁₄B、Dy₂Fe₁₄B的饱和磁化强度(Ms)大大低于Nd₂Fe₁₄B，会造成磁体的剩磁明显降低，且该工艺Tb、Dy重稀土元素的添加量比较大，原料成本很高。

2)晶界扩散工艺：通过涂覆、溅射、蒸镀等方法，在烧结后的钕铁硼磁体表面附着一层含重稀土元素Dy或Tb的扩散源物质(包括无机稀土化合物、稀土金属或稀土合金)，然后在晶界富钕相熔点以上、磁体烧结温度以下的温度进行高温扩散，使Dy或Tb沿磁体晶界渗入内部，在Nd₂Fe₁₄B主相晶粒表层形成高各向异性场的(Nd，Dy)₂Fe₁₄B或(Nd，Tb)₂Fe₁₄B磁硬层，从而提高磁体的矫顽力。由于Dy、Tb仅分布于主相晶粒的最外延区域，该方法可以大幅减少Dy、Tb重稀土的使用量，同时由于晶粒内扩散深度有限，可以有效抑制磁体剩磁的降低。但该方法对设备要求高、投资大、操作复杂，同时受扩散深度所限，一般要求磁体厚度不超过1cm，无法制备大尺寸磁体。

3)双合金法是一种通过改善磁体的微观组织和磁性相的边界结构来提高矫顽力的方法，此方法用富含重稀土元素的合金作为辅相，主相合金成分接近Nd₂Fe₁₄B化学成分计量比；然后将主辅相混合后经压制、烧结、退火制得磁体。此方法不受永磁体尺寸限制，可以制备出大尺寸高矫顽力的钕铁硼磁体。但由于烧结阶段的温度较高，作为辅相添加的重稀土元素会大量扩散进入主相，造成磁体的剩磁下降；同时重稀土元素大量扩散进入主相对矫顽力的提升价值，小于其分布于晶粒表面改善晶界结构的效果，这将导致重稀土利用率低、矫顽力提升受限。

因此，亟需一种重稀土利用率高，在保持较高剩磁的同时，矫顽力也能得到较大提升的钕铁硼永磁材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中采用双合金法制备R-T-B系永磁材料时，辅相中重稀土元素在烧结过程中向主相过度扩散，导致磁体的剩磁降低、矫顽力提升受限以及重稀土利用率低的缺陷，而提供了一种重稀土利用率高，在保持较高剩磁的同时，矫顽力也能得到较大提升的重稀土合金、钕铁硼永磁材料、原料和制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：