[发明专利]一种廉价的稀土铁硼永磁体

说明书

本发明属于一种稀土永磁材料，涉及材料的成份及生产工艺。

RFeB永磁体具有无Co、廉价和磁性能高等特点，但是和其他商品磁体相比，其温度系数大，居里温度低，通常的使用温度低于100℃，这就限制了它在很多重要领域中的应用，例如电机、汽车启动器、磁力传动器、石油脱蜡器、节油器等。在这些应用领域，不仅要求磁性能好，而且还要求使用温度在150℃以上。为了解决RFeB永磁体的高温使用问题，许多人在RFeB合金中添加Dy、Co、Nd、Si、Al、Gd等元素，例如国际磁学会刊1986年第5期上刊载的“RFeB烧结磁体的微观结构”，提出了一种NdDyFeCoB永磁体，其成份中添加7.4%的Dy，4.5%的Co，虽然使用温度提高了，但磁体成本却增加了2.5倍。

本发明的目的在于提出一种不含价格昂贵的Co及重稀土元素，可在180°～200℃使用的廉价的NdFeB永磁体。

发明人采取在RFeB磁体中添加廉价的3d过渡族元素Cr，以及其他元素Al、Si等代替部份Fe，以提高矫顽力和使用温度，同时保持低廉的成本。

本发明设计的磁体成份为：R    32～33%，B    1.2～1.3%，Cr    0.5～2%，Al    0.4～1.6%，Si    0.5%，余量为Fe。

试验表明，在RFeB合金中，只能允许有限量的Cr取代Fe，当Cr含量大于3%时，合金中出现了弱磁性相，不宜用作高能积永磁体，当Cr含量低于0.5%时，磁体的矫顽力下降，使用温度降低。

Al的加入，使磁体的矫顽力明显上升，未经后烧热处理的磁体，其矫顽力jHC已达到960kB/m（12KOe），并随着后烧热处理温度的降低而上升，在500～600℃形成最大值。对低Al（0.6%）和高B（1.3%）的磁体，后烧热处理对jHC有十分显著的效果，当热处理温度为550℃时，jHC急剧上升，形成一个最大值。B含量大于1.3%时，获得最大矫顽力的温度均在500～600℃之间。

本发明的生产工艺采用粉末冶金工艺。所用原料的纯度为99%。原材料经清洗，按比例投入真空感应炉或真空电弧炉中，在氩气气氛保护下熔炼，水冷铜模浇铸，在甲苯保护下球磨至3～5um，干燥后在800kA/m的磁场下压制成形，压力方向和取向方向垂直。毛胚在氩气保护下烧结，烧结温度为1080℃～1100℃，烧结时间为1小时，出炉冷却至室温。烧结后的磁体进行如下热处理：磁体在氩气气氛中1000℃后烧1小时，快冷至室温，然后于550°±20℃保温1小时，快冷至室温。

上述磁体按需要进行机加工及充磁后，提供使用。

本发明设计的磁体，其中稀土元素可以是Nd、Pr或其他单一稀土。

采用本发明的成份和处理工艺，磁体的磁能积大于200KJ/m（25MGOe），矫顽力大于1120KA/m（14KOe）剩磁1.0～1.1T（10～11KG），在180℃空气中露置，不可逆损失小于5%，在200℃空气中露置，不可逆损失小于12%，第二次热循环从20°～200℃，不可逆损失小于1%，磁体的成本与不添加任何元素的NdFeB相近，与已有的高使用温度NdFeB相比，成本降低50%。

实施例：

合金组份按表1所示配比，在真空感应炉内氩气气氛中熔炼，水冷铜坩埚浇铸，在甲苯保护下粉碎至3～5μm，真空干燥后用800kA/m的磁场取向，横向压制成型，于1080°～1100℃在氩气气氛中烧结1小时，出炉快冷至室温，然后于550°±20℃的温度下处理1小时，快冷至室温。从产品磁体上切割出Φ7.5×10的园柱样品，进行磁性能和温度特性测量，磁体的磁性能如表2所示。

上述磁体用于复印机驱动电机。