一种钕铁硼磁性材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钕铁硼磁性材料及其制备方法，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。本发明专利技术提供的钕铁硼磁性材料，通过改善钕铁硼的显微组织，提高其电阻率，从而可有效降低钕铁硼磁性材料在电机环境中产生的涡流损耗，提高电机效率、降低电机发热。本发明专利技术提供的所述钕铁硼磁性材料的制备方法，工艺简单，易于实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于稀土永磁材料
，尤其涉及一种钕铁硼磁性材料及其制备方 法。
技术介绍
1983年，日本住友金属公司首次专利技术了钕铁硼永磁材料，其是当今综合磁性能最 高的永磁材料，目前已广泛应用于风电发、电动机、电声、IT、医疗等行业。自问世以来，钕 铁硼永磁材料由于具有高磁能积、相对低廉的价格和充足的资源储备等优点，特别是钕铁 硼具有很高的性能价格比，因此成为制造效能高、体积小、质量轻的磁性功能器件的理想材 料，对许多应用领域产生革命性的影响。 但由于钕铁硼永磁材料的自身特性，其电阻率P很低，仅为1. 4?1.6 μ Ω ·πι，在 永磁电机环境中受交变磁场作用，钕铁硼磁钢内部会产生涡流，导致磁钢温度上升，造成能 耗损失、磁钢磁性能降低、电弧导致磁钢烧蚀等各种不良。目前现有技术中为降低磁钢的涡 流损耗，一般主要是通过在磁钢表面加绝缘涂层或减小磁钢规格入手，从而减小电机运行 时产生涡流造成的损害。但由于钕铁硼材料本身的电阻率低，在电机大功率、高频环境使用 钕铁硼磁钢内部仍会产生较大涡流损耗；而涡流最终会以热量形式耗散掉，造成电机整体 温度升高、效率降低，极端情况还会引起磁钢磁性能较大损失造成电机失效。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中存在的钕铁硼磁磁钢内部容易产生涡流导致能耗损失、 磁性能降低的技术问题。 本专利技术提供了一种钕铁硼磁性材料，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和 分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种 或多种。 本专利技术还提供了所述钕铁硼磁性材料的制备方法，包括以下步骤：在密闭空间中 将钕铁硼磁钢本体与非金属源接触，然后在20(T60(TC下进行热处理0. 5~10h，冷却后得到 所述钕铁硼磁性材料；所述非金属源在热处理条件下能释放出活性非金属原子并扩散进入 钕铁硼磁钢本体中，所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。 本专利技术提供的钕铁硼磁性材料，通过改善钕铁硼的显微组织，提高其电阻率，从而 可有效降低钕铁硼磁性材料在电机环境中产生的涡流损耗，保提高电机效率、降低电机发 热。本专利技术提供的所述钕铁硼磁性材料的制备方法，工艺简单，易于实施。 【具体实施方式】 本专利技术提供了一种钕铁硼磁性材料，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和 分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种 或多种。 专利技术人发现，交变磁场中磁钢本体所受到涡流大小与其电阻率P呈反比，在其他 条件不变情况下，电阻率越大、磁钢内部涡流越小。因此，本专利技术提供的钕铁硼磁性材料，通 过改善钕铁硼的显微组织，提高其电阻率，从而可有效降低钕铁硼磁性材料在电机环境中 广生的润流损耗，提1?电机效率、降低电机发热。 具体地，本专利技术中，所述非金属原子分布于钕铁硼磁钢本体的晶界处，从而改善钕 铁硼磁钢本体的显微组织。专利技术人通过理论分析，认为：所述非金属原子以单质形式或与钕 铁硼磁钢本体中的稀土元素以化合物形式存在。 本专利技术中，分布于钕铁硼磁钢本体内的非金属原子的含量无需过高，否则非金属 元素与钕铁硼易形成另相导致磁性能降低，严重则导致钕铁硼主相分解丧失磁性能。优选 情况下，以钕铁硼磁性材料的总质量为基准，所述非金属原子的含量为0. 5wt%以下，优选 为0. 001-0. 2wt%。本专利技术中，对于分布于钕铁硼磁钢本体内的非金属原子的含量的测试方 法可通过EDS进行，但不局限于此。 本专利技术中，对于钕铁硼磁钢本体没有特殊要求，其可为现有技术中常见组成的各 种钕铁硼磁钢。对于钕铁硼磁钢本体中的稀土元素，一般为Nd,也可为现有技术中公知的各 种可用于完全替代或部分替代Nd的元素，例如可以为？1*、!1〇、07、113、6&，但不局限于此。作 为本专利技术的一种优选实施方式，所述钕铁硼磁钢本体的组成通式为：ReaFeaciciI1^BbMM其中 9at% 彡a彡 18at%，5at% 彡b彡 8at%，0 彡c彡 15at%;RE选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Ga中的 至少一种，M选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti中的至少一种。专利技术人发现，采用该 优选组成的钕铁硼磁钢本体，最终得到的钕铁硼磁性材料的磁性能更加优异。 本专利技术中，对于所述钕铁硼磁钢本体，可直接商购，也可通过自己制备。其中，商 购的钕铁硼磁钢本体可以选用45SH牌号磁钢或者40UH牌号磁钢，但不局限于此。本专利技术 中，所述钕铁硼磁钢本体也可以通过如下制备方法制备得到：按照钕铁硼磁钢本体的组成 通式配比将各原料进行熔炼，得到铸锭或速凝薄片，然后对铸锭或速凝薄片依次进行破碎、 制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛中进行烧结和回火，得到所述钕铁硼 磁钢本体。其中破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型的步骤均为本领域技术人员所熟知，本 专利技术中不再赘述。 本专利技术中，为进一步降低钕铁硼磁钢本体的涡流损耗，作为本专利技术的一种优选实 施方式，所述钕铁硼磁性材料还包括包覆于钕铁硼磁钢本体表面的绝缘涂层。其中，所述绝 缘涂层可以为本领域技术人员熟知的环氧、派瑞林、铁氟龙等绝缘涂层。 本专利技术还提供了所述钕铁硼磁性材料的制备方法，包括以下步骤：在密闭空间中 将钕铁硼磁钢本体与非金属源接触，然后在20(T60(TC下进行热处理0. 5~10h，冷却后得到 所述钕铁硼磁性材料；所述非金属源在热处理条件下能释放出活性非金属原子并扩散进入 钕铁硼磁钢本体中，所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。 对于钕铁硼磁钢本体的来源，如前所述，其可直接采用商购产品，也可通过自己制 备。本专利技术提供的制备方法，其主要改进即在于如何实施非金属原子对常规钕铁硼磁钢的 掺杂，从而保证能有效提高钕铁硼材料的电阻率。具体地，本专利技术中，通过先将钕铁硼磁钢 本体与非金属源在密闭空间内接触，然后通过热处理使非金属源释放出活性非金属原子， 密闭空间内的活性非金属原子会渗入钕铁硼磁钢本体的内部，并在其晶界处以单质形式存 在，或者与晶界处的稀土元素(例如制、？1*、!1〇、〇7、113、6 &，但不局限于此）原子形成化合物。 本专利技术提供的所述钕铁硼磁性材料的制备方法，工艺简单，易于实施。 因此，本专利技术中，只需要非金属源能在热处理条件下能释放出活性非金属原子并 渗入钕铁硼磁钢本体的晶界处即可，对于具体所采用的非金属源为何种形态没有特殊限 定。因此，本专利技术中，所述非金属源可以为气体源、固体源、液体源中的一种或多种。 优选情况下，其中所述气体源可以选自甲烷、乙烷、氨气或尿素蒸汽中的一种或多 种。所述固体源可以选自木炭、活性炭、碳化硼、非晶态硼粉、硼砂、硅铁粉、硫氰酸钾、硫氰 酸钠中的一种或多种。而所述液体源可以选自煤油、苯、酒精、丙酮、四氯化硅中的一种或多 种。 具体地，当所述非金属源为气体源时，在密闭空间中将钕铁硼磁钢本体与非金属 源接触的步骤为：先将钕铁硼磁钢本体放置于密闭空间内，然后将密闭空间内抽真空，最后 充入气体源。此时，即可对密闭空间内进行热处理，处于密闭空间内的气体源释放出活性 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1. 一种钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和分 布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或 多种。2. 根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，以钕铁硼磁性材料的总质量 为基准，所述非金属原子的含量为〇. 5wt%以下。3. 根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，以钕铁硼磁性材料的总质量 为基准，所述非金属原子的含量为〇. 001-0. 2wt%。4. 根据权利要求1-3任一项所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述钕铁硼磁钢本 体的组成通式为：ReaFe(1Q(l_a_b_ e)BbM。，其中 9at% 彡 a 彡 18at%，5at% 彡 b 彡 8at%，0 彡 c 彡 15 at% ;RE 选自 Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Ga 中的至少一种，M 选自 Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、 Ti中的至少一种。5. 根据权利要求4所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述钕铁硼磁钢本体的制备 方法为：按照钕铁硼磁钢本体的组成通式配比将各原料进行熔炼，得到铸锭或速凝薄片，然 后对铸锭或速凝薄片依次进行破碎、制粉、混料、磁场取向压制成型、并在真空或惰性气氛 中进行烧结和回火，得到所述钕铁硼磁钢本体。6. 根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述钕铁硼磁性材料还包括 包覆于钕铁硼磁钢本体表面的绝缘涂层。7. -种权利要求1所述的钕铁硼磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在 密闭空间中将钕铁硼磁钢本体与非金属源接触，然后在20(T60(TC下进行热处理0. 5~10h， 冷却后得到所述钕铁硼磁性材料；所述非金属源在热处理条件下能释放出活性非金属原子 并扩散进入钕铁硼磁钢本体中，所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述非金属源为气体源、固体源、液 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张素荣，金启明，吴波，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44