一种双主相烧结永磁材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种双主相烧结永磁材料，其元素成分按质量比为(RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd)x[(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg]y(R1-hTh)1-x-y，所述永磁材料包括RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd和(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg两种主相，其中Rc为Ce、LaCe合金和RM中的一种或多种，其中RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20～32％La、48～58％Ce、4～6％Pr和15～17％Nd。LaCe合金质量组成为：34～36％La、63～65％Ce，由于本发明专利技术的永磁体价格低廉，而且综合永磁性能优异，因此具有非常广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双主相烧结永磁材料及制备方法和应用。
技术介绍
稀土永磁材料(主要为Nd-Fe-B)不仅可以应用于风力发电、电动汽车、核能安全、电子仪表、家电等民用产品，而且也可用于电子通讯、电子干扰与对抗、雷达、航空航天等尖端
，因此受到国内外的广泛关注。但是随着稀土永磁材料的广泛应用，其需求也出现了快速增长，伴随着需求的增长，Nd-Fe-B的价格也在飞涨，给磁性材料生产企业及用户都造成了很大压力。在Nd-Fe-B永磁材料中，含量最高的Fe并不贵，而且自然界中含量颇丰，其主要的原料成本来自制备Nd-Fe-B所需要的稀土元素(主要为Pr、Nd、Tb和Dy，占原料成本的90％以上)。而且由于稀土是共伴生矿，因此对Pr、Nd、Tb、Dy等紧缺资源的需求一方面导致La、Ce、Y等高丰度稀土的大量积压，造成稀土资源的浪费；另一方面从共伴生原生混合稀土金属中提取分离单一的高纯稀土金属工艺复杂，不仅消耗大量的能源与资源，而且严重的增加环境负荷。如果能直接使用共伴生原生混合稀土金属替代经分离的单一Pr、Nd、Tb、Dy等紧缺型稀土金属制备永磁体，那么不仅可以大大减免复杂的稀土提纯过程、减小能源与资源的消耗、降低成本，而且能基本上解决我国稀土资源的平衡利用问题，减轻环境负荷，具有非常重要的应用价值及战略意义。目前，很多以降低成本、无重稀土或少用金属钕的研究已经得到了重视(CN102436892A，CN102800454A，CN102969112A，CN103137314A，CN103035350A)。结合我国稀土资源的特点，以储量最丰富的Ce及LaCe合金或混合稀土(LaCePrNd)替代单一Nd成为目前研究的热点，但是由于La2Fe14B及Ce2Fe14B具有远低于Nd2Fe14B的各向异性场，而且不易成相。因此，在实际生产中，稀土Ce或者La的替代都会造成永磁体性能的下降，特别是当La或者Ce的替代量超过60％，磁体性价比极低，已无实用价值(JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS115,113912(2014))。虽然使用熔融纺丝技术(甩带工艺)能得到性能略高的永磁材料(JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS111,07A718(2012))，但是一方面这种材料磁性能依然非常低，另一方面，这种磁体是一种薄片(形状固定)，不能大范围应用。因此，如何制备高性能的廉价稀土基(主要为La、Ce及包含La，Ce的混合稀土)烧结永磁体仍是目前迫切需要解决的问题。2007年中科三环(CN101471165B)使用双合金的方式制备了具有高矫顽力且剩磁几乎不下降的永磁体，让人们看到了双合金的优势。2012年钢铁研究总院(CN102800454A，CN103187133A，CN103714939A)又分别公布了双主相或多主相磁体及其制造方法，并预言通过以上制备方法能够制备综合性能优异的永磁体。通常而言，双(多)主相磁体综合性能之所以高于单主相磁体，除了其表现出的“混合”效应外，磁体之间的耦合是一个重要的原因，因此使用高丰度稀土(Ce)或混合稀土部分替代Nd等制备的单主相磁体性能并不高，不能实现1+1＞2的效果。而使用双主相磁体虽然能得到性能的提高(CN102800454A)，但是提升效果仍然不明显。目前使用高丰度稀土或混合稀土制备的双主相磁体中，都是需要通过添加别的稀土元素将高丰度稀土或混合稀土先制备成单主相磁体，然后再和另一主相制备成双主相磁体，而没有直接使用La、Ce、LaCe合金或混合稀土(MM)铁硼磁体作为其中之一的主相。虽然这种方法有利于磁体制备过程的实现(可以不用新的制备过程，直接沿用单主相的制备方法)，但是却在一定程度上降低了这种双主相磁体的耦合优势，不利于磁体综合性能的提升及稀土资源的有效利用。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术提供一种低成本的双主相耦合烧结磁体及其制备方法，这种永磁材料以高丰度稀土Ce、LaCe合金及共伴生原生混合稀土金属RM为原料制备永磁体，不仅价格低廉，有利于环境保护及稀土资源的平衡利用，而且由于其中一种主相只含有高丰度稀土，有利于高丰度稀土的有效利用，提高双主相磁体的耦合优势及磁体综合磁性能的提高。为了实现上述目的，本专利技术还提供了这种双主相磁体特殊的制备工艺，这种制备工艺有利用双主相磁体性能的进一步提高。为了便于描述，对以下名称或术语进行定义及说明：1、配制原材料：使用抛丸、打磨的方式去除原材料表面的氧化层，并按比例称取原材料。2、制备速凝片：将按比例称好的原材料混合后，放入ZGSN-0.003型真空感应速凝炉内的坩埚，在氩气保护下加热到所有原材料融化，然后降温使其保持在1200～1600℃，最后将溶液浇铸到线速度为1～5米/秒的水冷铜辊上，制备成厚度为0.1～0.5mm的速凝片。3、氢破碎：将速凝片放入氢破炉内，先抽真空到5Pa以下，然后充入约0.2Mpa的H2，随时补充H2，使H2压力基本保持在0.2Mpa的压强下，在室温下吸氢1～2小时，然后抽真空到5Pa以下，在200～600℃脱氢1～2小时，得到氢破粉。4、气流磨：将待磨原材料(一般为氢破粉)放入QLM-100T型气流磨机，在氧含量小于0.1ppm的含量下，进行气流磨，通过调节风选轮速度得到平均粒度为1～5μm的气流磨粉。为了实现专利技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种双主相烧结永磁材料，其元素成分按质量比为(RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd)x[(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg]y(R1-hTh)1-x-y，所述永磁材料包括RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd和(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg两种主相，其中Rc为Ce、LaCe合金和RM中的一种或多种，其中RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20～32％La、48～58％Ce、4～6％Pr和15～17％Nd；M为Mn、Co、Ni、Ti、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Ge和Si中的一种或多种；R为Ce、LaCe合金、RM、Pr和Nd中的一种或多种，T为Zn、Al、Ga、Sn、Ge和In中的一种或多种，且26≤a≤32，0≤b≤4，0.1≤c≤5，0.9≤d≤1.2，0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.9，0≤z≤1，28≤e≤31，0≤f≤5，0.9≤g≤1.1，0.5≤h≤1，且0.9≤x+y≤1。根据本专利技术提供的永磁材料，其中，所述永磁材料包含两种2:14:1主相，其中一种主相中的稀土元素只含有Ce、LaCe合金和RM中的一种或多种，而另一种主相中的稀土元素只包含Pr和/或Nd。在专利技术的永磁材料中，RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd主相中包含Zr元素，而(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg主相中不包含Zr。在现有技术中，La、Ce及混合稀土(MM)都是和其他稀土元素混合使用来做为其中之一的主相。而在本专利技术中，一种主相不仅只含高丰度稀土Rc(Ce、LaCe合金及RM中的一种或多种)，而且Zr是必须加入的元素，以稳定相结构。所述LaCe合金为金属镧(La)和金属铈(Ce)构成的混合稀土，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双主相烧结永磁材料，其元素成分按质量比为(RcaFe100‑a‑b‑c‑dMbZrcBd)x[(Pr1‑zNdz)eFe100‑e‑f‑gMfBg]y(R1‑hTh)1‑x‑y，所述永磁材料包括RcaFe100‑a‑b‑c‑dMbZrcBd和(Pr1‑zNdz)eFe100‑e‑f‑gMfBg两种主相，其中Rc为Ce、LaCe合金和RM中的一种或多种，其中RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20～32％La、48～58％Ce、4～6％Pr和15～17％Nd，M为Mn、Co、Ni、Ti、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Ge和Si中的一种或多种；R为Ce、LaCe合金、RM、Pr和Nd中的一种或多种，T为Zn、Al、Ga、Sn、Ge和In中的一种或多种，且26≤a≤32，0≤b≤4，0.1≤c≤5，0.9≤d≤1.2，0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.9，0≤z≤1，28≤e≤31，0≤f≤5，0.9≤g≤1.1，0.5≤h≤1，且0.9≤x+y≤1。

【技术特征摘要】
1.一种双主相烧结永磁材料，其元素成分按质量比为(RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd)x[(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg]y(R1-hTh)1-x-y，所述永磁材料包括RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd和(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg两种主相，其中Rc为Ce、LaCe合金和RM中的一种或多种，其中RM为共伴生原生混合稀土金属，其质量组成包括：20～32％La、48～58％Ce、4～6％Pr和15～17％Nd，M为Mn、Co、Ni、Ti、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Ge和Si中的一种或多种；R为Ce、LaCe合金、RM、Pr和Nd中的一种或多种，T为Zn、Al、Ga、Sn、Ge和In中的一种或多种，且26≤a≤32，0≤b≤4，0.1≤c≤5，0.9≤d≤1.2，0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.9，0≤z≤1，28≤e≤31，0≤f≤5，0.9≤g≤1.1，0.5≤h≤1，且0.9≤x+y≤1。2.根据权利要求1所述的双主相烧结永磁材料，其中，RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd：(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg：R1-hTh的质量比为10～80:20～90:0～6。3.根据权利要求1或2所述的双主相烧结永磁材料，其中，RcaFe100-a-b-c-dMbZrcBd和(Pr1-zNdz)eFe100-e-f-gMfBg两种主相的晶粒大小比为0.5～1。4.根据权利要求1所述的双主相烧结永磁材料，其中，Rc优选为Ce或RM。5.根据权利要求1所述的双主相烧结永磁材料，其具体为：(RM32Fe63Zr3Al0.9B1.1)30((Pr0.4Nd0.6)30Fe67Al2B1)70。(Ce28Fe67Zr3Al1B1)29(Pr15Nd14Fe68Si1Cu1B1)68(RM40Ga40Zn20)3。(RM28Fe67Zr3Al1B1)40(Pr15Nd14Fe68Mn1Co1B1)56(Ga90Sn10)6。(Ce15RM18Fe67Zr3Si1B1)78(Pr18Nd14Fe68Ti1Co1B1)18(Pr30Ga50Al20)4。6.权利要求1至5中任一项所述双主相烧结永磁材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：左文亮，沈保根，赵同云，孙继荣，胡凤霞，闫阿儒，陈仁杰，郭帅，陈岭，商荣翔，陈侃，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11