本发明专利技术涉及包含具有提高的磁特性的MnBi的各向异性复合烧结磁体和用于制备其的常压烧结方法。根据本发明专利技术的包含MnBi的各向异性复合烧结磁体可以实现优异的磁特性，因此可以代替在相关领域中的稀土粘结磁体，并且能够实现连续过程，这是因为通过常压烧结方法制备该磁体，并且原样使用用于相关领域中的永磁体过程的烧结方法，使得各向异性复合烧结磁体是经济的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含MnBi的各向异性复合烧结磁体和用于制备其的常压烧结方法。
技术介绍
钕磁体为包含钕(Nd)、铁氧化物(Fe)和硼(B)作为主成分的成型烧结制品，并且展示优异的磁特性。对于这些高性能钕(Nd)基块状磁体的需求正急剧增加，但稀土元素资源供需不平衡的问题已经成为提供新一代工业所需的高性能马达的大障碍。铁氧体磁体具有稳定的磁特性并且是当不需要具有强磁力的磁体时使用的便宜的磁体，并且通常显示黑色。铁氧体磁体已经用于各种用途如D.C马达、指南针、电话、转速计、扬声器、速度计、电视机、簧片开关和钟机芯，并且在轻质和低价方面是有利的，但是具有如下问题：铁氧体磁体不能展示能代替昂贵的钕(Nd)基块状磁体的优异磁特性。因此，存在开发能代替稀土磁体的新型高性能磁性材料的需求。MnBi是无稀土材料永磁体，并且具有如下特性：在150℃的温度下具有比Nd2Fe14B永磁体更大的矫顽力，因为矫顽力在-123℃～277℃的温度范围内具有正温度系数。因此，MnBi是适合应用于高温下(100℃～200℃)驱动的马达的材料。当在显示磁性能指标的(BH)最大值方面与其它磁体相比时，MnBi在性能方面好于本领域中的铁氧体永磁体，并且可以实现等于或大于稀土Nd2Fe14B粘结磁体的性能的性能，因此是能够代替这些磁体的材料。同时，烧结为旨在通过在等于或小于主成分金属元素的熔点的温度下加热压缩或未压缩的粉末成型体以使得通过在最初仅通过弱结合力维持的成型体中的粉末中的原子之间的足够的主要结合力的作用形成结合，来获得粉末成型体所需的机械和物理性质的热处理。也就是说，烧结是指粉末粒子经历热活化过程变成块的过程。烧结的驱动力是热力学地降低整个体系的表面能。与块不同，因为在界面处存在过剩能量，所以烧结期间的表面能在其中粒子致密化和粗化的过程中降低。烧结过程参数为温度、时间、气氛、烧结压力等。粒子被烧结的过程通常经历如下步骤：粒子彼此团聚以形成颈的初始结合步骤，进行孔道的阻塞和孔的球化、收缩和终止的致密化步骤，随后的孔的粗化步骤等。烧结成型体的方法可以主要分类为大气(常压)烧结法；或加压烧结法。热压烧结、热等静压烧结等属于加压烧结法。在这些烧结方法中，加压烧结具有如下优点：通过使样品中的残留孔的量最小化可以获得接近于几乎100％的致密化，由于在初始阶段中的烧结期间的加压而使机械加工性能优异，并且可以制备致密的复合材料，但是生产成本相应地增加并且加压烧结不能被应用于连续过程，使得加压烧结难以被商业化。在本说明书中，引用了多个文献，并且表明了其引用。通过引用将各个所引文献的公开内容以其整体并入本文中，从而更明显地描述本专利技术所属于的
的水平和本专利技术的内容。
技术实现思路
在相关领域中的MnBi永磁体具有如下问题：磁体具有比稀土永磁体相对更低的饱和磁化强度值(理论上～80emu/g)。因此，当将MnBi和稀土硬磁性相如SmFeN或NdFeB制备成复合烧结磁体时，可以提高低的饱和磁化强度值。另外，通过将对于矫顽力具有正温度系数的MnBi和对于矫顽力具有负温度系数的两个硬磁性相复合，可以确保温度稳定性。另外，稀土硬磁性相如SmFeN具有如下缺点：因为该相在高温(～600℃以上)下分解的问题，稀土硬磁性相不能被用作烧结磁体。本专利技术人已经发现在包含MnBi和稀土硬磁性相的复合磁体的制备中，如果通过快速凝固工艺(RSP)制备MnBi带以形成MnBi微晶相，则变得可以与稀土硬磁性相烧结在一起，所述稀土硬磁性相在300℃以下通常难以烧结，从而通过MnBi粉末和稀土硬磁性相粉末的复合可以制备各向异性烧结磁体；并且发现这种制备的各向异性烧结磁体会有优异的磁特性。此外，本专利技术人已成功地提供了通过使用经济的大气(常压)烧结方法来制备MnBi/稀土硬磁性相的各向异性复合烧结磁体的技术，以解决因为成本的增加和向连续过程施加压力的困难而难以实际使用的加压烧结法的问题。因此，本专利技术的目的是提供包含MnBi相粒子和稀土硬磁性相粒子的各向异性复合烧结磁体。本专利技术的另一个目的是提供通过常压烧结方法制备包含MnBi相粒子和稀土硬磁性相粒子的各向异性复合烧结磁体的方法。本专利技术的其它目的和优点将从本专利技术的以下详细说明书、权利要求和附图更显而易见。为实现根据本专利技术的目的的这些和其它优点，如在本文中实施和广泛说明的，提供了包含MnBi相粒子和稀土硬磁性相粒子的各向异性复合烧结磁体，所述各向异性复合烧结磁体在粒子间的界面中包含残碳。在本专利技术的各向异性复合烧结磁体中，可以控制MnBi相和稀土硬磁性相的含量，从而调整矫顽力的强度和磁化强度值的大小，特别地，这是一种在通过单轴磁场成型和烧结过程制造具有单轴各向异性的高性能磁体方面有利的方法。残碳是指当样品被蒸发和热分解时形成的碳化残留物。在本专利技术的复合烧结磁体中的粒子间的界面中可以检测到残碳，因为在将MnBi相粉末与稀土硬磁性相粉末混合的过程中使用的润滑剂成分残留在粒子间的界面处。在本专利技术的各向异性复合烧结磁体中包含的MnBi相粒子的组成可以是当MnBi由MnxBi100-x表示时X为50～55的组成，并且可以具有如下优选的组成：Mn50Bi50、Mn51Bi49、Mn52Bi48、Mn53Bi47、Mn54Bi46和Mn55Bi45。在本专利技术的各向异性复合烧结磁体中包含的稀土硬磁性相可以由-CO、R-Fe-B或R-Fe-N(此处，R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的稀土元素)表示，且可以优选为SmFeN、NdFeB或SmCo。在一个示例性实施方式中，本专利技术的磁体可以以55重量％～99重量％的量包含作为无稀土硬磁性相的MnBi，并且可以以1重量％～45重量％的量包含稀土硬磁性相。如果稀土硬磁性相的含量超过45重量％，则存在难以进行烧结的缺点。在一个优选的示例性实施方式中，当将SmFeN用作稀土硬磁性相时，所述含量可以为5重量％～40重量％。如上所述本专利技术的包含MnBi的各向异性复合烧结磁体可以广泛地用于：冰箱和空调压缩机用马达，洗衣机驱动马达，移动手持振动马达，扬声器，音圈马达，通过线型马达确定计算机的硬盘磁头的位置，相机的变焦镜头、可变光圈和快门，微加工系统的执行器，汽车电气部分如双离合变速器(DCT)、防抱死制动系统(ABS)、电动助力转向(EPS)马达和燃油泵等。本专利技术的另一个方面提供用于制备包含MnBi的各向异性复合烧结磁体的常压烧结方法，所述方法包括：(a)通过快速凝固工艺(RSP)制备MnBi基带；(b)对制备的非磁性相MnBi基带进行热处理以将其转化为磁性相MnBi基带；(c)粉碎制备的磁性相带以制备MnBi硬磁性相粉末；(d)在润滑剂的存在下将MnBi硬磁性相粉末与稀土硬磁性相粉末混合；(e)在向所述混合物施加外部磁场和压力的同时对混合物进行磁场成型；以及(f)对成型制品进行常压烧结工艺。(a)通过快速凝固工艺(RSP)制备MnBi带的过程快速凝固工艺(RSP)为从1984年起已经广泛使用的过程，并且是指如下过程：在从高温下的液态到常温或环境温度下的固态的过渡期期间，通过包含过热和潜热的热能的快速提取形成固化的微结构。已经开发和使用了多种快速凝固工本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种各向异性复合烧结磁体，其包含MnBi相粒子和稀土硬磁性相粒子，其中所述粒子间的界面包含残碳。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 KR 10-2015-00553891.一种各向异性复合烧结磁体，其包含MnBi相粒子和稀土硬磁性相粒子，其中所述粒子间的界面包含残碳。2.根据权利要求1所述的烧结磁体，其中所述MnBi相由MnxBi100-x表示，其中X为50～55。3.根据权利要求1所述的烧结磁体，其中所述稀土硬磁性相由R-Co、R-Fe-B或R-Fe-N表示(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的稀土元素)。4.根据权利要求1所述的烧结磁体，其中所述稀土硬磁性相为SmFeN、NdFeB或SmCo。5.根据权利要求1所述的烧结磁体，其中所述烧结磁体包含55重量％～99重量％的所述MnBi相和1重量％～45重量％的所述稀土硬磁性相。6.一种包含权利要求1的烧结磁体的制品，其中所述制品选自：用于冰箱或空调压缩机的马达、洗衣机驱动马达、移动手持振动马达、扬声器、音圈马达、线型马达、相机变焦镜头、相机的可变光圈、相机的快门、微加工系统的执行器、双离合变速器(DCT)、防抱死制动系统(ABS)、电动助力转向(EPS)马达和燃油泵。7.一种用于制备包含MnBi的各向异性复合烧结磁体的常压烧结方法，所述方法包括：(a)通过快速凝固工艺(RSP)制备非磁性相MnB...
【专利技术属性】
技术研发人员：金真培，边良禹，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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