一种稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)分别提供主合金磁粉以及辅合金粉，其中所述主合金磁粉的化学式为[(PrrNd1‑r)xMM1‑x)]aTmbBcFe1‑a‑b‑c，MM为高丰度稀土La、Ce中的至少一种，Tm为Fe、Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种，所述辅合金粉的化学式为Cey(FedM1‑d)1‑y，y、d为对应元素的质量百分含量，M为Cu、Al、Ga、Co、Ni中的一种或几种；(2)将所述主合金磁粉与所述辅合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～5％；(3)将所述混合磁粉依次进行取向成型、烧结以及回火处理，得到稀土永磁材料。本发明专利技术还提供一种采用上述制备方法得到的稀土永磁材料。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土永磁材料及其制备方法
本专利技术涉及一种稀土永磁材料及其制备方法。
技术介绍
稀土永磁材料是以稀土金属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。钕铁硼永磁材料(也称NdFeB永磁材料)具有优异的磁特性，已广泛应用于社会生产、生活以及国防与航天等领域，成为支撑社会进步的重要功能材料。在NdFeB永磁材料中，稀土Nd的成本占到原材料成本的90％以上。随着工业的发展与社会的进步，Nd-Fe-B永磁材料的使用量逐年增加，生产成本也越来越高。而且，在Nd-Fe-B永磁材料中经常添加的稀土元素有镨(Pr)、镝(Dy)、铽(Tb)，但是，这些稀土金属特别是重稀土在稀土资源中所占比例少，资源缺乏，价格昂贵。因此，很多无重稀土或少用重稀土以降低成本的研究已经成为当前领域的研究重点。在稀土矿的开采过程中，原生稀土矿经过化学处理得到混合稀土金属(MischMetal)，混合稀土经过萃取分离出镧(La)、铈(Ce)与含铈的镨(Pr)、钕(Nd)富集物，再经过萃取分离得到Pr和Nd。在Pr、Nd金属提炼的同时，这些镧(La)、铈(Ce)金属也同时被提炼，产量很高，然而其价格却远低于镨、钕等金属。而镨钕合金的大量应用导致镧、铈等金属的大量积压。目前对于高丰度稀土制备烧结永磁体的利用，主要还是集中在工艺摸索的阶段。比如在中国公开的专利申请CN1035737A中，采用直接熔炼的方式将La、Ce部分取代Nd，得到了一种廉价的Nd-La,Ce-Fe-B磁体，但磁体性能恶化明显。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种成本较低且磁性能较好的稀土永磁材料及其制备方法。本专利技术提供一种稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)分别提供主合金磁粉以及辅合金粉，其中所述主合金磁粉的化学式为[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c，r、x、a、b、c为对应元素的质量百分含量，且0≤r≤1，0≤x≤1，28≤a≤33，0≤b≤5，0.85≤c≤1.5，MM为高丰度稀土La、Ce中的至少一种，Tm为Fe、Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种，所述辅合金粉的化学式为Cey(FedM1-d)1-y，y、d为对应元素的质量百分含量，且0.5≤y≤1，0≤d≤1，其中M为Cu、Al、Ga、Co、Ni中的一种或几种；(2)将所述主合金磁粉与所述辅合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～5％；(3)将所述混合磁粉依次进行取向成型、烧结以及回火处理，得到稀土永磁材料。其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～3％。其中，在步骤(1)中所述主合金磁粉的制备方法如下：首先，按照[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c的配比配置原料，并放入速凝炉内熔炼主合金，得到主合金速凝片，其中所述熔炼过程在惰性气氛下进行，熔炼温度为1300℃～1450℃，熔炼时铜辊转速为1m/s～1.5m/s，得到平均厚度为0.1mm～0.5mm的主合金速凝片；然后，将所述主合金速凝片依次进行氢破、气流磨，得到平均粒径为1μm～5μm的主合金磁粉。其中，在步骤(1)中所述辅合金粉的制备方法如下：首先，按照Cey(FedM1-d)1-y的配比配置原料，并放入速凝炉内熔炼辅合金，得到辅合金铸锭；然后，将所述辅合金铸锭依次进行氢破得到辅合金粗破碎粉；最后，对所述辅合金粗破碎粉进行球磨或气流磨，得到平均粒径小于2μm的辅合金粉。其中，在步骤(3)中所述取向成型的过程具体为：将混合磁粉在磁场中取向成型，得到毛坯磁体，再将得到的毛坯磁体真空封装后在油压机内等静压处理。其中，在步骤(3)中所述烧结的过程具体为：将取向成型后得到的毛坯磁体在真空烧结炉中烧结，其中烧结温度为950℃～1050℃，烧结时间为1小时～6小时。其中，在步骤(3)中所述回火处理的过程具体为：将烧结后得到的烧结磁体进行热处理，其中热处理的温度为400℃～800℃，热处理的时间为1小时～6小时。本专利技术还提供一种采用上述制备方法得到的稀土永磁材料，所述稀土永磁材料在磁体晶界处形成(Ce,RE)56Fe44的晶界相，其中RE为La、Pr、Nd中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术稀土永磁材料及其制备方法具有以下优点：第一，通过引入铈铁基辅合金粉，改变晶界相组成和结构，使得优化后烧结磁体晶界具有较传统磁体晶界更低的共晶反应熔化温度，提升了晶界的流动性，薄区晶界厚度增加，主相晶粒间去磁耦合作用增强。第二，铈铁基辅合金粉的引入可控制高丰度稀土元素铈及镧在磁体内部的分布和成相，使之集中分布于磁体晶界处，形成了一种RE56Fe44(wt.％)的晶界相，增加晶界处非磁性相的体积分数，因此能够在退磁过程中抑制反磁化畴形核，阻碍反磁化畴壁的迁移，大大提升所述稀土永磁材料的矫顽力。第三，铈铁基辅合金粉的引入可抑制高丰度稀土元素铈及镧在晶粒内的扩散，保持硬磁相的高饱和磁化强度和高各向异性场，使得到的稀土永磁材料具有优异的综合磁性能。另外，所用原料中主合金磁粉中采用高丰度稀土La、Ce部分替代Pr，Nd稀土元素，对能源与资源消耗少，促进高丰度稀土元素平衡且高效的利用，同时可大大降低材料成本，减轻了环境污染。附图说明图1为本专利技术实施例1所得到的稀土永磁材料的背散射电子形貌图(其中+1为贫铁晶界相，+2为富铁晶界相，+3为主相晶粒)。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的稀土永磁材料及其制备方法作进一步说明。本专利技术提供一种稀土永磁材料的制备方法，其包括以下几个步骤：S1，分别提供主合金磁粉以及辅合金粉，其中所述主合金磁粉的化学式为[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c，r、x、a、b、c为对应元素的质量百分含量，且0≤r≤1，0≤x≤1，28≤a≤33，0≤b≤5，0.85≤c≤1.5，MM为高丰度稀土La、Ce中的至少一种，Tm为Fe、Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种，所述辅合金粉的化学式为Cey(FedM1-d)1-y，y、d为对应元素的质量百分含量，且0.5≤y≤1，0≤d≤1，其中M为Cu、Al、Ga、Co、Ni中的一种或几种；S2，将所述主合金磁粉与所述辅合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～5％；以及S3，将所述混合磁粉依次进行取向成型、烧结以及回火处理，得到稀土永磁材料。在步骤S1中，所述主合金磁粉的化学式中的参数r、x、a、b、c可采用以下优选范围：0.4≤x≤1，29≤a≤31，0≤b≤5，0.9≤c≤1.5。所述主合金磁粉可通过以下制备方法得到：S111，按照[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c的配比配置原料，并放入速凝炉内熔炼主合金，得到主合金速凝片，其中所述熔炼过程在惰性气氛下进行，熔炼温度为1300℃～1450℃，熔炼时铜辊转速为1m/s～1.5m/s，得到平均厚度为0.1mm～0.5mm的主合金速凝片；S112，将所述主合金速凝片依次进行氢破、气流磨，得到平均粒径为1μm～5μm的主合金磁粉。其中所述惰性气氛是指氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)分别提供主合金磁粉以及辅合金粉，其中所述主合金磁粉的化学式为[(PrrNd1‑r)xMM1‑x)]aTmbBcFe1‑a‑b‑c，r、x、a、b、c为对应元素的质量百分含量，且0≤r≤1，0≤x≤1，28≤a≤33，0≤b≤5，0.85≤c≤1.5，MM为高丰度稀土La、Ce中的至少一种，Tm为Fe、Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种，所述辅合金粉的化学式为Cey(FedM1‑d)1‑y，y、d为对应元素的质量百分含量，且0.5≤y≤1，0≤d≤1，其中M为Cu、Al、Ga、Co、Ni中的一种或几种；(2)将所述主合金磁粉与所述辅合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～5％；(3)将所述混合磁粉依次进行取向成型、烧结以及回火处理，得到稀土永磁材料。

【技术特征摘要】
1.一种稀土永磁材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)分别提供主合金磁粉以及辅合金粉，其中所述主合金磁粉的化学式为[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c，r、x、a、b、c为对应元素的质量百分含量，且0≤r≤1，0≤x≤1，28≤a≤33，0≤b≤5，0.85≤c≤1.5，MM为高丰度稀土La、Ce中的至少一种，Tm为Fe、Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr元素中的一种或几种，所述辅合金粉的化学式为Cey(FedM1-d)1-y，y、d为对应元素的质量百分含量，且0.5≤y≤1，0≤d≤1，其中M为Cu、Al、Ga、Co、Ni中的一种或几种；(2)将所述主合金磁粉与所述辅合金粉混合均匀得到混合磁粉，其中，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～5％；(3)将所述混合磁粉依次进行取向成型、烧结以及回火处理，得到稀土永磁材料。2.如权利要求1所述的稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在所述混合磁粉中所述辅合金粉所占的质量百分比为1％～3％。3.如权利要求1所述的稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所述主合金磁粉的制备方法如下：首先，按照[(PrrNd1-r)xMM1-x)]aTmbBcFe1-a-b-c的配比配置原料，并放入速凝炉内熔炼主合金，得到主合金速凝片，其中所述熔炼过程在惰性气氛下进行，熔炼温度为1300℃～1450℃，熔炼时铜辊转速为1m/s～1.5m/s，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈侃，郭帅，范晓东，丁广飞，陈仁杰，闫阿儒，
申请(专利权)人：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：浙江,33