高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料、其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料、其制备方法与应用。所述高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料的化学式为Sm(Co1‑a‑b‑cFeaCubZrcMy)z，其中0

High performance and high resistivity sintered samarium cobalt permanent magnet material, its preparation method and Application

The invention provides a high performance and high resistivity sintered samarium cobalt permanent magnet material, a preparation method and application thereof. The chemical formula of high performance and high resistivity sintered SM co permanent magnets is Sm (Co1 a B B cFeaCubZrcMy) Z, of which 0

【技术实现步骤摘要】
高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料、其制备方法与应用
本专利技术涉及一种钐钴永磁材料，特别涉及一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料及其制备方法与应用，属于稀土永磁材料

技术介绍
稀土永磁材料在高温下易出现热退磁，而且相同功率电机体积小，转子散热相对困难，转子内的涡流损耗及温升将直接威胁高速永磁电机的使用寿命和运行的可靠性，因此，必须降低高速永磁电机转子的涡流损耗，降低温升。提高永磁体的电阻率是降低稀土永磁体涡流损耗的有效途径之一。2:17型钐钴永磁材料具有良好的磁性能，特别是具有较高的矫顽力、低温度系数和耐腐蚀性，在许多领域，适宜于在高温环境下的应用。然而具有耐高温特性的钐钴磁体磁性能通常较低，而高性能磁体最高使用温度则较低。钐钴磁体电阻率的提升，则可以有效抑制磁体工作温度的快速增加，获得高的磁性能，扩大钐钴磁体的应用范围。目前，钐钴永磁材料提升电阻率的方法主要两种，一种是通过将钐钴磁粉与高电阻率粘结剂混合，制备粘结磁体，从而大幅提升磁体的电阻率，但这种方法制备的粘结磁体通常磁能积低于10MGOe，且磁体的应用受限于粘接剂的耐温范围，无法承受高温的应用环境。该方法的技术要点在于粘接剂的选择和混合，如申请号为200910227793.X的中国专利公开了一种钐钴类型的磁粉100份、钛酸酯偶联剂0.1～5份、双酚A环氧树脂1～10份、双酚F环氧树脂0.2～2份的均匀混合的粘结磁体，电阻率得到明显提升。第二种方法是通过将钐钴磁体与高电阻率化合物混合，将混合粉末进行放电等离子烧结或热压制得致密的纳米级的复合钐钴永磁体。该方法制备的磁体可以大幅提升磁体的电阻率，但磁性能也会出现大幅的下降，通常降低幅度达到50％以上。如申请号为201511022504.4的中国专利公开了一种放电等离子烧结制得致密的纳米SmCo/CaF2复合永磁体，该技术方法也可提升磁体的电阻率，但制备磁体的磁能积也低于10MGOe，且尺寸受限，批量化生产的一致性难以保证。对于常规的烧结钐钴磁体，其晶粒为微米级，常规将高电阻化合物与钐钴基体的复合方法则会导致磁体的磁性能会大幅恶化。如美国EEC公司的M.Marinescu等人报道了B2O3粉体与Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z粉体复合，制备烧结钐钴磁体，磁体的电阻率极高，但磁能积仅为8MGOe，且力学性能也大幅降低。而通过特殊的工艺，如在钐钴基体上涂覆纳米级的高电阻率化合物，可实现烧结钐钴磁体磁性能的小幅下降，但该工艺要求较为苛刻，尤其是控制高电阻化合物的涂层厚度和热处理扩散，不利于大批量产业化。综上所述，目前烧结钐钴磁体电阻率的提升技术方法均通过外部复合高电阻化合物实现，尚未有在烧结钐钴基体中析出高电阻物相的技术方法报道。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料及其制备方法与应用，以克服现有烧结钐钴材料的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，它的化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5，M为高电阻率元素。在一些实施例中，所述高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料包括钐钴基体主相、晶界相和氧化物相，所述高电阻率元素主要偏聚分布于晶界相中，并且所述晶界相均匀包裹于钐钴基体主相表面。在一些实施例中，所述高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料包括钐钴基体主相60～95v/v％、晶界相2～40v/v％和氧化物相1～5v/v％。优选的，所述氧化物相的材质包括稀土氧化物，所述稀土氧化物中包含的元素包括Sm、Co、Fe、Cu、Zr和O。在一些实施例中，所述高电阻率元素包括In、Ga、Si、Ti、Na、Zr、B、Ca、Mg、Ge、Sn和Bi中的任意一种或两种以上的元素组合。进一步地，所述钐钴基体主相的晶粒尺寸为20～200μm。进一步地，所述晶界相的尺寸为1～20μm。本专利技术实施例还提供了一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料的制备方法，其包括：按化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z配料，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5；将配料后所获合金依次经取向成型、烧结、热处理、等温时效处理，获得高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5，M为高电阻率元素。在一些实施例中，所述高电阻率元素包括In、Ga、Si、Ti、Na、Zr、B、Ca、Mg、Ge、Sn和Bi中的任意一种或两种以上的元素组合。在一些实施例中，所述的制备方法具体包括：(1)按化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z配料，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5；(2)在真空度小于2×10-2Pa、充入保护性气体的条件下，将步骤(1)所配原料于1200～1500℃熔炼20～120min、冷却，形成合金铸锭或速凝片；(3)将步骤(2)所获合金铸锭或速凝片破碎为粒径为1～3μm的合金粉末；(4)将步骤(3)所获合金粉末于磁场强度为1.5～2T的磁场中取向成型，之后在200～300MPa的流体中进行冷等静压，获得钐钴永磁合金毛坯；(5)将步骤(4)所获钐钴永磁合金毛坯于惰性气氛下1160～1200℃烧结30～120分钟，之后于1130～1190℃下热处理3～4小时，在保护气氛下置于冷却介质中冷却，优选的，所述冷却介质包括水、油或液氮，获得钐钴永磁毛坯磁体；(6)将步骤(5)所获钐钴永磁毛坯磁体于惰性气氛下800～850℃等温时效10～20h，之后以0.5～1.5℃/min的速度冷却到380～420℃，并于380～420℃保温3～10h，冷却，获得高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料。本专利技术实施例还提供了前述的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料于高温、高频或高速电机领域中的应用。较之现有技术，本专利技术提供的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料的显微组织结构不仅包含具有永磁特性的钐钴基体主相，更包含一种高电阻率的晶界相，而该晶界相是传统烧结钐钴磁体所没有的。本专利技术利用钐钴基体主相的永磁特性，实现磁体高的磁性能，通过晶界相的包裹，提升磁体的电阻率，由于析出形成的晶界相具有尺寸小、电阻率高和分布范围集中的特点，不仅对磁体磁性能的影响较小，而且磁体的电阻率可以提高10％～40％，使得所获磁体可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其特征在于，它的化学式为Sm(Co1‑a‑b‑cFeaCubZrcMy)z，其中0

【技术特征摘要】
1.一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其特征在于，它的化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5，M为高电阻率元素。2.根据权利要求1所述的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其特征在于：所述高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料包括钐钴基体主相、晶界相和氧化物相，所述高电阻率元素主要偏聚分布于晶界相中，并且所述晶界相均匀包裹于钐钴基体主相表面；优选的，所述高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料包括钐钴基体主相60～95v/v％、晶界相2～40v/v％和氧化物相1～5v/v％；优选的，所述氧化物相的材质包括稀土氧化物，所述稀土氧化物中包含的元素包括Sm、Co、Fe、Cu、Zr和O。3.根据权利要求1或2所述的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其特征在于：所述高电阻率元素包括In、Ga、Si、Ti、Na、Zr、B、Ca、Mg、Ge、Sn和Bi中的任意一种或两种以上的元素组合。4.根据权利要求2所述的高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其特征在于：所述钐钴基体主相的晶粒尺寸为20～200μm；和/或，所述晶界相的尺寸为1～20μm。5.一种高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料的制备方法，其特征在于包括：按化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z配料，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5；将配料后所获合金依次经取向成型、烧结、热处理、等温时效处理，获得高性能高电阻率烧结钐钴永磁材料，其化学式为Sm(Co1-a-b-cFeaCubZrcMy)z，其中0<a<0.5，0<b<0.15，0<c≤0.025，0<y≤0.04，6.5<z<8.5，M为高电阻率元素。6.根据权利要求5所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘壮，闫阿儒，厉天翼，张超越，刘雷，陈仁杰，李东，
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