一种稀土永磁材料、原料组合物、制备方法、应用、电机技术

本发明专利技术公开了一种稀土永磁材料、原料组合物、制备方法、应用、电机。以重量百分比计，该稀土永磁材料包括下述组分：R 28.5‑33.0wt％；RH＞1.5wt％；Cu 0‑0.08wt％，但不为0wt％；Co 0.5‑2.0wt％；Ga 0.05‑0.30wt％；B 0.95‑1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术中的R‑T‑B系永磁材料性能优异，在永磁材料中重稀土元素含量为3.0‑4.5wt％的条件下，Br≥12.78kGs，Hcj≥29.55kOe；在永磁材料中重稀土元素含量为1.5‑2.5wt％的条件下，Br≥13.06kGs，Hcj≥26.31kOe。

A rare earth permanent magnet material, raw material composition, preparation method, application and motor

【技术实现步骤摘要】
一种稀土永磁材料、原料组合物、制备方法、应用、电机
本专利技术涉及一种稀土永磁材料、原料组合物、制备方法、应用、电机。
技术介绍
R-T-B系稀土永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，如电子计算机、自动化控制系统、电动机与发电机、核磁共振像仪、音响器件、材料分边装置、通讯设备等诸多领域。随着新应用领域的开拓及应用条件的苛刻多变，具有高矫顽力的产品需求越来越多。目前，一般可以通过在R-T-B系稀土永磁材料的原料配方中添加高熔点金属(一般是指熔点高于1538℃的金属)以提升磁体的内禀矫顽力(Hcj)，例如添加Nb、Zr、Ti、Cr、V、W和Mo等元素。该些高熔点金属元素的添加能够起到钉扎晶界，细化晶粒的作用，进一步实现磁体Hcj的提升，但是，高熔点金属元素的添加对烧结工艺有了更多的要求，使烧结难度增大，工艺成本提升，并且会导致磁体剩余磁化强度(Br)偏低。也有研究表明，若直接采用低熔点金属进行烧结，可能生成不利于磁性能的晶间化合物(晶粒异常长大)，并且可能由于烧结工艺问题导致烧结致密性较差(烧结不良)，使永磁材料的Br偏低。可见，现有的低熔点金属配方中，永磁材料磁体中Br和Hcj难以同步维持在较高水平。因此，如何获得一种具有高Hcj和高Br的R-T-B系稀土永磁材料是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中R-T-B系稀土永磁材料的Br和Hcj难以实现同步提升的缺陷，而提供了一种稀土永磁材料、原料组合物、制备方法、应用、电机。本专利技术中的R-T-B系永磁材料性能优异，在重稀土元素含量为3.0-4.5wt％的条件下，Br≥12.78kGs，Hcj≥29.55kOe；在重稀土元素含量为1.5-2.5wt％的条件下，Br≥13.06kGs，Hcj≥26.31kOe；能够实现Br和Hcj的同步提升。较之常规的配方，本专利技术中的R-T-B系永磁材料的配方中未添加高熔点金属，仅使用少量低熔点金属，在提升磁体Hcj的同时，尽可能降低了磁体对Br的影响。此外，本专利技术中R-T-B系永磁材料的制备实现了低温度烧结，降低了能耗；通过对配方成分和工艺的设计，在晶界处形成了Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y结晶相，改善了晶界形貌，形成连续的晶界通道，进一步提升磁体性能。本专利技术提供了一种R-T-B系永磁材料，以重量百分比计，其包括下述组分：R：28.5-33.0wt％；RH：＞1.5wt％；Cu：0-0.08wt％，但不为0wt％；Co：0.5-2.0wt％；Ga：0.05-0.30wt％；B：0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质；其中：所述R为稀土元素，所述R中至少包括Nd和RH；所述RH为重稀土元素。本专利技术中，优选地，所述R-T-B系永磁材料中不含有高熔点金属元素。其中，所述高熔点金属元素一般是指熔点高于1538℃的金属元素，例如Ti、V、Zr、Nb、Cr、W和Mo中的一种或多种。本专利技术中，优选地，所述R-T-B系永磁材料包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的晶界相，所述晶界相的组成为Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y，其中：T为Fe和Co，2b<a<3.5b，1/2c<a+b，50at％<x<65at％，35at％<y<50at％，at％是指所述晶界相中各元素所占的原子百分比。专利技术人在研发过程中发现，Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y晶界相的形成可增加晶界的润湿性，改善晶界形貌，并可为扩散过程提供连续的晶界通道，从而提升Hcj，得到高Br、高Hcj的永磁材料。此外，专利技术人还发现，Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y晶界相具有较为平衡的R和T组成，与晶界处的富Nd相和富B相均有极好的互溶效果，减少晶界相的团聚，形成均匀分布的晶界层，达到良好的去磁耦合效果，可进一步提高磁体的Hcj。其中，所述晶界相中，所述x优选为55-60at％，例如55.6at％、56.7at％、56.9at％、57at％、58.6at％、59at％、59.1at％或59.5at％，at％是指所述晶界相中R所占原子百分比。其中，所述晶界相中，所述y优选为40-45at％，例如40.5at％、40.9at％、41at％、41.4at％、43at％、43.1at％、43.3at％或44.4at％，at％是指所述晶界相中“B、Ga、Cu、Fe和Co”所占原子百分比。其中，所述晶界相中，所述a优选为0.23-0.24，例如0.23、0.235或0.24，所述a是指所述Ga在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比。其中，所述晶界相中，所述b优选为0.1-0.115，例如0.1、0.103、0.11或0.115，所述b是指所述Cu在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比。其中，所述晶界相中，所述c优选为0.64-0.65，例如0.64、0.644或0.65，所述c是指所述“Fe和Co”在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比。其中，优选地，所述Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y为R55.6-(B0.01-Ga0.235-Cu0.115-T0.64)44.4、R56.9-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)43.1、R59-(B0.02-Ga0.24-Cu0.1-T0.64)41、R59.1-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)40.9、R56.7-(B0.02-Ga0.23-Cu0.1-T0.65)43.3、R57-(B0.02-Ga0.23-Cu0.1-T0.65)43、R58.6-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)41.4或R59.5-(B0.023-Ga0.23-Cu0.103-T0.644)40.5。本专利技术中，所述R中还可包括本领域常规的稀土元素，例如Pr。本专利技术中，所述RH可为本领域常规的重稀土元素，例如Dy和/或Tb，优选为Tb。本专利技术中，所述R的含量优选为28.5-32.0wt％或30.5-33.0wt％，例如28.94wt％、30.53wt％、30.66wt％、31.09wt％、31.83wt％、31.92wt％、32.23wt％或32.86wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。本专利技术中，所述Nd的含量优选为24.4-30.5wt％，例如24.4-28.0wt％或28.0-30.5wt％，再例如24.46wt％、26.4wt％、27.39wt％、27.94wt％、28.36wt％、29.58wt％、30.24wt％或30.36wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。本专利技术中，所述RH的含量优选为1.5-4.5wt％，更优选为1.5-2.5wt％或3.0-4.5wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，以重量百分比计，其包括下述组分：R：28.5-33.0wt％；RH：＞1.5wt％；Cu：0-0.08wt％，但不为0wt％；Co：0.5-2.0wt％；Ga：0.05-0.30wt％；B：0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质；其中：所述R为稀土元素，所述R中至少包括Nd和RH；所述RH为重稀土元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，以重量百分比计，其包括下述组分：R：28.5-33.0wt％；RH：＞1.5wt％；Cu：0-0.08wt％，但不为0wt％；Co：0.5-2.0wt％；Ga：0.05-0.30wt％；B：0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质；其中：所述R为稀土元素，所述R中至少包括Nd和RH；所述RH为重稀土元素。


2.如权利要求1所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的晶界相，所述晶界相的组成为Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y，其中：T为Fe和Co，2b<a<3.5b，1/2c<a+b，50at％<x<65at％，35at％<y<50at％，at％是指所述晶界相中各元素所占的原子百分比；其中：
所述x优选为55-60at％，例如55.6at％、56.7at％、56.9at％、57at％、58.6at％、59at％、59.1at％或59.5at％，at％是指所述晶界相中R所占的原子百分比；
所述y优选为40-45at％，例如40.5at％、40.9at％、41at％、41.4at％、43at％、43.1at％、43.3at％或44.4at％，at％是指所述晶界相中“B、Ga、Cu、Fe和Co”所占的原子百分比；
所述a优选为0.23-0.24，例如0.23、0.235或0.24，所述a是指所述Ga在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比；
所述b优选为0.1-0.115，例如0.1、0.103、0.11或0.115，所述b是指所述Cu在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比；
所述c优选为0.64-0.65，例如0.64、0.644或0.65，所述c是指所述“Fe和Co”在“B、Ga、Cu、Fe和Co”元素中所占的原子比；
优选地，所述Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y为R55.6-(B0.01-Ga0.235-Cu0.115-T0.64)44.4、R56.9-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)43.1、R59-(B0.02-Ga0.24-Cu0.1-T0.64)41、R59.1-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)40.9、R56.7-(B0.02-Ga0.23-Cu0.1-T0.65)43.3、R57-(B0.02-Ga0.23-Cu0.1-T0.65)43、R58.6-(B0.02-Ga0.23-Cu0.11-T0.64)41.4或R59.5-(B0.023-Ga0.23-Cu0.103-T0.644)40.5。


3.如权利要求1或2所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R中还包括Pr；
和/或，所述RH为Dy和/或Tb，优选为Tb；
和/或，所述R的含量为28.5-32.0wt％或30.5-33.0wt％，优选为28.94wt％、30.53wt％、30.66wt％、31.09wt％、31.83wt％、31.92wt％、32.23wt％或32.86wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述Nd的含量为24.4-30.5wt％，优选为24.4-28.0wt％或28.0-30.5wt％，例如24.46wt％、26.4wt％、27.39wt％、27.94wt％、28.36wt％、29.58wt％、30.24wt％或30.36wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述RH的含量为1.5-4.5wt％，优选为1.5-2.5wt％或3.0-4.5wt％，例如1.99wt％、2.25wt％、2.5wt％、2.3wt％、3.7wt％、3.98wt％、4.13wt％或4.48wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，当所述RH中包括Tb时，所述Tb的含量为1.5-4.5wt％，例如1.99wt％、2.01wt％、2.25wt％、2.3wt％、2.99wt％、3.19wt％、3.61wt％或3.98wt％；
和/或，当所述RH中包括Dy时，所述Dy的含量为0.45-1.0wt％；例如0.5wt％、0.52wt％、0.51wt％、0.99wt％或0.49wt％；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.01-0.08wt％、0.04-0.08wt％或0.05-0.08wt％，优选为0.01wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％或0.08wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述Co的含量为0.78-2.0wt％，优选为1.0-2.0wt％，例如0.79wt％、0.99wt％、1wt％、1.39wt％、1.58wt％、1.6wt％或2wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述Ga的含量为0.05或0.1-0.3wt％，优选为0.1wt％、0.2wt％或0.3wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
和/或，所述B的含量为0.95-1.04wt％，优选为0.95wt％、0.98wt％、0.99wt％或1.04wt％，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。


4.如权利要求3所述的R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料中，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：R28.5-32.0wt％；RH3.0-4.5wt％；Cu0-0.08wt％，但不为0wt％；Co1.0-2.0wt％；Ga0.05-0.30wt％；B0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质；百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：R28.5-32.0wt％；RH3.2-4.5wt％；Cu0.04-0.08wt％；Co1.0-2.0wt％；Ga0.10-0.30wt％；B0.95-1.0wt％；余量为Fe及不可避免的杂质，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：Nd24.4-28.0wt％；Tb3.0-4.0wt％；Dy0.5-1.0wt％；Cu0.01-0.08wt％；Co1.0-2.0wt％；Ga0.05-0.30wt％；B0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：R30.5-33.0wt％；RH＞1.5wt％；Cu0-0.08wt％，但不为0wt％；Co0.78-2.0wt％；Ga0.05-0.30wt％；B0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：R30.5-33.0wt％；RH1.5-2.5wt％；Cu0.04-0.08wt％；Co0.78-1.6wt％；Ga0.10-0.30wt％；B0.95-1.0wt％；余量为Fe及不可避免的杂质，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比；
或者，所述R-T-B系永磁材料包括如下组分：Nd28.0-30.5wt％；Tb1.5-2.5wt％；Dy0-0.5wt％；Cu0.01-0.08wt％；Co0.78-2.0wt％；Ga0.05-0.30wt％；B0.95-1.05wt％；余量为Fe及不可避免的杂质，百分比是指在所述R-T-B系永磁材料中的重量百分比。


5.一种R-T-B系永磁材料，其特征在于，所述R-T-B系永磁材料包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的晶界相，所述晶界相的组成为Rx-(B1-a-b-c-Gaa-Cub-Tc)y，其中：T为Fe和Co，2b<a<3.5b，1/2c<a+b，50at％<x<65at％，35at％<y<50at％，at％是指所述晶界相中各元素所占的原子百分比；所述R为稀土元素，所述R中至少包括Nd和RH；所述RH为重稀土元素；其中：
所述x同权利要求2中所述的x；
所述y同权利要求2中所述的y；
所述a同权利要求2中所述的a；
所述b同权利要求2中所述的b；
所述c同权利要求2中所述的c；

【专利技术属性】
技术研发人员：廖宗博，骆溁，蓝琴，黄佳莹，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，福建省长汀金龙稀土有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35