一种R-T-B系烧结永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本R‑T‑B系烧结永磁体及其制备方法，该低成本R‑T‑B系烧结永磁体包括R组分、T组分和B元素，R组分由R

A kind of R-T-B system sintered permanent magnet and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种R-T-B系烧结永磁体及其制备方法
本专利技术涉及一种R-T-B系烧结永磁体，尤其是涉及一种R-T-B系烧结永磁体及其制备方法。
技术介绍
钕铁硼永磁体是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为‘磁王’。钕铁硼永磁体拥有极高的磁性能，其最大磁能积(BH)max高过铁氧体(Ferrite)10倍以上，工作温度最高可达200℃，目前被广泛的应用于航天航空、电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装和五金机械等领域。钕铁硼永磁体是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料，其主要成分为稀土元素、Fe和B，稀土元素则主要为Pr和Nd。为了获得钕铁硼永磁体的不同性能，可用Dy、Tb和Ho等其他稀土金属部分替代Pr和Nd，钴(Co)、铝(Al)等其他金属部分替代铁。虽然钕铁硼永磁体中硼的含量较少，但硼却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使得化合物具有高饱和磁化强度、高的单轴各向异性和高的居里温度。第三代稀土钕铁硼永磁体是当代磁体中性能最强的永磁体，它的主要原料为：Nd:29wt％～32.5wt％、Fe:63.95wt％～68.65wt％、B:1.1wt％～1.2wt％、Dy:0.6wt％～8wt％、Al:0.3wt％～0.5wt％以及Cu:0.05wt％～0.15wt％。稀土元素在地壳中的含量排列依次为Ce、Y、La、Nd、Pr、Sm、Gd、Dy、Tb…，而稀土永磁体的大量使用使得Pr、Nd、Dy、Tb迅速消耗，造成了La、Ce、Gd、Y等高丰度稀土大量积压，稀土资源利用不均衡。以白云鄂稀土矿为例，混合稀土矿中Nd：18.5wt％，Pr:6.2wt％，Ce:50.0wt％，La:23.0wt％，其他金属：2.3wt％。而截止到现在，制备钕铁硼永磁体仍在大量使用轻稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等。据统计，稀土金属在钕铁硼永磁行业的使用情况为：Nd：64.44wt％、Pr:20.02wt％、Ce:5.41wt％、La:3.57wt％、其他金属：6.56wt％。低储藏和高用量导致了轻稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等的价格高昂，进一步导致钕铁硼永磁体的价格居高不下；同时也造成了La、Ce等金属的大量积压，稀土资源与消耗相矛盾。目前，对高丰度稀土永磁体的研究主要集中在以Ce替代Nd制备稀土永磁体方面。在公开号为CN1035737A的中国专利文件公开的技术中，采用直接熔炼的方式以Ce替代部分Nd，发现随着Ce含量升高，磁体的矫顽力和剩磁都下降。这是由于Ce2Fe14B的内禀性能(HA＝26kOe，4πMs＝11.7kGs)远低于Nd2Fe14B的内禀性能(HA＝73kOe，4πMs＝16.0kGs)；同时Ce替代Nd后，永磁体的微结构显著恶化，这也是导致矫顽力和剩磁大幅降低的原因。传统的烧结永磁体的磁体性能：Br≥11.7kGs，HcJ≥12kOe，铁氧体的性能则是：Br＜5kGs，HcJ＜5kOe，对于需要性能介于二者之间的客户而言，只能选着性能优良的烧结钕铁硼，致使客户生产成本居高不下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种成本较低的R-T-B系烧结永磁体。该烧结永磁体用高丰度稀土金属Gd、Ce、La、Y的一种或几种替代低丰度Pr、Nd或Ho中的至少一种，稀土取代量超过稀土总含量的70％，在具有较优的磁性能基础上，显著降低了烧结永磁体的生产成本。本专利技术解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种低成本R-T-B系烧结永磁体，包括R组分、T组分和B元素，所述的R组分由R1和R2组成，R1选自Gd元素、Ce元素、La元素和Y元素中的任意一种或者至少两种的组合，R2选自Nd元素、Pr元素和Ho元素中的任意一种或者两种的组合，所述的T组分由Fe元素和Al元素组成或者由Fe元素、Al元素与除Fe元素以外的其他过渡金属元素中一种或几种组成，将R1在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为x，R2在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为y，B元素在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为z，所述的T组分在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为w，x、y、z、w同时满足以下四个关系式：x+y+z+w＝1、30wt％≤x+y≤35wt％、0.9wt％≤z≤1wt％、0.1≤z/y＜0.9。所述的T组分由Fe元素、Al元素与除Fe元素以外的其他过渡金属元素中一种或几种组成，所述的T组分中，Al元素的含量为1.5wt％～5wt％。该产品中，通过添加适量金属Al元素，Al原子进入富Nd相，改善了富Nd液相和Re2Fe14B固相的浸润性，使富Nd更加均匀的沿边界分布，改善晶界组织，从而提升磁体的HcJ。合理控制金属Al元素的含量，能避免Al原子占据过多的8j2晶位而导致磁体的Br降低过多，由此在避免磁体的Br降低过多的基础上，可显著提升磁体的HcJ。当R1中包含Ce元素时，在R1中，Ce元素的含量大于等于15wt％且小于等于50wt％。该产品中，Ce元素是地壳中含量最丰富的稀土元素，价格低廉，采用金属Ce元素替代Pr元素、Nd元素或Ho元素等可降低生产成本，但由于元素Ce的HA远小于金属Pr元素、Nd元素或Ho元素，为保证R-T-B系烧结永磁体的性能，元素Ce适量替代Pr元素、Nd元素或Ho元素。当R1中包含Y元素时，在R1中，Y元素的含量小于等于15wt％。该产品中，Y元素是地壳中的含量仅次于金属Ce元素的稀土金属，用金属Y元素替代Pr元素、Nd元素或Ho元素能降低磁体的生产成本，但由于元素Y的HA远小于金属Pr元素、Nd元素或Ho元素，为保证R-T-B系烧结永磁体的性能，元素Y适量替代Pr元素、Nd元素或Ho元素。与现有技术相比，本专利技术的R-T-B系烧结永磁体的优点在于通过R组分、T组分和B元素来设计低成本R-T-B系烧结永磁体，R组分由R1和R2组成，R1选自Gd元素、Ce元素、La元素、Y元素中的任意一种或者至少两种的组合，R2选自Nd元素、Pr元素或Ho元素中的任意一种或者至少两种的组合，T组分由Fe元素和Al元素组成或者由Fe元素、Al元素与除Fe元素以外的其他过渡金属元素中一种或几种组成，将R1在低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为x，R2在低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为y，B元素在低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为z，T组分在低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为w，x、y、z、w同时满足以下四个关系式：x+y+z+w＝1、30wt％≤x+y≤35wt％、0.9wt％≤z≤1wt％、0.1≤z/y＜0.9，本专利技术的R-T-B系烧结永磁体采用了高丰度且低价格的稀土金属Gd、Ce、La或者Y替代了Pr、Nd或Ho低丰度且价格昂贵的稀土金属，稀土的取代量超过稀土总量的70％，降低了磁体的配方成本，生产出了性能介于烧结钕铁硼磁体和铁氧体之间，工作温度为80℃～120℃的低成本R-T-B系烧结永磁体，在具有较优的磁性能基础上，显著降低了烧结永磁体的生产成本，填补了磁性能的空缺，打开新的磁体市场。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本R-T-B系烧结永磁体，其特征在于包括R组分、T组分和B元素，所述的R组分由R

【技术特征摘要】
1.一种低成本R-T-B系烧结永磁体，其特征在于包括R组分、T组分和B元素，所述的R组分由R1和R2组成，R1选自Gd元素、Ce元素、La元素、Y元素中的任意一种或者至少两种的组合，R2选自Nd元素、Pr元素或Ho元素中的任意一种或者至少两种的组合，所述的T组分由Fe元素和Al元素组成或者由Al元素、Fe元素与除Fe元素以外的其他过渡金属元素中一种或几种组成，将R1在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为x，R2在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为y，B元素在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为z，所述的T组分在所述的低成本R-T-B系烧结永磁体中的含量记为w，x、y、z、w同时满足以下四个关系式：x+y+z+w＝1、30wt％≤x+y≤35wt％、0.9wt％≤z≤1wt％、0.1≤z/y＜0.9。


2.根据权利要求1所述的一种低成本R-T-B系烧结永磁体，其特征在于所述的T组分由Fe元素、Al元素与除Fe元素以外的其他过渡金属元素中一种或几种组成，所述的T组分中Al元素的含量为1.5wt％～5wt％。


3.根据权利要求1所述的一种低成本R-T-B系烧结永磁体，其特征在于当R1中包含Y元素时，在R1中，Y元素的含量小于等于15wt％。


4.根据权利要求1所述的一种低成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少勃，张民，吕向科，刘小浪，竺晓东，毛应才，
申请(专利权)人：宁波韵升股份有限公司，宁波韵升磁体元件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33