一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用。该原料组合物包括R：28～33％；R为稀土元素，R包括R1和R2，R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R1包括Nd和Dy；所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素，R2包括Tb，R2的含量为0.2～1％；Co：＜0.5％但不为0；M：≤0.4％但不为0，M的种类包括Ti、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Hf和Ag中的一种或多种；Cu：≤0.15％但不为0；B：0.9～1.1％；Fe：60～70％；百分比为各组分质量占原料组合物总质量百分比。本发明专利技术的磁体材料具有高剩磁、高矫顽力以及高温性能好的优势。

A Nd-Fe-B magnet material, raw material composition, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用
本专利技术具体涉及一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用。
技术介绍
Nd-Fe-B永磁材料以Nd2Fel4B化合物为基体，具有磁性能高、热膨胀系数小、易加工和价格低等优点，自问世以来，以平均每年20～30％的速度增长，成为应用最广泛的永磁材料。按制备方法，Nd-Fe-B永磁体可分为烧结、粘结和热压三种，其中烧结磁体占总产量的80％以上，应用最广泛。随着制备工艺和磁体成分的不断优化，烧结Nd-Fe-B磁体的最大磁能积已接近理论值。随着近年来风力发电、混合动力汽车和变频空调等新兴行业的蓬勃发展对高性能Nd-Fe-B磁体的需求越来越大，同时，这些高温领域的应用也对烧结Nd-Fe-B磁体的性能尤其是矫顽力提出了更高的要求。美国专利申请US5645651A通过图1表明，Nd-Fe-B磁体的居里温度会随着Co含量的提高而提升，另外通过表1中样品9和样品2的对比表明，Nd-Fe-B磁体中添加20at％的Co，相比不加Co的方案，在维持剩磁基本不变的情况下，能提高矫顽力。因此Co被广泛应用于钕铁硼稀土永磁、钐钴稀土永磁、电池等高科技领域，但Co又是重要战略资源，价格较为昂贵。中国专利文献CN110571007A公开了一种稀土永磁体材料，其同时添加了1.5％以上的重稀土元素和0.8％以上的钴元素，最终才得到了矫顽力和磁性能较佳的Nd-Fe-B磁体。综上，现有技术中磁性能(剩磁、矫顽力和热稳定性)均较佳的钕铁硼磁体材料，需添加大量的重稀土元素和钴元素，成本高昂，一种可在添加少量的重稀土元素或是钴元素的前提下，仍能达到相当水平甚至更佳的技术方案有待开发。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的钕铁硼磁体材料需要添加大量的钴元素或是重稀土元素，以提升钕铁硼磁体材料的磁性能(剩磁、矫顽力和热稳定性)，但成本高昂的缺陷，而提供了一种钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用。本专利技术的钕铁硼磁体材料具有较高的剩磁、矫顽力，且热稳定性佳。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供了一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其包括如下质量含量的组分：R：28～33％；所述R为稀土元素，R包括R1和R2，所述R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R1包括Nd和Dy；所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素，所述R2包括Tb，所述R2的含量为0.2～1％；Co：＜0.5％、但不为0；M：≤0.4％、但不为0，所述M的种类包括Ti、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Hf和Ag中的一种或多种；Cu：≤0.15％、但不为0；B：0.9～1.1％；Fe：60～70％；百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述原料组合物中所述R的含量较佳地为29～32.6％，例如29.58％、29.75％、29.8％、30.65％、30.7％、30.9％、30.95％、31.35％或32.6％，更佳地为29～31％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述原料组合物的R1中，所述Nd的含量可为本领域常规，较佳地为28～32.5％，例如28.6％、29.9％、30.4％或32.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述R1中，所述Dy的含量较佳地在0.3％以下、但不为0，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.15％或0.2％，较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述R1还可包括本领域其他常规的稀土元素，例如包括Pr、Ho、Tb、Gd和Y中的一种或多种。其中，当所述R1包含Pr时，Pr的添加形式可为本领域常规，例如以PrNd的形式，或者，以纯Pr和纯Nd的混合物的形式，或者，以“PrNd、纯Pr和纯Nd的混合物”联合添加。当以PrNd的形式添加时，Pr：Nd较佳地为25:75或20：80；当以纯Pr和纯Nd的混合物的形式添加时，或者，当以“PrNd、纯Pr和纯Nd的混合物”联合添加时，所述Pr的含量较佳地为0.1～2％，例如0.2％，百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中所述纯Pr或纯Nd一般指的是纯度在99.5％以上。其中，当所述的R1包含Ho时，所述Ho的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。其中，当所述的R1包含Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述钕铁硼磁体材料总质量的质量百分比。其中，当所述的R1包含Y时，所述Y的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述R2的含量较佳地为0.2～0.9％，例如0.2％、0.3％、0.5％、0.6％、0.8％或0.9％，更佳地为0.2～0.8％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述R2中，Tb的含量较佳地为0.2～0.9％，例如0.2％、0.3％、0.5％、0.6％、0.8％或0.9％，更佳地为0.2～0.8％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述R2较佳地还包括Pr、Dy、Ho和Gd中的一种或多种。其中，当所述的R2包含Pr时，所述Pr的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，例如0.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。其中，当所述R2包含Dy时，所述Dy的含量较佳地为0.3％以下、但不为0，例如0.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。其中，当所述的R2包含Ho时，所述Ho的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，例如0.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。其中，当所述的R2包含Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，例如0.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述Co的含量较佳地为0.45％以下、但不为0，例如0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.45％，更佳地为0.05～0.4％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术中，所述M的含量较佳地为0.08～0.35％，更佳地为0.1～0.15％，例如0.08％、0.1％、0.16％、0.2％、0.25％、0.3％或0.35％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。本专利技术，所述M的种类较佳地为Ti、Zr、Nb、Ni、V、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Hf和Ag中的一种或多种。其中，当所述M包含Ti时，所述Ti的含量较佳地为0.05～0.3％，例如0.05％、0.1％或0.3％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。其中，当所述M包含Zr时，所述Zr的含量较佳地为0.08～0.35％，例如0.08％、0.2％或0.35％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。其中，当所述M包含Nb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其特征在于，其包括如下质量含量的组分：R：28～33％；/n所述R为稀土元素，R包括R1和R2，所述R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R1包括Nd和Dy；/n所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素，所述R2包括Tb，所述R2的含量为0.2～1％；/nCo：＜0.5％、但不为0；/nM：≤0.4％、但不为0，所述M的种类包括Ti、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Hf和Ag中的一种或多种；/nCu：≤0.15％、但不为0；/nB：0.9～1.1％；/nFe：60～70％；百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。/n

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁体材料的原料组合物，其特征在于，其包括如下质量含量的组分：R：28～33％；
所述R为稀土元素，R包括R1和R2，所述R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R1包括Nd和Dy；
所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素，所述R2包括Tb，所述R2的含量为0.2～1％；
Co：＜0.5％、但不为0；
M：≤0.4％、但不为0，所述M的种类包括Ti、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Hf和Ag中的一种或多种；
Cu：≤0.15％、但不为0；
B：0.9～1.1％；
Fe：60～70％；百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。


2.如权利要求1所述的原料组合物，其特征在于，所述原料组合物中所述R的含量为29～32.6％，较佳地为29～31％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述原料组合物的R1中，所述Nd的含量为28～32.5％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述R1中，所述Dy的含量在0.3％以下、但不为0，较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述R1还包括Pr、Ho、Tb、Gd和Y中的一种或多种；
和/或，当所述R1包含Pr时，Pr的添加形式为以PrNd的形式，或者，以纯Pr和纯Nd的混合物的形式，或者，以“PrNd、纯Pr和纯Nd的混合物”联合添加；当以PrNd的形式添加时，Pr：Nd较佳地为25:75或20：80；当以纯净的Pr和Nd的混合物的形式或以PrNd、纯净的Pr和Nd的混合物联合添加时，所述Pr的含量较佳地为0.1～2wt％，其中百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述的R1包含Ho时，所述Ho的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述的R1包含Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述的R1包含Y时，所述Y的含量较佳地为0.1～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述R2的含量为0.2～0.9％，较佳地为0.2～0.8％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述R2中，Tb的含量为0.2～0.9％，较佳地为0.2～0.8％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比
和/或，所述R2还包括Pr、Dy、Ho和Gd中的一种或多种；
其中，当所述的R2包含Pr时，所述Pr的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述R2包含Dy时，所述Dy的含量较佳地为0.3％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述的R2包含Ho时，所述Ho的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述的R2包含Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.2％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Co的含量为0.45％以下、但不为0，较佳地为0.05～0.4％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述M的含量为0.08～0.35％，较佳地为0.1～0.15％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述M的种类为Ti、Zr、Nb、Ni、V、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Hf和Ag中的一种或多种；
其中，当所述M包含Ti时，所述Ti的含量较佳地为0.05～0.3％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述M包含Zr时，所述Zr的含量较佳地为0.08～0.35％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述M包含Nb时，所述Nb的含量较佳地为0.05～0.3％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述原料组合物中，所述的M还包括Bi、Sn、Zn、Ga、In、Au和Pb中的一种或多种；
其中，当所述M元素包含Ga时，所述Ga的含量较佳地在0.2％以上，或者在0.01％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述M元素包含Ga，且Ga≥0.2％时，较佳地，M元素的组成中Ti+Nb≤0.07％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述原料组合物中还包括Al；所述Al的含量较佳地在0.2％以下、但不为0，更佳地为0.03～0.2％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述M包含Ga，且Ga≤0.01％时，较佳地，M元素的组成中Al+Ga+Cu≤0.11％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Cu的含量为0.05～0.15％，或者为在0.08％以下、但不为0，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Cu的添加方式包括在熔炼时添加和/或在晶界扩散时添加；
其中，当所述Cu在晶界扩散时添加，所述晶界扩散时添加的Cu的含量较佳地为0.05～0.15％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
其中，当所述Cu在晶界扩散时添加，所述Cu较佳地以PrCu合金的形式添加；其中所述Cu与所述PrCu的质量百分比较佳地为0.1～17％；
和/或，所述B的含量为0.97～1.1％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比；
和/或，所述Fe的含量为65～79.5％，百分比为占所述原料组合物总质量的质量百分比。


3.如权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括如下质量含量的组分：R：29～32.6％；R包括R1和R2，所述R1包括Nd和Dy，所述Dy的用量为0.3％以下、但不为0，所述R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R2的含量为0.2～1％，所述R2包括Tb，所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素；Co：0.05～0.45％；M：0.08～0.35％，所述M的种类包括Ti、Nb和Zr中的一种或多种；Cu：0.05～0.15％；B：0.97～1.1％；Fe：65～79.5％；百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比；
或者，所述钕铁硼磁体材料的原料组合物包括如下质量含量的组分：R：29～31％；R包括R1和R2，所述R1包括Nd和Dy，所述Dy的用量为0.1～0.2％，所述R1为熔炼时添加的稀土元素，所述R2的含量为0.2～0.8％，所述R2包括Tb，所述R2为晶界扩散时添加的稀土元素；Co：0.05～0.4％；M：0.1～0.15％，所述M的种类包括Ti、Nb和Zr中的一种或多种；Cu：0.08％以下但不为0；B：0.97～1.1％；Fe：65～79.5％；百分比为各组分含量占所述原料组合物总质量的质量百分比。


4.一种钕铁硼磁体材料的制备方法，其采用如权利要求1～3中任一项所述的原料组合物进行，所述制备方法为扩散制法，其中，R1元素在熔炼步骤中添加，R2元素在晶界扩散步骤中添加。


5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将所述钕铁硼磁体材料的原料组合物中除R2以外的元素经熔炼、制粉、成型、烧结得烧结体，再将所述的烧结体与所述R2的混合物经晶界扩散即可；
其中，所述熔炼的操作较佳地为将所述钕铁硼磁体材料中除R2以外的元素采用铸锭工艺和速凝片工艺进行熔炼浇铸，得到合金片；
所述熔炼的温度较佳地为1300～1700℃，更佳地为1450～1550℃；
其中，所述制粉较佳地包括氢破制粉和/或气流磨制粉；
所述氢破制粉较佳地包括吸氢、脱氢和冷却处理；所述吸氢的温度较佳地为20～200℃；所述脱氢的温度较佳地为400～650℃，更佳地为500～550℃；所述吸氢的压力较佳地为50～600kPa；
所述气流磨制粉较佳地在0.1～2MPa，更佳地在0.5～0.7MPa的条件下进行气流磨制粉；所述气流磨制粉中的气流较佳地为氮气；所述气流磨制粉的时间较佳地为2～4h；
其中，所述成型较佳地为磁场成型法，所述的磁场成型法的磁场强度为1.5T以上；
其中，所述烧结较佳地在真空度低于0.5Pa的条件下进行；
所述烧结的温度较佳地为1000～1200℃，更佳地为1030～1090℃；
所述烧结的时间较佳地为0.5～10h，更佳地为2～5h；
其中，在所述的晶界扩散之前较佳地还包括所述R2的涂覆操作；
所述R2较佳地以氟化物或低熔点合金的形式涂覆，例如Tb的氟化物；当还包含Dy时，较佳地，Dy以Dy的氟化物的形式涂覆；
当还包含Pr时，较佳地，Pr以PrCu合金的形式添加；
当所述R2包含Pr且Pr以PrCu合金的形式参与晶界扩散时，较佳地，所述PrCu合金中，所述Cu与所述PrCu合金的质量比较佳地为0.1～17％；较佳地，所述Cu在所述制备方法中的添加时机为晶界扩散步骤，或者在熔炼步骤和晶界扩散步骤同时添加；
其中，所述晶界扩散的温度较佳地为800～1000℃；
所述晶界扩散的时间较佳地为5～20h，更佳地为5～15h；
其中，所述晶界扩散之后，较佳地还进行低温回火处理；低温回火处理的温度较佳...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆溁，黄佳莹，廖宗博，蓝琴，林玉麟，师大伟，谢菊华，龙严清，
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