【技术实现步骤摘要】
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，另外表1通过样品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。
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通过添加Co来提高居里温度和矫顽力、而Co又面临价格昂贵的缺陷的技术问题，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。本专利技术的磁体材料具有高剩磁、高矫顽力以及高温性能好的优势。本专利技术涉及一种...
【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：28～33wt％；/nR为稀土元素，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0.2wt％～1wt％；/nM：≤0.4wt％、且不为0wt％，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：≤0.15wt％、且不为0wt％；/nB：0.9～1.1wt％；/nFe：60wt％～70.88wt％；/nwt％为各元素含量占所述原料组合物的总质量的质量百分比；/n所述原料组合物中不含有Co。/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：28～33wt％；
R为稀土元素，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0.2wt％～1wt％；
M：≤0.4wt％、且不为0wt％，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：≤0.15wt％、且不为0wt％；
B：0.9～1.1wt％；
Fe：60wt％～70.88wt％；
wt％为各元素含量占所述原料组合物的总质量的质量百分比；
所述原料组合物中不含有Co。
2.如权利要求1所述的原料组合物，其特征在于，R的用量为29-31wt％；
和/或，所述R1中Nd的含量为28～32.5wt％，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Dy的含量在0.2wt％以下，较佳地为0.1～0.2wt％；
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，以纯净的Pr和Nd的混合物的形式，或者以PrNd、纯净的Pr和Nd的混合物联合添加；当以PrNd的形式添加时，Pr：Nd＝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0.1～0.2wt％，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；
其中，当所述的R1包含Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.1～0.2wt％，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；
其中，当所述的R1包含Y时，所述Y的含量较佳地为0.1～0.2wt％，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；
和/或，所述R2的含量为0.2wt％～0.8wt％；
和/或，所述R2中，Tb的含量为0.2wt％～0.8wt％；
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0.2wt％以下，且不为0wt％；
其中，当所述R2包含Dy时，所述Dy的含量较佳地为0.3wt％以下，且不为0wt％；
其中，当所述R2包括Ho时，所述Ho的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％；
其中，当所述R2包括Gd时，所述Gd的含量较佳地为0.15wt％以下、且不为0wt％；
和/或，所述M的含量为0.1wt％～0.15wt％，或者0.25wt％～0.4wt％；
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0.05wt％～0.3wt％，更佳地为0.1wt％～0.15wt％；
其中，当所述的M包含Nb时，所述Nb的含量较佳地为0.05wt％～0.15wt％，更佳地为0.05wt％～0.1wt％；
和/或，所述M的种类还包括Bi、Sn、Zn、Ga、In、Au和Pb中的一种或多种；
其中，当所述M包括Ga时，所述Ga的含量范围较佳地为0.1～0.3wt％；
当M元素包括Ga，且Ga为0.2wt％以上、且不为0.35wt％时，较佳地，M元素的组成中Ti+Nb为0.07wt％以下、且不为0wt％；
和/或，较佳地，所述原料组合物中还含有Al；其含量较佳地为0.15wt％以下，但不为0wt％；
当所述M包括Ga，且Ga为0.01wt％以下时，Al+Ga+Cu为0.15wt％以下、且不为0wt％；较佳地，Al+Ga+Cu为0.11wt％以下、且不为0wt％；
和/或，所述原料组合物中Cu的含量为0.08wt％以下、但不为0wt％，或者0.1wt％～0.15wt％；
和/或，所述原料组合物中B的含量为0.9wt％～1.1wt％，较佳地为0.97wt％～1.05wt％；
和/或，所述原料组合物中所述Fe的含量为65.65wt％～70.88wt％。
3.如权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，所述的原料组合物包括：
R：29-31wt％；所述R1包括Nd和Dy，其中Dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；R2包括Tb，Tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；
B：0.9wt％～1.1wt％；
Cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；
Ti：0.3wt％以下、但不为0wt％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
较佳地，所述的原料组合物包括如下组分：
R：30.6wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.90wt％，Dy为0.10wt％；R2为Tb，Tb为0.60wt％；
B：0.99wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.15wt％；
Fe:68.19wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括：
R：29-31wt％；所述R1包括Nd和Dy，其中Dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；R2包括Tb，Tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；
B：0.9wt％～1.1wt％；
Cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；
Nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
较佳地，所述的原料组合物包括如下组分：
R：30.6wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.90wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.60wt％；
B：0.99wt％；
Cu：0.07wt％；
Nb：0.15wt％；
Fe:68.19wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括：
R：29-31wt％；所述R1包括Nd和Dy，其中Dy的用量为0.1wt％-0.2wt％；R2包括Tb，Tb的用量为0.2wt％-0.8wt％；
B：0.9wt％～1.1wt％；
Cu：0.15wt％以下、但不为0wt％；
Nb：0.3wt％以下、但不为0wt％；
Ga：0.05wt％-0.3wt％；
余量为Fe及不可避免的杂质；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
较佳地，所述的原料组合物包括如下组分：
R：30.6wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.90wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.60wt％；
B：0.99wt％；
Cu：0.07wt％；
Nb：0.05wt％；
Ga：0.3wt％；
Fe:67.99wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：29wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为28.6wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.30wt％；
B：1.01wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.15wt％；
Ga：0.15wt％；
Fe:69.62wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：31wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为30.4wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.50wt％；
B：0.98wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.15wt％；
Ga：0.1wt％；
Fe:67.7wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：30.6wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.9wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.60wt％；
B：0.99wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.05wt％；
Ga：0.1wt％；
Fe:68.19wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：30.6wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.90wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.60wt％；
B：0.99wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.3wt％；
Ga：0.1wt％；
Fe:67.94wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：28wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为27.3wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb，Tb为0.2wt％；
B：1.1wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.15wt％；
Nb：0.05wt％；
Ga：0.15wt％；
Fe:70.88wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：33wt％；其中R1为Nd和Dy和Pr，Nd为31.7wt％，Dy为0.20wt％，Pr为0.1wt％，R2为Tb，Tb为1wt％；
B：0.9wt％；
Cu：0.15wt％；
Ti：0.15wt％；
Al：0.15wt％；
Fe:65.65wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比；
和/或，所述的原料组合物包括如下组分：
R：31wt％；其中R1为Nd和Dy，Nd为29.9wt％，Dy为0.10wt％，R2为Tb、Dy和Pr，其中Tb为0.5wt％，Dy为0.30wt％，Pr为0.20wt％；
B：0.97wt％；
Cu：0.07wt％；
Ti：0.15wt％；
Fe:67.81wt％；
其中，所述百分比为各元素占原料组合物的质量百分比。
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任意一项所述的原料组合物进行，所述制备方法为本领域常规的扩散制法，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℃；
所述制粉较佳地包括氢破制粉和/或气流磨制粉；
其中，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；
所述烧结较佳地在真空度低于5×10-1Pa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；
在所述的晶界扩散之前较佳地还包括所述R2的涂覆操作；
其中，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，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；当所述Cu在晶界扩散时添加，所述Cu的含量较佳地为0.03～0.15wt％，wt％为元素占所述原料组合物的质量百分比；其中所述Cu占所述PrCu的百分比为0.1～17wt％；
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；
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地为460-560℃，时间较佳地为1-3h。
6.一种由如权利要求4或5的制备方法制得的钕铁硼磁体材料。
7.一种钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述钕铁硼磁体材料中，R：28～33wt％；所述R包括R1和R2，所述R1包括Nd和Dy，所述R2包括Tb；R2的含量为0.2wt％～1wt％；
B：0.9～1.1wt％；
Cu：0.15wt％以下、且不为0wt％；
M：0.35wt％以下、且不为0wt％；
M包括Ti、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Hf、Zn和Ag中的一种或多种；
Fe：60wt％～70.88wt％；
wt％为各元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比；
所述钕铁硼磁体材料中不含Co；
所述钕铁硼磁体材料包含Nd2Fel4B晶粒和其壳层、邻接所述Nd2Fel4B晶粒的二颗粒晶界和晶界三角区，其中R1中的重稀土元素主要分布在Nd2Fel4B晶粒，R2主要分布在所述壳层、所述二颗粒晶界和所述晶界三角区，所述晶界三角区的面积占比为1.5％～3.5％；所述钕铁硼磁体材料的晶界连续性为96％以上；晶界三角区中C和O的质量占比为0.4～0.5％，二颗粒晶界中C和O的质量占比为0.35％以上。
8.如权利要求7所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述晶界三角区面积占比为1.59％～3.28％，较佳地为1.59％～2％；
和/或，所述晶界连续性为97％以上，较佳地为98％以上；
和/或，所述二颗粒晶界中C和O的质量占...
【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
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