一种钕铁硼永磁合金材料制造技术

本发明专利技术提供了一种钕铁硼永磁合金材料，包括含有轻稀土元素RL的RL

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼永磁合金材料


[0001]本专利技术涉及一种永磁材料
，尤其涉及一种钕铁硼稀土永磁合金材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]稀土永磁材料是以不同的稀土元素和过渡族族金属元素(Fe、Co、Ni等)组成的金属间化合物为主相的永磁合金材料。自1960年代被专利技术以来，稀土永磁材料的发展十分迅速，己经在许多领域里得到了广泛的应用，成为当代新技术的重要基础功能材料，特别是在永磁电机领域发挥了不可替代的作用。如今稀土永磁电机己经覆盖了步进电机、无刷电机、伺服电机和直线电机等各种主要类型，并广泛应用于计算机、打印机、家用电器、空调压缩机、汽车助力转向电机、混合动力或纯电动汽车驱动电机/发电机、汽车启动电机、地面军用电机、能空电机等重要领域。
[0003]其中，烧结铁铁硼(Nd-Fe-B)是一种具有高剩磁、高磁能积和高矫顽力的稀土永磁合金材料，自1982年日本科学家Sagawa研发问世以来，Nd-Fe-B产业就得到了迅速的发展，已经被广泛用于电子信息、计算机硬盘驱动器的音圈电机以及驱动电机、风力发电、电动自行车及电动汽车、核磁共振成像等医疗设备的各个新兴
在1984年世界产量仅为32吨，而到2012年的产量则已超过15万吨。NdFeB的发展主要源于合金材料的高磁能积(其已接近NdFeB稀土合金材料理论值的极限)，但其磁体的实际内禀矫顽力却常为理论值(75kOe)的1/3-1/30，这导致了合金材料的工作温度和稳定性相对较低，制约了NdFeB稀土合金材料的进一步发展和应用。
[0004]为解决这些问题，就必须提高Nd-Fe-B的矫顽力。目前，提高其矫顽力的方法主要有两大类，一则是熔炼前向磁体中掺加低熔点合金元素Me(Me＝Al、Ga、Cu、Sn等等)的方法，二则是通过添加重稀土元素Dy和Tb来替代Nd的方式。前一方法能小幅地提高磁体的矫顽力，但Me却会固溶在Nd2Fe
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B内而产生磁稀释作用，明显地降低磁体的剩磁和磁能积；后一方法能够明显地提升材料的矫顽力，但该方法却也以牺牲材料的剩磁和磁能积为代价，同时稀缺的重稀土元素Dy/Tb还会大幅度地增加磁体的生产成本，尽管也有研究表明可以通过各种技术手段仅将重稀土元素扩散到永磁体的晶界处以解决上述重稀土元素添加导致的磁能积降低和成本升高等问题，但是其依然存在设备成本和要求高、合金元素扩散深度有限而难以适应大尺寸产品、批量生产时性能可控性差、产品一致性和使用稳定性不好等等各种问题。
[0005]找到一种更好的制备工艺或新系列的钕铁硼合金材料体系，在尽量少使用重稀土元素的前提下，提高磁体材料的矫顽力，同时又不削弱磁体材料的剩磁和磁能积，是Nd-Fe-B
中的研发人员致力研究的方向。

技术实现思路

[0006]为尽量少使用重稀土元素的同时获得高性能的稀土永磁合金材料，本专利技术提供了
一种钕铁硼永磁合金材料，能够在不削弱磁体材料的剩磁和磁能积性能的基础上，大幅提高永磁合金材料的矫顽力。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种永磁合金材料，其特征在于：包括含有轻稀土元素RL的RL-Fe-B晶粒构成的第一相，含有重稀土元素RH的RH-Fe-B晶粒构成的第二相，包围所述RL-Fe-B晶粒和RH-Fe-B晶粒的晶界相，以及三个以上的晶粒的交接点处的合金相；其中，所述永磁合金材料中的所述重稀土元素的含量为1.0wt％以下，且所述第二相和晶界相中所述重稀土元素RH的浓度比所述第一相和合金相中的浓度高。
[0008]进一步优选的，所述轻稀土元素RL至少包括Nd，所述重稀土元素RH至少包括Ho。
[0009]进一步优选的，在所述各相的表面还形成有渗碳氮层，所述渗碳氮层具有自外向内C和N的浓度梯度。
[0010]进一步优选的，所述渗碳氮层的厚度为0.2-0.4μm。
[0011]进一步优选的，所述渗碳氮层中C/B和N/B的原子比大于1小于3。
[0012]进一步优选的，所述永磁合金材料通过以下步骤制备得到：
[0013](1)准备第一合金粉末，所述第一合金粉末的成分按质量百分比计为，Nd 26.0-29.0，B 0.90-0.95，Al 0.2-0.4，Cu 0.1-0.2，Zr 0.3-0.4，Co 0.4-0.8，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0014](2)准备第二合金粉末，所述第一合金粉末的成分按质量百分比计为，Nd 25.0-27.0，Ho 1.0-2.0，B 0.90-0.95，Al 0.2-0.4，Cu 0.1-0.2，Zr 0.3-0.4，Co0.4-0.8，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0015](3)按照质量百分比第一合金粉末50-60％、第二合金粉末50-40％的比例将所述第一合金粉末和第二合金粉末混合均匀后压制成型，并在成型体外表面涂覆扩散合金层；
[0016](4)将成型体进行烧结处理；
[0017](5)将烧结体在碳源和氮源气氛中进行热处理。
[0018]进一步优选的，所述热处理的温度为500-600℃。
[0019]进一步优选的，所述热处理采用碳源+氮源和氮源气体周期间隔通入的方式进行。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：通过本专利技术独特的先进制备工艺，配合独特永磁合金材料体系，能够在减少使用重稀土元素的情况下获得具有优异性能的钕铁硼系稀土永磁合金材料，具体情况将在后续具体实施方式部分作出描述和阐释。
具体实施方式
[0021]下面将结合实施例和对比例对本专利技术进一步详细说明。
[0022]实施例1.
[0023](1)制备第一合金粉末：按照Nd 27.0，B 0.92，Al 0.3，Cu 0.15，Zr 0.35，Co 0.6，余量为Fe和不可避免的杂质，选用高纯金属粉末进行称量配料；将配制好的金属粉末混合后熔炼得到第一合金铸锭，所述第一合金铸锭的熔炼温度为1350℃，熔炼时间为1h；随后采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第一合金粉末，第一合金粉末的粒径D
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小于5μm，第一合金粉末的粒度必须严格控制，因为过大的粒径将难以满足磁性能的要求，也会妨碍获得好的烧结性能。
[0024](2)制备第二合金粉末：按照Nd 25.5，Ho 1.5，B 0.92，Al 0.3，Cu 0.15，Zr 0.35，
Co 0.6，余量为Fe和不可避免的杂质，选用高纯金属粉末进行称量配料；将配制好的金属粉末混合后熔炼得到第二合金铸锭，所述第一合金铸锭的熔炼温度为1450℃，熔炼时间为2h；随后采用氢破碎的工艺将第一合金铸锭破碎以得到第二合金粉末，第二合金粉末的粒径D
50
小于5μm，第二合金粉末的粒度必须严格控制，因为过大的粒径将难以满足磁性能的要求，也会妨碍获得好的烧结性能。
[0025](3)按照质量百分比第一合金粉末55％、第二合金粉末45％的比例将所述第一合金粉末和第二合金粉末与矿物油混合均匀后在垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁合金材料，其特征在于：包括含有轻稀土元素RL的RL-Fe-B晶粒构成的第一相，含有重稀土元素RH的RH-Fe-B晶粒构成的第二相，包围所述RL-Fe-B晶粒和RH-Fe-B晶粒的晶界相，以及三个以上的晶粒的交接点处的合金相；其中，所述永磁合金材料中的所述重稀土元素的含量为1.0wt％以下，且所述第二相和晶界相中所述重稀土元素RH的浓度比所述第一相和合金相中的浓度高。2.根据权利要求1所述的永磁合金材料，其特征在于：所述轻稀土元素RL至少包括Nd，所述重稀土元素RH至少包括Ho。3.根据权利要求1所述的永磁合金材料，其特征在于：在所述各相的表面还形成有渗碳氮层，所述渗碳氮层具有自外向内C和N的浓度梯度。4.根据权利要求3所述的永磁合金材料，其特征在于：所述渗碳氮层的厚度为0.2-0.4μm。5.根据权利要求3所述的永磁合金材料，其特征在于：所述渗碳氮层中C/B和N/B的原子比大于1小于3。6.根据权利要求1所述的永磁合金材料，其特征在于：所述永磁合金材料通过以下步骤制备得到：(1)准备第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧媛，
申请(专利权)人：周慧媛，
类型：发明
国别省市：