一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法，所述永磁材料由多壳层

【技术实现步骤摘要】
一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及稀土永磁材料领域。更具体地说，本专利技术涉及一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，具有优异的综合磁性能，广泛应用于电动汽车、医疗器械、风力发电、航空航天、船舶等许多领域。随着新能源汽车、智能设备和工业机器人领域的蓬勃发展，钕铁硼永磁材料的需求量和产量逐年增长。根据工信部统计数据，2018年我国烧结钕铁硼毛坯产量约15.5万吨，同比增长5％。长期以来钕铁硼永磁材料大量使用稀土中的Nd、Pr元素，而丰度更高价格低廉的混合稀土(MM)使用量却很少。利用混合稀土进行永磁材料的制备，一方面是可以省去各个稀土元素的分离萃取环节，大幅降低成本；另一方面，利用不同稀土元素之间的协同作用，相比于直接添加La、Ce稀土元素，永磁材料的综合性能更加优异。因此用混合稀土制备永磁材料，不仅可以大大降低永磁材料的生产成本，而且可以减少稀土分离环节对环境的污染。
[0003]不同稀土元素在形成2:14:1主相时具有不同的内禀磁性，相较于Pr和Nd，MM2Fe
14
B的饱和磁极化强度Js和磁晶各向异性场HA都要低一些，因此MM的加入不可避免地会带来永磁材料性能的下降。因此，如何在降低永磁材料成本的同时，保证一定的磁性能，是目前大规模推广应用MM亟待解决的难题。从微观角度来看，永磁材料的矫顽力与微观组织结构具有很强的关联性。在永磁材料反磁化的过程中，当外加方向场达到形核场时，反向畴开始形成，随后通过不可逆畴壁位移迅速扩张，从而实现反磁化。如果通过优化微观组织结构设计，提高反向畴的形核场和增大不可逆畴壁的钉扎场，就可以有效提高材料的矫顽力。
[0004]目前，对低成本稀土永磁材料的研究多集中于通过双主相法制备高丰度Ce磁体和磁体晶界调控等方面。钢铁研究总院在国内率先开展了低成本Ce
‑
Nd
‑
Fe
‑
B磁体的研究工作，其开发的双主相技术(专利授权号：CN 12800454 B)，主要工艺路线为分别制作(Ce，Re)
‑
Fe
‑
B速凝片和Nd
‑
Fe
‑
B速凝片并进行氢破和气流磨，然后进行混粉，经过压制，低温烧结和低温回火过程，获得烧结Ce
‑
Nd
‑
Fe
‑
B磁体。当Ce含量不高于稀土总重量的80wt.％时，磁体的矫顽力均优于同成分的单合金法制备的磁体。专利CN103794323A中，提到将高丰度稀土(RE
100
‑
a
MM
a
)
‑
Fe
‑
B合金和Nd
‑
Fe
‑
B合金混合，再混入晶界改性相，使磁性得到改善，虽然该专利通过晶界调控的方法，提高富稀土相对主相的浸润性，降低了主相晶粒间的交换耦合作用，能够一定程度的提高矫顽力，但是混合稀土的添加比例提高后，磁体性能恶化的问题并没有从根本上解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，提供了一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法。通过在贫稀土合金粉末(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
中添加亚微米级的富稀土合金粉末R
’
x
(Fe，TM)
100
‑
x
‑
y
B
y
，经过取向压型和烧结过程，可以在主相晶粒周围形成第一
硬磁壳层，经过一次扩散回火处理后，第一硬磁壳层周围形成磁晶各向异性场更高的外部硬磁壳层，再经多次扩散工艺后能够得到具有多壳层
‑
核壳结构的主相晶粒和富稀土晶界相组成的混合稀土永磁材料，所述多壳层
‑
核壳结构可以同时提高反向畴的形核场和钉扎场，因此可以提高磁体的矫顽力，另外本专利技术直接使用混合稀土作为原材料制备磁体，可以促进稀土资源的平衡使用并减少分离稀土带来的环境污染。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]步骤1：制备(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
贫稀土合金粉末；
[0008]步骤2：制备R
’
x
(Fe，TM)
100
‑
x
‑
y
B
y
富稀土合金粉末；
[0009]步骤3：将步骤1中制备的(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
贫稀土合金粉末与步骤2中制备的R
’
x
(Fe，TM)
100
‑
x
‑
y
B
y
富稀土合金粉末混合均匀；
[0010]步骤4：将步骤3混合后的合金粉末在惰性气体保护下进行取向成型，然后在油液中等静压处理，最后烧结，得到烧结态磁体；
[0011]步骤5：将扩散源制备成粉末、靶材、溶液或快淬条带；
[0012]步骤6：将步骤5制备的扩散源附着在步骤4制备的烧结态磁体表面上；
[0013]步骤7：在真空或惰性气体氛围下进行高温扩散及回火处理制得由主相晶粒和富稀土晶界相组成的高矫顽力混合稀土永磁材料，所述主相晶粒具有多壳层
‑
核壳结构。
[0014]优选的是，所述贫稀土合金化学式(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
中，a、b、c为对应元素的质量百分比：5≤a≤100，26≤b≤31，0.95≤c≤1.2，R为Pr、Nd、La、Ce、Y中的一种或者几种的组合，MM为从原矿粗分后直接提炼出的以La、Ce、Pr、Nd为主要稀土元素的混合稀土合金，TM为Al、Cu、Co、Nb、Ga、Zr、V、Ti中的一种或几种元素的组合；
[0015]所述富稀土合金化学式R
’
x
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
贫稀土合金粉末；步骤2：制备R
’
x
(Fe，TM)
100
‑
x
‑
y
B
y
富稀土合金粉末；步骤3：将步骤1中制备的(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
贫稀土合金粉末与步骤2中制备的R
’
x
(Fe，TM)
100
‑
x
‑
y
B
y
富稀土合金粉末混合均匀；步骤4：将步骤3混合后的合金粉末在惰性气体保护下进行取向成型，然后在油液中等静压处理，最后烧结，得到烧结态磁体；步骤5：将扩散源制备成粉末、靶材、溶液或快淬条带；步骤6：将步骤5制备的扩散源附着在步骤4制备的烧结态磁体表面上；步骤7：在真空或惰性气体氛围下进行高温扩散及回火处理制得由主相晶粒和富稀土晶界相组成的高矫顽力混合稀土永磁材料，所述主相晶粒具有多壳层
‑
核壳结构。2.根据权利要求1所述的一种高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，所述贫稀土合金化学式(MM
a
R
100
‑
a
)
b
(Fe，TM)
100
‑
a
‑
b
‑
c
B
c
中，a、b、c为对应元素的质量百分比：5≤a≤100，26≤b≤31，0.95≤c≤1.2，R为Pr、Nd、La、Ce、Y中的一种或者几种的组合，MM为从原矿粗分后直接提炼出的以La、Ce、Pr、Nd为主要稀土元素的混合稀土合金，TM为Al、Cu、Co、Nb、Ga、Zr、V、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜华，史荣莹，左志军，马明国，
申请(专利权)人：京磁材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：