一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片及其制备方法和应用技术

本申请涉及磁体制备技术领域，具体公开了一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片及其制备方法和应用；其制备原料包括钕铁硼主体合金和添加剂，所述添加剂包括金属氧化物、金属氮化物和金属氟化物；按重量份数计，每100份所述钕铁硼主体合金，配合有0.005

【技术实现步骤摘要】
一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及永磁材料的制备领域，更具体地说，它涉及一种高电阻率的钕铁硼永磁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于钕铁硼永磁材料具有体积小、磁性能高的优点，其应用普及到航天航海、能源、医疗卫生、计算机、通讯和汽车工业等领域。使用钕铁硼永磁材料的电机相对于铁氧体永磁电机体积可减小1/2，重量减少60％，而功率却能提高40％。故高性能的钕铁硼永磁材料可以作为制造新能源汽车的动力电机和特种电机的主要材料。
[0003]如今，在应用于高速永磁无刷直流电机时，会产生涡流损耗，导致电机温度升高，造成磁通量损失，严重时甚至引起转子永磁体的热退磁。目前降低钕铁硼磁体的涡流损耗效应主要有两种方法：1.改变电机转子的设计。例如通过分割磁体来达到减少涡流损耗。但是此方案会提高制造成本，而且通过金属外壳来分割磁体，减少涡流损耗的收效甚微；2.提高磁体的电阻率。由于涡流损耗效应与磁体的电阻率呈反比，因此提高磁体的电阻率可降低涡流损耗。
[0004]目前，提高钕铁硼磁体电阻率的一种方法是在钕铁硼磁体中掺杂高电阻率的物质，例如钕铁硼磁体中掺杂Al2O3等绝缘材料，当Al2O3质量分数为1.5％时，磁体的电阻率提高 13％，但由于Al2O3中部分氧原子在热变形过程中易进入磁体基体相，形成氧化物过渡层，进而磁体发生钝化，导致磁体的矫顽力和剩磁都下降。提高磁体电阻率的另一种方法是用高分子材料包覆，将钕铁硼磁粉和环氧树脂混合，在外磁场取向下进行压制，制备黏结钕铁硼磁体，但由于高分子材料的软化温度较低，磁体的工作温度受到限制，同时非磁性高分子材料还会使磁体的磁性能降低。

技术实现思路

[0005]为了提高钕铁硼磁体电阻率的同时，减少矫顽力和剩磁的下降，并维持钕铁硼磁体的磁性能，本申请提供一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片，其制备原料包括钕铁硼主体合金和添加剂，所述添加剂包括金属氧化物、金属氮化物和金属氟化物；按重量份数计，每100份所述钕铁硼主体合金，配合有0.005
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1份的所述金属氧化物、0.005
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2份的所述金属氮化物和0.005
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3份的所述金属氟化物。
[0007]优选的，按重量份数计，每100份所述钕铁硼主体合金，配合有0.05
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0.25份的所述金属氧化物、0.5
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1.5份的所述金属氮化物和1
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2份的所述金属氟化物。
[0008]通过采用上述技术方案，在制造烧结钕铁硼材料过程中，氧不可避免的从大气中进入磁体，在磁体内生成金属氧化物，最终因氧化导致材料磁性能恶化，一般情况下，测量其氧含量可达到4000
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6000ppm，这样的材料不具备磁性能特性。在钕铁硼样品钕铁硼各项
磁性能合格的材料中一般的氧含量范围是1000
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3000ppm。通过在原料中加入少量金属氧化物，其在高温熔融过程中，会有一部分金属氧化发生分解析出氧气，该部分氧气可以与一部分的钕铁硼磁体发生轻微钝化，在钕铁硼磁体晶面形成氧化膜，尽量防止其在后续成型生产中遇氧剧烈氧化。
[0009]金属氮化物添补钕铁硼的气孔和缺陷，会增加磁体的致密性和连续性，提高钕铁硼磁体的力学性能和磁性能，进而界相的分布更加均匀。从而有效的提高钕铁硼永磁材料的力学性能和磁性能。但是大量的金属氮化物的掺杂，在晶面处形成规律结构，相邻的原子之间存在电子云重叠，造成该区域价电子被局域化，进而电阻减少。由于金属氟化物的电阻率较大，掺杂金属氟化物到钕铁硼中，会导致钕铁硼原本的晶格周期性排列被破坏，使自由电子的散射几率增大，引起更多的电子散射，产生阻挡层的作用，从而使磁体的电阻率显著提高，有助于降低电机的使用损耗。
[0010]由于，金属氮化物添补钕铁硼的气孔和缺陷增加磁体晶面的致密性和连续性，而金属氟化物会导致钕铁硼原本的晶格周期性排列被破坏。所以，在金属氮化物与金属氟化物的两者掺杂比例之间存在一个临界值，当每100份所述钕铁硼主体合金配合有0.005
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1份的所述金属氧化物、0.005
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2份的所述金属氮化物和0.005
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3份的所述金属氟化物时，金属氮化物在金属氧化物的辅助下刚好能够添补钕铁硼的气孔和缺陷，使得界面的分布更加均匀，使晶粒的不规则长大得到了抑制，阻碍主相晶粒长大。该添加量的金属氟化物在破坏晶格周期排列的同时，晶面不会大范围扩裂而影响到晶面的均匀性。由此，金属氟化物的掺杂增加电阻率，又使得金属氮化物的掺杂减少矫顽力和剩磁的下降。进一步优选每100份所述钕铁硼主体合金配合有0.05
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0.25份的所述金属氧化物、0.5
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1.5份的所述金属氮化物和1
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2份的所述金属氟化物。
[0011]综上，本申请的钕铁硼永磁薄片通过在钕铁硼主体合金内同时添加设定量的金属氧化物、金属氮化物和金属氟化物，由此能在提高钕铁硼磁体电阻率的同时，尽可能地减少矫顽力和剩磁的下降，维持钕铁硼磁体优异的磁性能。
[0012]优选的，所述金属氧化物为稀土金属氧化物。
[0013]通过采用上述技术方案，稀土金属元素的原子磁矩大，由于轨道磁矩的存在使得自旋磁矩与轨道磁矩间的耦合作用很强，这样稀土永磁合金的磁晶各向异性能和磁弹性能很大。掺杂稀土金属氧化物，能控制少量氧在磁体表面轻微钝化，尽量避免烧结时剧烈氧化。所以稀土金属氧化物掺杂在磁材中，具有较高的剩余磁感应强度和最大磁能积，并提高矫顽力和剩磁。
[0014]优选的，所述稀土金属氧化物选自Pr2O3、Y2O3、Gd2O3和CeO2中的一种或多种的混合物；所述金属氮化物选自AlN、Mg2N3、Ga3N2和ZrN中的一种或多种的混合物；所述金属氟化物选自CaF2、AlF3、CrF3和ZrF4中的一种或多种的混合物。
[0015]通过采用上述技术方案，上述稀土金属氧化物掺杂在磁材中，具有较高的剩余磁感应强度和最大磁能积，并提高矫顽力和剩磁；上述金属氮化物具有高温耐受性，在高温下也难以分解，通过掺杂上述金属氮化物，使得磁体的致密性和连续性增加，在晶面处形成规律结构的同时提高钕铁硼的高温耐受性；通过掺杂上述金属氟化物，能较好地提高在晶体内部破坏晶格周期性排列的程度，使得磁体中晶粒的取向度逐渐下降，避免晶界相的过度析出，在减少磁体磁能积受矫顽力、剩磁的影响的同时，有效提高电阻率，由此制得的磁体
运用在电机中可以有效降低电机的涡流损耗。
[0016]第二方面，本申请提供一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片的制备方法，包括以下步骤：熔融甩带：称取设定重量份的钕铁硼主体合金和添加剂进行熔炼，得到的熔融液浇在冷却轮辊进行铸片，制得片材；氢破研磨：将所述片材进行氢破碎处理，得到磁体碎粉；气流磨粉：将所述磁体碎粉在氮气氛围中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电阻率的钕铁硼永磁薄片，其特征在于，其制备原料包括钕铁硼主体合金和添加剂，所述添加剂包括金属氧化物、金属氮化物和金属氟化物；按重量份数计，每100份所述钕铁硼主体合金，配合有0.005
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1份的所述金属氧化物、0.005
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2份的所述金属氮化物和0.005
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3份的所述金属氟化物。2.根据权利要求1所述的高电阻率的钕铁硼永磁薄片，其特征在于，按重量份数计，每100份所述钕铁硼主体合金，配合有0.05
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0.25份的所述金属氧化物、0.5
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1.5份的所述金属氮化物和1
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2份的所述金属氟化物。3.根据权利要求2所述的高电阻率的钕铁硼永磁薄片，其特征在于，所述金属氧化物为稀土金属氧化物。4.根据权利要求3所述的高电阻率的钕铁硼永磁薄片，其特征在于，所述稀土金属氧化物选自Pr2O3、Y2O3、Gd2O3和CeO2中的一种或多种的混合物；所述金属氮化物选自AlN、Mg2N3、Ga3N2和ZrN中的一种或多种的混合物；所述金属氟化物选自CaF2、AlF3、CrF3和ZrF4中的一种或多种的混合物。5.权利要求1
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4中任意一项所述的高电阻率的钕铁硼永磁薄片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔融甩带：称取设定重量份的钕铁硼主体合金和添加剂进行熔炼，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱欣，
申请(专利权)人：宁波虔宁特种合金有限公司，
类型：发明
国别省市：