一种烧结R-Fe-B永磁体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种烧结R

【技术实现步骤摘要】
一种烧结R
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Fe
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B永磁体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于稀土永磁材料制备
，尤其涉及一种晶界扩散的烧结 R
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Fe
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B永磁体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]烧结钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，主要由稀土PrNd、铁、硼等元素组成，因其具有优异的磁性能及高性价比，而被广泛应用于各类稀土永磁电机、智能消费电子产品、医疗器械等领域。随着低碳环保经济及高新技术的快速发展，烧结钕铁硼磁体的需求量日益增长，从而极大地带动了稀土PrNd资源的消耗，使得PrNd价格逐渐升高。La、Ce作为化学性质与PrNd相近且储量最为丰富的稀土元素，却因其自身较低的内禀磁性能而使其在稀土永磁材料领域的应用受到限制。目前，如何在不影响磁性能的条件下，增加La、Ce元素的使用量降低成本，成为节约稀土研究课题之一。
[0003]现有技术中向磁体内添加La、Ce的途径主要有以下几种：第一种是以合金化的方式添加，即在熔炼过程中加入金属La、Ce原材料；第二种是通过双合金方式添加，即先分别熔炼制备(R，LaCe)
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Fe
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B和R
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Fe
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B合金鳞片(R选自Nd、Pr、 Dy、Tb、Ho、Gd中的一种或者几种)，然后将上述合金鳞片按一定比例混合后压制烧结；第三种是通过在磁体表面附着La、Ce的化合物或合金，并经适当的热处理工艺以使La、Ce扩散进入磁体内部。
[0004]上述方法中，以合金化的方式添加会致使La、Ce进入主相晶粒中，从而造成主相晶粒的饱和磁极化强度、居里温度、磁晶各向异性场等性能降低，进而降低磁体的初始性能，从而限制了其应用发展；然而，通过扩散添加的方式使 La、Ce进入磁体内部，则存在工艺复杂繁琐、La、Ce添加量不足，且难以提升磁体矫顽力等技术缺陷，因而性价比低，不利于其应用发展。而通过双合金添加的方式能够在一定程度上避免La、Ce进入主相晶粒内部，因此，已日渐成为含La、Ce钕铁硼磁体的主流制备工艺。
[0005]然而，为了实现高性能含La、Ce钕铁硼磁体的制备，以弥补La、Ce添加引起的磁性能降低，在制备富La、Ce磁体时通常会添加一定量的重稀土元素如Dy、 Tb以提高磁体磁性能，重稀土晶界扩散技术是目前最有效且最易实现的方法。因此有研究将将NdCeFeB双合金和晶界扩散技术的叠加制备高矫顽力的磁体，但是所得磁体性能不及预期，主要归因于重稀土晶界扩散技术中扩散用基材磁体的晶界相成分及晶界结构对重稀土渗透及其在磁体内部流动分散有着决定性的作用。
[0006]双合金法制备的钕铈铁硼磁体中，由于主辅相间成分的差异性，造成组成元素存在明显浓度差，严重影响重稀土元素向磁体内部的渗透，最终磁体矫顽力提升不明显。由于涉及到稀土元素在两种主相中分布的非均质性，重稀土的晶界扩散涉及多个情况，一方面扩散取代Nd2Fe14B主相中的Nd，一方面扩散取代Ce2Fe14B主相中的Ce，两个过程存在互相竞争的作用，且取代出来的Nd或Ce 会进一步发生扩散取代过程，导致重稀土被置换到主相内部，使得重稀土利用率不高，造成扩散后磁体矫顽力差。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有高矫顽力的R
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Fe
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B永磁体及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术提供一种R
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Fe
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B永磁体，所述永磁体至少包括晶界和复合主相晶粒；
[0009]所述晶界包括富RH相，所述富RH相呈团块状分布在复合主相晶粒之间的晶界内，优选在任意相邻的三个或三个以上的复合主相晶粒的交隅处；所述富 RH相也可以呈薄层带状沿晶界连续分布；
[0010]所述晶界中RH的含量大于主相晶粒中RH的含量，RH选自Dy、Tb、Ho 等重稀土金属中的至少一种；
[0011]所述复合主相晶粒具有核壳结构，所述核壳结构包括具有R
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T
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B型相结构的核结构，和在所述核结构外层的壳结构；
[0012]所述核结构包括富Ce的主相晶粒和贫Ce的主相晶粒；所述富Ce主相晶粒中，Ce的含量为1
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15wt％；所述贫Ce主相晶粒中，Ce的含量为0
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1wt％。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述晶界中RH的含量优选大于壳结构中RH的含量。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述壳结构中RL的含量大于等于核结构中RL的含量。
[0015]根据本专利技术的实施方案，RL选自Pr、Nd等轻稀土金属中的至少一种。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述永磁体具有如图1所示的结构，所述永磁体至少包括：晶界和复合主相晶粒，其中复合主相晶粒具有核壳结构，所述核结构包括富Ce主相晶粒和贫Ce的主相晶粒，且所述核结构外层有壳结构；所述壳结构中RL的含量大于等于核结构中RL的含量，所述晶界中RH的含量大于主相晶粒中RH的含量。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述R
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T
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B型相结构中，至少包括如下成分：
[0018]R，其重量百分比为28％≤R≤35％；R选自钕(Nd)和铈(Ce)，和任选地包括或不包括钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)中的至少一种；
[0019]B，其重量百分比为0.8％≤B≤1.2％；
[0020]M，其重量百分比为0≤M≤5％；M选自铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镓(Ga)、锆(Zr)、铌(Nb)中的至少一种；
[0021]余量为T；T选自铁(Fe)，和任选的包括或不包括钴(Co)。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述永磁体通过将低Ce主合金的粉末和高Ce辅合金的粉末混合、压制成型、烧结处理后，并经复合扩散制备得到。
[0023]优选地，所述低Ce主合金中，Ce的含量为不大于1wt％，优选为0
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1wt％。
[0024]优选地，所述高Ce辅合金中，Ce的含量为大于1wt％且不大于15wt％。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述永磁体的表面至芯部均具有上述晶界和复合主相晶粒的相结构。本专利技术中所述永磁体的芯部是指在距离磁体表面至少500μm 处的位置。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述晶界相中Ce的含量不做具体限定。
[0027]本专利技术还提供上述永磁体的制备方法，所述制备方法包括将低Ce主合金的粉末和高Ce辅合金的粉末混合后压制成型、烧结处理得到坯体，坯体经复合扩散制备得到所述永磁体。
[0028]优选地，所述低Ce主合金中，Ce的含量为不大于1wt％，优选为0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种R
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Fe
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B永磁体，其特征在于，所述永磁体至少包括晶界和复合主相晶粒；所述晶界包括富RH相，所述富RH相呈团块状分布在复合主相晶粒之间的晶界内，优选在任意相邻的三个或三个以上的复合主相晶粒的交隅处；所述富RH相呈薄层带状沿晶界连续分布；所述晶界中RH的含量大于主相晶粒中RH的含量，RH选自Dy、Tb、Ho重稀土金属中的至少一种；所述复合主相晶粒具有核壳结构，所述核壳结构包括具有R
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T
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B型相结构的核结构，和在所述核结构外层的壳结构；所述核结构包括富Ce的主相晶粒和贫Ce的主相晶粒；所述富Ce主相晶粒中，Ce的含量为1
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15wt％；所述贫Ce主相晶粒中，Ce的含量为0
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1wt％。2.根据权利要求1所述的R
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Fe
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B永磁体，其特征在于，所述晶界中RH的含量大于壳结构中RH的含量。优选地，所述壳结构中RL的含量大于等于核结构中RL的含量。优选地，RL选自Pr、Nd轻稀土金属中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的R
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Fe
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B永磁体，其特征在于，所述R
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T
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B型相结构中，至少包括如下成分：R，其重量百分比为28％≤R≤35％；R选自钕(Nd)和铈(Ce)，和任选地包括或不包括钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)中的至少一种；B，其重量百分比为0.8％≤B≤1.2％；M，其重量百分比为0≤M≤5％；M选自铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镓(Ga)、锆(Zr)、铌(Nb)中的至少一种；余量为T；T选自铁(Fe)，和任选的包括或不包括钴(Co)。4.根据权利要求1
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3任一项所述的R
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Fe
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B永磁体，其特征在于，所述永磁体通过将低Ce主合金的粉末和高Ce辅合金的粉末混合、压制成型、烧结处理后，并经复合扩散制备得到。优选地，所述低Ce主合金中，Ce的含量为不大于1wt％，优选为0
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1wt％。优选地，所述高Ce辅合金中，Ce的含量为大于1wt％且不大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，安仲鑫，宿云婷，刘磊，姜云瑛，刘仲玉，
申请(专利权)人：烟台正海磁性材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：