一种镓合金永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镓合金永磁材料及其制备方法，属于黏结在一起的硬磁材料技术领域。本发明专利技术由镓合金永磁粉末与复合型永磁材料粘接剂经结合、固化制成，该镓合金永磁材料具有尺寸精度高、形状自由度大、机械强度好、重量轻的特点。本发明专利技术未采用铈对镝进行取代，避免了有害CeFe2相的产生。本发明专利技术利用晶界扩散的方法，以镓、铜改善晶界相，提高Nd2Fe

【技术实现步骤摘要】
一种镓合金永磁材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及黏结在一起的硬磁材料
，尤其涉及一种镓合金永磁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]永磁材料也称硬磁材料，具有一经磁化即能保持恒定磁性的特性，作为一种基础功能材料在长期的发展过程中得到了广泛的应用。常用的永磁材料分为烧结制成的永磁材料及通过粘结剂将磁粉粘接成大块磁体的永磁材料。烧结型永磁材料难以通过精密加工制成特殊形状，而且在加工过程中易出现开裂、破损、掉边、掉角等问题。将合金永磁材料粉碎后与塑料混合得到的复合型合金永磁材料能够良好解决上述问题，该材料具有成本低、尺寸精度高、形状自由度大、机械强度好、重量轻等优点，因而受到广泛关注。
[0003]中国专利CN105655076A公开了一种驱动电机用多主相高矫顽力钕铁硼永磁材料及其制备方法，该永磁材料其重量组成最终配比：镨钕合金20～32％，镝0～10％，铽0～10％，硼0.95～1.0％，铜0～0.2％，铝0～1％，钴1～3％，铌0～1％，锆0～0.1％，镓0～0.3％，余量为铁和材料中少量不可避免的杂质。该专利技术提供的钕铁硼永磁材料具有较高的矫顽力和磁能积，能满足驱动电机的性能要求。该专利技术通过调节重稀土含量，用以控制磁体中重稀土含量的分布，使得重稀土元素尽可能多地聚集在主相晶粒中，提高磁体的矫顽力。然而由于稀土元素复杂且有限的供应，导致其成本居高不下，该专利的配方中镝、铽含量占比较高，生产成本高，其大规模生产受到了限制。
[0004]通过添加廉价的钇、铈等元素来降低镝、铽含量，可以有效降低永磁材料的生产成本。中国专利CN110364325A提供了一种添加钇的稀土永磁材料及其制备方法，所述材料的化学式按质量百分比表示为：(Y
x
Re1‑
x
)
a
Fe
100
‑
a
‑
b
‑
c
M
b
B
c
，其中，0.05≤x≤0.5，20≤a≤28，0.5≤b≤2，0.5≤c≤1.5，Re为Nd和/或Pr，M为Al和/或Nb。该专利技术利用相对过剩、廉价的稀土钇、铈替代钕铁硼中的Nd和/或Pr，通过控制钇、铈、钕等稀土元素的比例，并添加适量的Nb和/或Al元素，在保持良好磁性能的同时，使稀土元素得到综合与平衡利用。引入钇、铈虽然能够降低生产成本，但Ce2Fe
14
B的固有磁性能比Nd2Fe
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B差，Ce取代会影响基体2：14：1相的固有磁性，而且会导致有害CeFe2相的形成，这种1：2相的出现会进一步导致富RE晶界相中稀土元素含量降低，破坏了硬磁性晶粒间的磁去耦，使得永磁材料的磁性能下降。
[0005]由纯金属材料制成的永磁材料存在防腐蚀性能差、柔韧性不强的缺陷，因此，由磁性物质和橡胶或塑料等高聚物复合而成的新型永磁材料得到广泛的关注。中国专利CN113012885A公开了一种耐腐蚀的永磁材料及其制备方法，该永磁材料包括改性丙烯酸交联树脂、纯铁、工业纯金属钕、铜、铈、镓、钴和铋铁合金。该专利技术以丙烯酸交联树脂作为永磁材料的基料，经过改性后生成交联网络结构，增加了永磁材料的耐磨性和使用寿命；将永磁材料用在污水处理中，永磁材料本身的磁性可以对污水中的金属元素进行吸附，有助于污水中金属杂质的清除，并且后期可以根据处理后污水中重金属离子的浓度可以判断分水器磁阀是否还具有磁性，以便于分水器磁阀的及时更换，提高污水处理的效率。以聚丙烯酸树
脂作为永磁材料粘接剂存在粘度高、加工性差的问题；此外，该树脂不耐水、酸碱及极性溶剂，其韧性较差，实际应用中可能存在力学性能不佳的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的问题是提供一种矫顽力高、力学性能好的镓合金永磁材料及其制备方法。
[0007]本专利技术不采用铈对镝进行取代，避免有害CeFe2相的产生。为了降低镝的使用量，本专利技术利用晶界扩散的方法，以镓、铜改善晶界相，提高Nd2Fe
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B铁磁相三结相的润湿性及晶界相的光滑性，减少相邻铁磁晶粒之间的交换耦合作用，进而增强烧结磁粉的内在矫顽力。
[0008]铁磁基体晶粒表面的尖角或缺陷会向相邻晶粒产生杂散场或成为形核中心，导致矫顽力的降低，Nd2Fe
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B铁磁相三结相的润湿性的改善有助于减少此负面影响。由于镝原子的半径小于镨、钕原子的半径，镝原子扩散到基体相后，基体相的单位晶胞变小；镓、铜降低了晶界相的共晶点，有利于晶界相的流动能力及镝元素从三结相向晶界相渗透。镓可促进Nd2O3的形成，从而减少Nd2Fe
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B相与晶界相之间的晶格失配，进而抑制退磁过程中晶界相与基体相界面附近反磁化畴核的产生。
[0009]一种镓合金永磁材料的制备方法，包括下述步骤：
[0010]S1、按照金属原料比例准备原料，经氢破碎后进行吸氢及脱氢，随后在氮气氛围中进行喷磨，得到原料粉末，备用；
[0011]S2、将所述原料粉末压制为致密的坯体，随后坯体经烧结后进行退火处理，得到原料锭，备用；
[0012]S3、在氩气氛围下，将所述原料锭加热至熔化状态，通过熔融纺丝工艺将熔化的原料锭喷射到旋转的基盘上，凝固后得到永磁基体，永磁基体在氮气氛围中进行喷磨，得到永磁粉末，备用；
[0013]S4、将所述永磁粉末按比例与复合型永磁材料粘接剂及固化剂混合均匀，随后将混合物置入模具并加热进行固化，固化完成后经脱模，得到所述镓合金永磁材料。
[0014]优选的，步骤S1中所述金属原料的质量百分比为：镨8.1～10.5％，钕19.5～21.9％，镝0.65～1.45％，铜0.28～0.42％，镓0.37～0.53％，钛0.17～0.24％，硼0.91～0.97％，铈0.85～2.15％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0015]优选的，步骤S1中所述原料粉末的平均粒径为3.5～6μm。
[0016]优选的，步骤S2中所述压制的压力为0.5～3t/cm2。
[0017]优选的，步骤S2中所述烧结的温度为1480～1630℃，烧结时间为3～8h。
[0018]优选的，步骤S2中所述退火分两阶段进行，第一阶段在960～1070℃处理1～3h，第二阶段在570～680℃处理0.5～2h。
[0019]优选的，步骤S3中所述加热的温度为1500～1580℃。
[0020]优选的，步骤S3中所述基盘的表面切向速度为35～50m/s。
[0021]优选的，步骤S3中所述永磁粉末的平均粒径为0.5～1.5μm。
[0022]优选的，步骤S4中所述混合物中，复合型永磁材料粘接剂含量为18～32wt％，固化剂含量为8～15wt％，余量为永磁粉末。
[0023]优选的，步骤S4中所述固化的温度为135～160℃，固化时间为3～8h。
[0024]本专利技术将初始原料经水解、聚合形成的氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、按照金属原料比例准备原料，经氢破碎后进行吸氢及脱氢，随后在氮气氛围中进行喷磨，得到原料粉末，备用；S2、将所述原料粉末压制为致密的坯体，随后坯体经烧结后进行退火处理，得到原料锭，备用；S3、在氩气氛围下，将所述原料锭加热至熔化状态，通过熔融纺丝工艺将熔化的原料锭喷射到旋转的基盘上，凝固后得到永磁基体，永磁基体在氮气氛围中进行喷磨，得到永磁粉末，备用；S4、将所述永磁粉末按比例与复合型永磁材料粘接剂及固化剂混合均匀，随后将混合物置入模具并加热进行固化，固化完成后经脱模，得到所述镓合金永磁材料；所述金属原料的质量百分比为：镨8.1～10.5％，钕19.5～21.9％，镝0.65～1.45％，铜0.28～0.42％，镓0.37～0.53％，钛0.17～0.24％，硼0.91～0.97％，铈0.85～2.15％，余量为铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述压制的压力为0.5～3t/cm2；烧结的温度为1480～1630℃，烧结时间为3～8h；所述退火分两阶段进行，第一阶段在960～1070℃处理1～3h，第二阶段在570～680℃处理0.5～2h。3.根据权利要求1所述的一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述加热的温度为1500～1580℃；所述基盘的表面切向速度为35～50m/s；所述永磁粉末的平均粒径为0.5～1.5μm。4.根据权利要求1所述的一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述混合物中，复合型永磁材料粘接剂含量为18～32wt％，固化剂含量为8～15wt％，余量为永磁粉末。5.根据权利要求1所述的一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述固化的温度为135～160℃，固化时间为3～8h。6.根据权利要求1或4任一项所述的一种镓合金永磁材料的制备方法，其特征在于，所述复合型永磁材料粘接剂的制备方法如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦武，
申请(专利权)人：深圳市粤能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：