钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用、电机技术

本发明专利技术公开了一种钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用、电机。本发明专利技术的钕铁硼磁体材料包括位于晶界相的非晶态富RE相，非晶态富RE相的元素的组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(15～30)：(40～60):(10～25):(10～30)；非晶态富RE相占晶界相的体积比为3～8％；其中，TM为Fe和Co，RE为稀土元素。本发明专利技术的钕铁硼磁体材料可在不使用或重稀土元素的前提下提升矫顽力，同时保持较高的剩磁和磁能积。时保持较高的剩磁和磁能积。时保持较高的剩磁和磁能积。

【技术实现步骤摘要】
钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用、电机


[0001]本专利技术具体涉及一种钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用、电机。

技术介绍

[0002]以Nd2Fe
14
B为主要成分的钕铁硼(RE
‑
T
‑
B)永磁材料具有较高的剩磁、矫顽力和最大磁能积，综合磁性能优良，广泛应用于计算机、通讯、国防等高
电机是钕铁硼永磁的主要应用领域，其中，在混合动力汽车(HEV)中的应用尤其引人注目。用于汽车中的材料制品一般使用寿命应超过10年，故要求其材料具有长期稳定可靠的性能。磁性材料的性能一般通过以下四个参数来表征：剩余磁感应强度(简称剩磁，BRE)、矫顽力(Hcb)、内禀矫顽力(Hcj)和最大磁能积(BHmax)。为了进一步提升钕铁硼永磁的磁性能，国内外开展了大量的研究工作。
[0003]现有技术有在烧结NdFeB母合金中添加一定量的重稀土元素Tb和Dy来提高磁体矫顽力的，但是Tb和Dy贵为战略金属，储量有限且价格昂贵，而且在带来矫顽力提高的同时牺牲剩磁及磁能积。目前无重稀土添加的钕铁硼磁体在剩磁为14.0kGs时的内禀矫顽力很难到19kOe以上，不到NdFeB理论内禀矫顽力的1/3。因此，如何在不使用重稀土或少使用重稀土、且保证剩磁和磁能积的情况下提高RE
‑
T
‑
B系永磁材料的内禀矫顽力是本领域一直亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于克服现有技术通过添加重稀土元素提升矫顽力存在的成本高、原材料稀缺以及剩磁和磁能积降低的缺陷，提供了钕铁硼磁体材料及其制备方法、应用、电机。本专利技术的钕铁硼磁体材料可在不使用或重稀土元素的前提下提升矫顽力，同时保持较高的剩磁和磁能积。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
[0006]本专利技术提供了一种钕铁硼磁体材料，其包括位于晶界相的非晶态富RE相，所述非晶态富RE相的元素组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(15～30)：(40～60):(10～25):(10～30)；所述非晶态富RE相占所述晶界相的体积比为3～8％；其中，TM为Fe和Co，RE为稀土元素。
[0007]专利技术人在研究中发现，本专利技术非晶态富RE相的存在降低了晶界相的熔点，能提高晶界相的流动性，有利于形成连续均匀的晶间富Nd相，从而通过增强晶界相的去磁耦合能力并提高磁体内禀矫顽力。
[0008]本专利技术中，所述晶界相可为本领域常规理解的含义，一般为二颗粒晶界相和晶间三角区的统称。所述二颗粒晶界相一般为两个主相颗粒之间的晶界相。
[0009]本专利技术中，较佳地，所述非晶态富RE相中，所述TM占的原子百分比较佳地为15～30％，更佳地为15～25％，例如16％、17％、18％、19％或25％。
[0010]本专利技术某些较佳实施例中，所述TM仅为Fe。
[0011]本专利技术中，较佳地，所述非晶态富RE相中，所述RE占的原子百分比较佳地为40～60％，更佳地为40～50％，例如41％、45％、46％、47％、49％或50％。
[0012]本专利技术中，较佳地，所述非晶态富RE相中，所述Ga占的原子百分比较佳地为10～20％，例如11％、12％、14％、16％、18％或19％。
[0013]本专利技术中，较佳地，所述非晶态富RE相中，所述Cu占的原子百分比较佳地为12～25％，例如19％、20％、21％、24％或25％。
[0014]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
15～19
RE
45～50
Ga
12～19
Cu
19～21
，其中数字为各元素在所述非晶态富RE相中所占原子百分比。
[0015]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
18
RE
47
Ga
14
Cu
21
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0016]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
15
RE
49
Ga
16
Cu
20
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0017]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
25
RE
40
Ga
11
Cu
24
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0018]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
16
RE
45
Ga
14
Cu
25
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0019]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
17
RE
45
Ga
18
Cu
20
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0020]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
19
RE
41
Ga
18
Cu
12
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0021]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
16
RE
46
Ga
19
Cu
19
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0022]本专利技术的某些较佳实施例中，所述非晶态富RE相的组成为Fe
17
RE
50
Ga
12
Cu
21
，其中数字为各元素所占原子百分比。
[0023]本专利技术中，所述非晶态富RE相占所述晶界相的体积比较佳地为3.5～7％，例如4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、5.6％、6.2％或6.5％。
[0024]本专利技术中，本领域技术人员常规可以理解，所述钕铁硼磁体材料一般还包括主相，所述主相的成分一般为RE2Fe
14
B，其中数字为各元素的原子比。
[0025]本专利技术中，所述钕铁硼磁体材料的晶粒尺寸可为本领域常规，一般地为5～10um。
[0026]本专利技术还提供了一种钕铁硼磁体材料，以质量百分比计，其包括如下含量的各组分：
[0027]B：0.85～1.2wt％；
[0028]Cu：0.05～0.6wt％；
[0029]Al：0～0.60wt％；
[0030]Ga：0.05～0.6wt％；
[0031]所述Ga、Cu和B的含量满足如下公式：(B
‑
0.4)Ga≤Cu≤(Ga+Cu)/2；所述钕铁硼磁体材料的各组分含量之和为100％；所述钕铁硼磁体材料包括如上所述的非晶态富RE相。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁体材料，其特征在于，其包括位于晶界相的非晶态富RE相，所述非晶态富RE相的元素的组成及其原子比为TM:RE:Cu:Ga＝(15～30)：(40～60):(10～25):(10～30)；所述非晶态富RE相占所述晶界相的体积比为3～8％；其中，TM为Fe和Co，RE为稀土元素。2.如权利要求1所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述非晶态富RE相中，所述TM占的原子百分比为15～30％，较佳地为15～25％，更佳地为16％、17％、18％、19％或25％；和/或，所述TM仅为Fe；和/或，所述非晶态富RE相中，所述RE占的原子百分比为40～60％，较佳地为40～50％，例如41％、45％、46％、47％、49％或50％；和/或，所述非晶态富RE相中，所述Ga占的原子百分比为10～20％，较佳地为11％、12％、14％、16％、18％或19％；和/或，所述非晶态富RE相中，所述Cu占的原子百分比为12～25％，较佳地为19％、20％、21％、24％或25％；或者，所述非晶态富RE相的组成为Fe
15～19
RE
45～50
Ga
12～19
Cu
19～21
，其中数字为各元素在所述非晶态富RE相中所占原子百分比；或者，所述非晶态富RE相的组成为Fe
18
RE
47
Ga
14
Cu
21
、Fe
15
RE
49
Ga
16
Cu
20
、Fe
25
RE
40
Ga
11
Cu
24
、Fe
16
RE
45
Ga
14
Cu
25
、Fe
17
RE
45
Ga
18
Cu
20
、Fe
19
RE
41
Ga
18
Cu
12
、Fe
16
RE
46
Ga
19
Cu
19
或Fe
17
RE
50
Ga
12
Cu
21
，其中数字为各元素在所述非晶态富RE相中所占原子百分比；和/或，所述非晶态富RE相占所述晶界相的体积比为3.5～7％，较佳地为4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、5.6％、6.2％或6.5％。3.一种钕铁硼磁体材料，其特征在于，以质量百分比计，其包括如下含量的各组分：B：0.85～1.2wt％；Cu：0.05～0.6wt％；Al：0～0.60wt％；Ga：0.05～0.6wt％；所述Ga、Cu和B的含量满足如下公式：(B
‑
0.4)Ga≤Cu≤(Ga+Cu)/2；所述钕铁硼磁体材料的全部组分含量之和为100％。4.如权利要求3所述的钕铁硼磁体材料，其特征在于，所述B的含量为0.9～1.0wt％，较佳地为0.92wt％、0.95wt％、0.96wt％或0.94wt％；和/或，所述Cu的含量为0.1～0.4wt％，较佳地为0.15wt％、0.20wt％、0.32wt％、0.35％或0.38％；和/或，所述Al的含量为0～0.5wt％，较佳地为0.2wt％；和/或，所述Ga的含量为0.1～0.5wt％，较佳地为0.2wt％、0.22wt％、0.35wt％、0.39％或0.45wt％；和/或，所述钕铁硼磁体材料还包括稀土元素RE，所述RE至少包括Nd；所述RE占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为27～33wt％，更佳地为28～32wt％，进一步更佳地为29.1wt％、29.6wt％、29.8wt％、30.2％或31wt％；所述RE较佳地包括Nd和Pr；所述Nd占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为21～27wt％，更佳地为22～25wt％，进一步更佳地为22.35wt％、22.4％、23.25wt％、23.8％或24.6％；所述Pr占所述钕铁硼磁体材料的质量
百分比较佳地为4～9wt％，更佳地为5～8wt％，进一步更佳地为5.2wt％、5.5wt％、6.5wt％、7.40wt％、7.45wt％或7.75wt％；和/或，所述RE还包括重稀土元素；所述重稀土元素较佳地包括Dy和/或Tb；所述重稀土元素占所述钕铁硼磁体材料的质量百分比较佳地为0～2wt％，更佳地为0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5w...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟维国，王晨，黄志高，付刚，许德钦，
申请(专利权)人：福建省长汀金龙稀土有限公司，
类型：发明
国别省市：