一种稀土永磁粉及粘结磁体制造技术

一种稀土永磁粉，该稀土永磁粉以Sm、Fe、M、N、Si为主要成分，以TbCu7结构为主相，M为Be、Cr、Al、Ti、Ga、Nb、Zr、Ta、Mo、V中至少一种。在该稀土永磁粉中添加Si元素来增加钐铁合金的非晶形成能力，并与一定量M元素的复合添加增加合金液体的浸润性，从而更加有利于形成从熔炼装置中喷射而出。该稀土永磁粉中钐元素含量在7～12at％范围内，M在范围0.1～1.5at％内，N在10～15at％范围内，Si在0.1～1.5at％范围内，余量为铁。稀土永磁粉的平均粒径为10～100μm；由平均尺寸10-120nm的纳米晶及非晶组织构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稀土永磁粉及粘结磁体，属于稀土永磁材料领域。
技术介绍
稀土粘结永磁由于成型性好，尺寸精度高，磁性能高等优点目前已经被广泛应用于各种电子设备、办公自动化、汽车等领域，特别是微特电机中。为了满足科技发展对设备小型化微型化的要求，需要对材料中所使用的粘结磁粉的性能做出进一步优化。目前广泛应用的磁粉为通过快淬方法制备的NdFeB磁粉，由于NdFeB材料本身的原因，抗腐蚀性，耐温性均较差，不适用于苛刻环境下对材料性能的要求。钐铁氮系稀土永磁粉有效地克服了以上问题，制备出来磁粉磁能积在17MG0e以上，大于快淬NdFeB磁粉，同时耐腐蚀性，耐温性均比NdFeB要好，是一种比较有前途的稀土永磁材料，引起了人们的广泛关注。如US5482573公开了一种RlxR2yAzM1(1(1_x_y_z成分的稀土永磁材料，通过添加R2即 Zr、Hf、Sc元素占据稀土元素的位置，降低稀土原子位的平均原子半径，从而增加M在主相中的浓度，同时加速了 ΗΧι7主相的形成。US5716462公开了成分RlxR2yBzAuM1(1(1_x_y_z_u的稀土永磁材料，通过B元素的添加部分提高剩磁，同时也是通过&、Hf、Sc元素的添加来加速TbCu7主相的形成，M仅为!^e或者 FeCo0US6758918公开了一种具有SmxFe1(1(1_x_y_vMlyNv成分的钐铁氮系永磁材料，通过Ml为 Zr、Hf的添加来改进方形度和矫顽力，同时通过改变制备工艺和快淬铜轮材料来降低快淬轮速。然而，实验人员在研究中发现，通过快淬方法制备该系钐铁合金时，钐铁合金的粘度是面临的一个主要问题，由于钐铁合金粘度过大，是制备过程中钐铁合金不能稳定、连续地喷出，从而影响了快淬过程中非晶的形成，不能稳定制备出具有优异性能的钐铁氮系永磁材料。
技术实现思路
本专利专利技术人发现通过优化材料的成分，降低合金液体的粘度，可改善制备过程中遇到的粘度过大以及非晶形成能力不强的问题。本专利技术中的稀土永磁粉主要通过快淬制备的片状钐铁合金渗氮后形成。主要制备工艺如下(1)首先将一定成分的钐铁合金配料，经过中频、电弧等方式进行熔炼得到合金铸锭，铸锭经过初破碎得到几个mm的合金块；(2)合金块经过感应融化后合金液通过喷嘴到旋转的水冷铜轮上，经过急冷后得到片状的钐铁合金粉；(3)制备得到的片状钐铁合金粉经过破碎后过筛，去除超细粉，得到粒度为10 100 μ m的粉末；(4)将获得的钐铁合金粉在750°C退火5 30min，将晶粒组织进行均勻化，然后在 450°C左右渗氮30min，氮源为工业纯氮，氢气和氨气的混合气等；(5)渗氮后得到具有优异性能的钐铁氮系稀土永磁粉。在这些制备工艺中，关键的步骤为第( 步片状钐铁合金粉的形成，由于在流动的液体中各液层的定向运动速度是不同的，相邻液层间发生了相对运动，因此相邻两液层间产生了内摩擦力，以阻止这种运动的延续，使液体的流速减慢，这就是所谓的黏滞现象， 而钐铁合金液由于自身的性质，粘度很大，出现喷射不连续甚至喷射不出的情况，影响了成带的均勻性以及生产效率。专利技术人发现，在本实验条件下，Si元素的添加可以有效提高材料的非晶形成能力， 有利于TbCu7相的形成，而通过一些元素M的添加降低了材料的粘度，有利于快淬法制备， 具有
技术实现思路
如下一种稀土永磁粉，其特征在于，所述稀土永磁粉由稀土元素Sm、Fe、M、Si及N元素组成，其中M为Be、Cr、Al、Ti、Ga、Nb、Zr、Ta、Mo、V中至少一种；所述稀土永磁粉至少 80vol%以上为TbCu7相。该稀土永磁粉中钐元素含量在7 12站％范围内，M在范围0.5 1.5at%内，N 在10 15&1%范围内，Si在0. 1 1. 0at%范围内，余量为铁。该稀土永磁粉中钐元素含量在7 IOat%范围内，Si在0. 2 0. 8站％范围内，M 在范围0. 5 1.5at%内，N在10 15at%范围内，余量为铁。所述稀土永磁粉成分中Fe最多可被30at%的Co替代。所述稀土永磁粉成分中Sm最多可被IOat %的其他稀土元素替代。所述稀土永磁粉中TbCu7相含量在90vol %以上。所述稀土永磁粉中TbCu7相含量在95vol %以上。所述稀土永磁粉中α -Fe相含量在Ivol %以下。所述稀土永磁粉的平均厚度为10 100 μ m ；由平均尺寸10-120nm的纳米晶及非晶组织构成。所述稀土永磁粉的平均厚度为20 60 μ m ；由平均尺寸20-80nm的纳米晶及非晶组织构成。—种各向同性稀土磁体，其特征在于，该磁体为所述的稀土永磁粉与粘结剂粘结而成。为了使专利技术公开充分，现对
技术实现思路
分别说明。本专利技术提到稀土永磁粉由稀土元素Sm、Fe、M、Si及N元素组成，其中Si元素的添加主要为提高材料的非晶形成能力，Si元素的添加量在0. 1 1. 范围内，当添加量少于0. 时，达不到本专利技术的效果，在Si元素高于1. 5at%时，恶化了材料的剩磁与磁能积。Si的含量更加优选为0. 2 0. 8at%。11元素的加入主要为降低钐铁合金的粘度』主要为彻、0^1、11、6￡1、恥、21·、!^、 Mo、V中至少一种，但同时也需要保证这些元素的加入不大量降低钐铁氮磁粉的磁性能，M 的范围选取0. 1 1.5at%内，当M含量小于0. lat%时，起不到改善合金液粘度的作用，当 M含量大于1. 5at%时，会恶化磁粉矫顽力、剩磁等性能。同时M范围优选为0. 5 1. 5at%0在稀土元素中，Sm元素为形成该系化合物最优的元素，形成TbC+结构的稀土永磁粉内禀磁性能为最高，其他稀土元素的加入都不同程度的降低其磁性能，特别是矫顽力。其中Sm元素的含量在7 12at%范围内，Sm含量少于7at%，容易有较多软磁相相的形成，而当Sm含量高于12at%时，又会有较多的富钐相形成，均不利于磁性能的提高，本专利技术规定Sm的范围在7 12壯％范围内，优选为7 10at%。但是10at%的Sm可以被其他的稀土元素替代，如Gd的加入一方面可以降低成本， 另一方面可以降低温度系数，提高稳定性。其他重稀土元素如Ho、Dy的加入合金提高矫顽力和温度稳定性。而一定量的轻稀土元素如Ce、La的加入，对降低成本，提高合金液体的流动性，降低粘度也是有利的。Nd，ft·替代可以稍稍提高该系钐铁氮的饱和磁化强度。替代量大于10at%影响了剩磁、磁能积，因此本专利技术取3at%为添加其他稀土元素的上限。本专利技术中！^元素可以部分被Co替代，Co元素的加入一方面降低合金液体的粘度， 也优化了稀土永磁粉的其他方面的性能，如提高形成的TbCu7相稳定性，提高永磁粉热稳定性等。但是Co的加入量要小于等于30at%，过多Co加入提高了材料成本，同时对材料的剩磁也是不利的。本专利技术中，材料的主相为TbCu7结构，具有该结构的SmFe系合金内禀性能比NdFeB 磁粉和具有Th2Si17结构的SmFe系磁粉都要高，耐温性耐腐蚀性能均比其他系列的磁粉要好。而TbCu7结构钐铁为亚稳相，其形成需要严格的成分控制和工艺条件控制，需要通过急冷的方式形成，但是在制备中也会出现其他结构的化合物，如ThMn12或者Th2Ni17或者 Th2Zn17结构。在快淬态，TbCu7结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种稀土永磁粉，其特征在于，所述稀土永磁粉由稀土元素Ｓｍ、Ｆｅ、Ｍ、Ｓｉ及Ｎ元素组成，其中Ｍ为Ｂｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ中至少一种；所述稀土永磁粉至少８０ｖｏｌ％以上为ＴｂＣｕ７相。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红卫，于敦波，罗阳，李扩社，李世鹏，王民，袁永强，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11