磁性材料制造技术

本发明专利技术公开了具有(MM1-aRa)uFe100-u-v-w-x-yYvMwTxBy原子百分比的组成的磁性材料，其中MM为稀土金属混合物或其合成的等同物；R为Nd、Pr或其组合；Y为除Fe之外的过渡金属；M为选自元素周期表第4至6族中的一种或多种金属；以及T为选自元素周期表第11至14族中的除B之外的一种或多种金属，其中0≤a≤1、7≤u≤13、0≤v≤20、0≤w≤5；0≤x≤5且4≤y≤12。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性材料、包含所述磁性材料的粘结磁体以及制造所述磁性材料的方法。背景使用各向同性的Nd2Fe14B型熔纺材料用于制造粘结磁体已有多年。尽管在许多前沿应用中找到Nd2Fe14B型粘结磁体，但是它们的市场规模仍远小于由各向异性的烧结铁氧体(或陶瓷铁氧体)制成的磁体。一种多样化且增强Nd2Fe14B型粘结磁体的应用以及增加其市场的方法是通过使用各向同性的粘结Nd2Fe14B型磁体代替各向异性的烧结铁氧体磁体而扩展成为常用的铁氧体磁瓦。 使用各向同性的粘结Nd2Fe14B型粘结磁体直接代替各向异性的烧结铁氧体磁体将具有至少三方面的优点(1)节约制造成本，⑵各向同性的粘结Nd2Fe14B磁体的较高性能，以及⑶粘结磁体更通用的磁化模式，其允许先进的应用。各向同性的粘结Nd2Fe14B型磁体不需要烧结铁氧体所需的颗粒取向或高温烧结，因此能显著降低加工和制造成本。当与各向异性的烧结铁氧体所需要的切片、研磨和机械加工相比时，各向同性的粘结Nd2Fe14B粘结磁体的近终形制备(near net shape production)也表现出节约成本的优点。当与各向异性的烧结铁氧体相比时，各向同性Nd2Fe14B型粘结磁体的值越高(与各向异性的烧结铁氧体的3. 5kG至4. 5kG相比，粘结的NdFeB磁体通常为5kG至6kG)以及(BH)最大值越高(与各向异性铁氧体的3MG0e至4. 5MG0e相比，各向同性的粘结NdFeB磁体通常为5MG0e至8MG0e)还允许在给定设备中磁体的更好的节能利用率。最后，Nd2Fe14B型粘结磁体的各向同性性质能实现以更灵活的磁化模式探索潜在的新应用。然而，各向同性的粘结磁体应显示某些具体的特征以能实现直接代替各向异性的烧结铁氧体。例如，应能大量生产Nd2Fe14B材料以满足用于降低成本的生产经济规模。因此，使用现有的熔纺或喷铸技术的材料必须可高度淬火而不需另外的资本投资来实现高生产能力的制造。而且，Nd2Fe14B材料的诸如BpHcd和(BH)最大值的磁特性应容易调整以满足多元化应用的需要。因此，合金组合物应允许可调节的元素以控制BpHcd和/或淬火能力。此外，基于相似的操作温度范围，各向同性的Nd2Fe14B型粘结磁体与各向异性的烧结铁氧体相比应具有类似的热稳定性。例如，在80°C至100°C下与各向异性的烧结铁氧体相比，各向同性的粘结磁体应具有类似的和Hcd特性以及低通量老化损失。常规的Nd2Fe14B型熔纺各向同性的粉末分别具有为约8. 5kG至8. 9kG和9k0e至IlkOe的典型的和Hcd值，其使这些类型的粉末不适合于直接代替各向同性烧结的铁氧体。较高的4值能使磁路饱和并能阻塞设备，因此阻止实现该高值的益处。为解决该问题，粘结磁体制造商通常使用诸如Cu或Al的非磁性粉末以稀释磁性粉末的浓度并促使值达到期望水平。然而，这表示磁体制造过程中的额外步骤并因此增加最终磁体的成本。常规Nd2Fe14B型粘结磁体的高Hei值，特别是高于IOkOe的那些Hei值还存在磁化的共同问题。由于大多数各向异性的烧结铁氧体具有小于4. 5k0e的Hcd值，因此具有峰值振幅为SkOe的磁化场足以使设备中的磁体完全磁化。然而，该磁化场不足以将某些常规的Nd2Fe14B型各向同性的粘结磁体完全磁化至适当水平。不被完全磁化则不能完全实现常规的各向同性的Nd2Fe14B粘结磁体的较高或Hcd值的优点。为克服磁化问题，粘结磁体制造商已经使用具有低Hcd值的粉末以实现目前在他们的设备中可使用的磁化回路的完全磁化。然而该方法未充分利用高Hei值的潜能。已记载熔纺技术的许多改进以控制Nd2Fe14B型材料的微观结构试图获得较高磁特性的材料。然而，多种尝试的努力仅涉及一般加工改进而致力于特殊的材料和/或应用。已知高度可淬火的Fe基稀土各向同性(Pr-Nd-La或Pr-Nd-Ce) -Fe-B型磁性材料合金具有7至8. 5的B,值和6. 5至9. 9k0e的Hei值。然而 ，这些材料的主要缺点是构成磁性合金的镨(Pr)、钕(Nd)和镧(La)或铈(Ce)处于高度纯化的形式。由于从其的矿藏天然产状中精炼Pr、Nd、La和Ce的高成本，因此高纯度的Pr、Nd和La或Ce原料组分使制造磁性合金的成本昂贵。因此，仍亟需具有相对高的Br和Hcd值且表现出良好耐腐蚀性和热稳定性的各向同性的Nd-Fe-B型磁性材料。还亟需这类材料在快速凝固过程中具有良好的淬火能力，使其适于在多种应用中代替各向异性的烧结铁氧体。还亟需并非由高纯度精炼的Pr、Nd和La或Ce制造的各向同性的Nd-Fe-B型磁性材料,并且其与由精炼的Pr和Nd制造的其它已知磁性合金相比制备更简单且可能更便宜。概述在第一方面中，提供了具有下述原子百分比的组成的磁性材料合金(MM1-A) uFe100_u_v_w_x_yYvMwTxBy，其中MM为稀土金属混合物或其合成的等同物；R为Nd、Pr或其组合；Y为除Fe之外的过渡金属；M为选自元素周期表第4至6族的一种或多种金属；以及T为选自元素周期表第11至14族的除B之外的一种或多种金属，其中O彡a<l、7彡u彡13、0彡V彡20、0彡w彡5;0彡x彡5且4彡y彡12。有利地，在一个实施方案中，丽为稀土金属混合物，其为由Nd、Pr、Ce和La组成的天然存在的矿物。因此，在这样的实施方案中，不需从稀土金属混合物矿物中精炼Nd、Pr、Ce或La,因此与包含纯化形式的Nd、Pr、Ce和La的合金相比能降低制备该磁体的制造成本，并且对于在合金上给予磁性而言不需要存在钇。因此，在一个实施方案中，磁性合金不含钇。在另一实施方案中，磁性合金可不含选自Co、Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W、Hf、Al、Mn、Cu和Si的金属。有利地，可在快速凝固过程中制备在第一方面中披露的MM-TM-B型(稀土金属混合物-过渡金属-硼)磁性材料。此外,可由公开的MM-TM-B型磁性材料中制备粘结磁体。公开的磁性材料具有相对高的和Hcd值以及良好的耐腐蚀性和热稳定性。在快速凝固过程中，材料还具有良好的淬火能力。材料的这些特性使其适于在许多应用中代替各向异性的烧结铁氧体。在具体的实施方案中，稀土金属混合物为铈基稀土金属混合物。在另一实施方案中，稀土金属混合物或其合成的等同物具有的组成为20 %至30 %的La、2 %至8 %的Pr、10%至20%的Nd且剩余物为Ce以及任何附带杂质。更具体地，稀土金属混合物或其合成的等同物所具有的组成为25%至27%的La、4%至6%的Pr、14%至16%的Nd和47%至51%的 Ce。在具体的实施方案中，过渡金属Y选自元素周期表第9族或第10族。更具体地，过渡金属Y为Co。在另一具体的实施方案中，金属M为Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W和Hf中的 一种或多种。在另一具体的实施方案中，T为Al、Mn、Cu和Si中的一种或多种。在本专利技术具体的实施方案中，M选自Zr、Nb，或其组合且T选自Al、Mn或其组合。更具体地，M为Zr且T为Al。在一个实施方案中，a、U、V、W、X和y的值彼此独立且属于下列范围0. 2≤a≤0. 8、8≤u≤13、0 ^ v ^ 15,0. I≤w≤4、1≤x≤5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.具有(MMwRa)uFeiQ(l_u_v_w_x_yYvMwTxBy原子百分比组成的磁性材料， 其中 MM为稀土金属混合物或其合成的等同物； R为Nd、Pr或其组合； Y为除Fe之外的过渡金属； M为选自元素周期表第4至6族中的一种或多种金属；以及 T为选自元素周期表第11至14族中的除B之外的一种或多种金属， 其中O彡a<l、7彡u彡13、0彡V彡20、0彡w彡5;0彡x彡5且4彡y彡12。2.如权利要求I所述的磁性材料，其中所述稀土金属混合物为铈基稀土金属混合物。3.如权利要求I所述的磁性材料，其中所述稀土金属混合物或其合成的等同物具有下列重量百分比的组成 .20%至 30%的 La ； .2%至 8%的 Pr ； .10%至20%的Nd ;以及 剩余物为Ce和任何附带的杂质。4.如权利要求3所述的磁性材料，其中所述稀土金属混合物或其合成的等同物具有下列重量百分比的组成 .25%至 27%的 La ； . 4% 至 6 % 的 Pr ； .14%至16%的Nd ;以及 .47%至 51%的 Ce。5.如权利要求I所述的磁性材料，其中所述过渡金属Y选自元素周期表第9族或第10族。6.如权利要求5所述的磁性材料，其中所述过渡金属Y为Co。7.如权利要求I所述的磁性材料，其中所述金属M为Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W和Hf 中的一种或多种。8.如权利要求I所述的磁性材料,其中所述T为Al、Mn、Cu和Si中的一种或多种。9.如权利要求I所述的磁性材料，其中M为Zr、Nb或其组合且T为Al、Mn或其组合。10.如权利要求9所述的磁性材料，其中M为Zr且T为Al。11.如权利要求I所述的磁性材料，其中0.2彡a彡0. 8、8彡u彡13,0彡v彡15、.0.1<w<4、l<x<5 且 11。12.如权利要求11所述的磁性材料，其中0.4彡a彡0. 8、10彡u彡13,0彡v彡10、.0.1彡￥彡3、2彡叉彡5且4彡7彡10。13.如权利要求12所述的磁性材料，其中0.5彡a彡0. 75、11彡u彡12,0彡v彡5、.0. 2 ^ w ^ 2,2. 5 彡 X 彡 4. 5 且 5 彡 y 彡 6. 5。14.如权利要求13所述的磁性材料，其中0.55彡a彡0. 7、11. 3彡u彡11. 7、.0^ V ^ 2. 5,0. 3<￥<1、3<叉<4且5.7<丫<6.1。15.如权利要求I所述的磁性材料，其中0.9彡a彡0. 99且0. I彡X彡I。16.如权利要求15所述的磁性材料，其中8彡u彡13,0彡V彡15,0.I彡w彡4、1^ X ^ 5>4 ^ y ^ 11 且 a = 0。17.如权利要求16所述的磁性材料，其中10彡u彡13,0彡V彡10,0.I彡w彡3、2^ X ^ 5>4 ^ y ^ 10 且 a = 0。18.如权利要求17所述的磁性材料，其中11彡u彡12,0彡V彡5,0.2彡w彡2、2.5 彡 X 彡 4. 5、5 彡 y 彡 6. 5 且 a = O。19.如权利要求18所述的磁性材料，其中11.3彡u彡11. 7、0彡V彡2. 5、0. 3彡w彡I、3^ X ^ 4、5. 7<7<6.1且& = 0。20.如权利要求I所述的磁性材料,其中0.I < X < I且a = O。21.如权利要求I所述的磁性材料,其中所述磁性材料独立地具有约7.OkG至约9. OkG的Br值和约4. O...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钟敏，詹姆士·W·赫申罗德尔，
申请(专利权)人：马格内昆茨国际公司，
类型：发明
国别省市：