一种高温度稳定性稀土永磁材料及其制备方法与流程

本发明涉及稀土永磁材料，具体涉及一种高温度稳定性稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术：

1、钕铁硼系永磁材料由于其有高磁能积而广泛应用在风力发电、新能源汽车、工业电机等领域。然而由于钕铁硼磁体的居里温度较低，且温度系数较高，从而导致热稳定性差，限制了其在高温下的应用。

2、提高钕铁硼磁体的耐温性可以从两个途径进行改善，一是提高其居里温度，二是降低其温度系数。如发明专利cn111696743a披露了一种耐高温钕铁硼磁体的制备方法，在钕铁硼粉末中混合四氧化三铁粉末和一些化学溶剂、研磨混合粉末粒径至0.1~1微米、在0.8~3.5t磁场和500-800mpa压力下取向成型，最终在120~180℃固化1~3h得到耐高温320℃的磁体，但该方法制备的磁体磁性能受到较大损伤，磁能积仅能达到15.2 kj/m3。又如发明专利cn111554500 a通过将r-m辅助合金粉料（r指sm、nd、pr中的一种或几种，m为cu、al、ni、zn、nb中的一种或几种）与钕铁硼磁粉进行真空一次混合，以及加热至550~750℃进行二次混合，再经过成型、等静压、烧结和回火，制备出耐高温烧结钕铁硼永磁体，该磁体剩磁温度系数绝对值达到0.109~0.114%/k，矫顽力温度系数绝对值达到0.518~0.538%/k，然而该方法对钕铁硼磁体的耐温性改善有限，且引入了价格昂贵的sm元素，增加了耐高温钕铁硼磁体的生产成本。因而开发新的高温度稳定性稀土永磁材料及其制备方法显得尤为必要。

3、有鉴于此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是针对当前技术的不足之一，提供一种高温度稳定性稀土永磁材料，该材料温度稳定性好、磁性能好。

2、本发明的第二目的是提供一种高温度稳定性稀土永磁材料的制备方法，该制备方法不受产品规格限制、成本低。

3、本发明的第一目的通过如下技术方案实现：一种高温度稳定性稀土永磁材料，按重量百分比计，包括如下化学成分：rexyytztmabb，其中re为选自la，ce，pr，nd，gd，tb，dy，ho中的至少一种稀土元素，x取26~30，y为钇元素，y取0.5~5，且x+y取值为29.8~34；tm为选自al，cu，ga，zr，ti，si中的至少一种元素，a取0.5~3；b为硼元素，b取0.85~1.1；t为fe和co的元素组合，z=100-x-y-a-b，z中有1-10份的co；所述高温度稳定性稀土永磁材料的微观组织包括主相和晶界相，其中主相占比约88~94%，晶界相占比约6~12%；所述主相为re2(fe，co)14b结构，re为选自la，ce，pr，nd，gd，tb，dy，ho中的至少一种稀土元素，主相晶粒尺寸为2~8μm，主相中y的浓度呈现晶粒心部高边界低的分布；所述晶界相为富稀土相，且以re1.2~2.5fem0.2~0.38成分表示，re为选自la，ce，pr，nd，gd，tb，dy，ho中的至少一种稀土元素，m为选自al，cu，ga，co，zr，ti，y，si中的元素。

4、通过上述技术方案，选取合适的原料配比，通过添加高丰度稀土y元素，调控y元素在主相晶粒和晶界相的分布，改善了主相晶粒和晶界相的微观结构，从而增强了磁体的去交换耦合作用，在改善磁体高温度稳定性的同时保持了磁体的磁性能。

5、进一步的，所述永磁材料中y元素在晶粒心部、晶粒边界和晶界相中的含量比例为(0.5~5)：(0.2~3)：(0.1~1)。y元素在晶粒心部含量高，在晶粒边界和晶界相中含量低，满足性能要求。

6、进一步的，所述永磁材料中y元素在主相晶粒心部、晶粒边界和晶界处的分布比例为(1.26~3.19)：(0.78~1.58)：(0.36~0.58)。

7、进一步的，所述永磁材料的密度为7.2~7.5g/cm3。该永磁材料理论密度为7.6 g/cm3，所以最终磁体的致密度在94.7~98.7%之间，由此可知只要致密度在94.7%以上即可满足要求。所以对制备条件要求也不是很苛刻，有利于大规模生产。

8、进一步的，所述永磁材料的剩磁温度系数绝对值在20~120℃时为0.06~0.1%/k，矫顽力温度系数绝对值在20~120℃时为0.4~0.6%/k。最终得到的剩磁温度系数和矫顽力温度系数绝对值都小，极大的改善了钕铁硼磁体的温度稳定性。

9、本发明的第二目的通过如下方案实现：一种高温度稳定性稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：将合金铸锭进行快速浇铸冷却，得到厚度为0.15~0.45mm的合金铸片；所得的合金铸片在氢破炉中通过吸氢、脱氢处理后得到粗粉；所得的粗粉与抗氧化剂、润滑剂混合均匀，然后进行气流磨粉和二次混粉，得到粒度为2.7~3.1μm的细粉；所得细粉通过磁场压机取向成型，再进行冷等静压得到密度为3.9-4.1g/cm3的生坯；将生坯置于真空烧结炉中，抽真空至1×10-2pa以下，梯度升温烧结；将高温烧结后的坯料放置于真空烧结炉中，进行两段时效热处理后得到高温度稳定性的稀土永磁体材料。

10、进一步的，所述铸锭是按稀土永磁材料的化学成分以及质量百分比称取re元素、y元素、t元素、tm元素和硼铁，将称取后的各金属块按一定顺序放置于真空熔炼炉中，快速升温、精炼得到，所述真空熔炼的温度为1460~1490℃。

11、进一步的，浇铸温度为1450~1480℃。

12、进一步的，所述梯度升温烧结为：首先升温至200~400℃烧结0.5~2小时，然后升温至500~600烧结0.5~3小时，然后升温至800~900℃烧结0.5~3小时，再升温至1050~1100℃烧结8~12小时，最后随炉冷却至室温。

13、进一步的，所述两段时效热处理为：升温至850~950℃，保温2~4h，随炉冷却至室温，再升温至500~630℃，保温3~5h，随炉冷却至室温。

14、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

15、本发明的稀土永磁材料通过优化配方设计，合理添加y元素，结合无氧和热处理工艺，来改善磁体的温度稳定性，使磁体剩磁温度系数的绝对值在0.06~0.1%/k，矫顽力温度系数绝对值在0.4~0.6%/k，温度稳定性高。本发明的制备方法采用1460-1490℃的真空熔炼温度和1450~1480℃的浇铸温度，使得铸片中高熔点的y2fe14b相优先形核，y元素在晶粒内富集，有利于晶粒形成各向异性场不同的核壳结构，该核壳结构中晶粒心部y元素含量高，晶粒边界y元素含量低，最终磁体温度稳定性高的同时磁性能也好。本发明的制备方法都是传统的磁体制备方法中用过的试验步骤，不受产品规格限制，成本低。

技术特征：

1.一种高温度稳定性稀土永磁材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下化学成分：rexyytztmabb，其中re为选自la，ce，pr，nd，gd，tb，dy，ho中的至少一种稀土元素，x取26~30，y为钇元素，y取0.5~5，且x+y取值为29.8~34；tm为选自al，cu，ga，zr，ti，si中的至少一种元素，a取0.5~3；b为硼元素，b取0.85~1.1；t为fe和co的元素组合，z=100-x-y-a-b，z中有1-10份的co；

2.根据权利要求1所述的一种高温度稳定性稀土永磁材料，其特征在于，所述永磁材料中y元素在晶粒心部、晶粒边界和晶界相中的含量比例为(0.5~5)：(0.2~3)：(0.1~1)。

3.根据权利要求2所述的一种高温度稳定性稀土永磁材料，其特征在于，所述永磁材料中y元素在主相晶粒心部、晶粒边界和晶界处的分布比例为(1.26~3.19)：(0.78~1.58)：(0.36~0.58)。

4.根据权利要求1所述的一种高温度稳定性稀土永磁材料，其特征在于，所述永磁材料的密度为7.2~7.5g/cm3。

5.根据权利要求1所述的一种高温度稳定性稀土永磁材料，其特征在于，所述永磁材料的剩磁温度系数绝对值在20~120℃时为0.06~0.1%/k，矫顽力温度系数绝对值在20~120℃时为0.4~0.6%/k。

6.权利要求1-5中任一项所述的高温度稳定性稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将合金铸锭进行快速浇铸冷却，得到厚度为0.15~0.45mm的合金铸片；所得的合金铸片在氢破炉中通过吸氢、脱氢处理后得到粗粉；所得的粗粉与抗氧化剂、润滑剂混合均匀，然后进行气流磨粉和二次混粉，得到粒度为2.7~3.1μm的细粉；所得细粉通过磁场压机取向成型，再进行冷等静压得到密度为3.9-4.1g/cm3的生坯；将生坯置于真空烧结炉中，抽真空至1×10-2pa以下，梯度升温烧结；将高温烧结后的坯料放置于真空烧结炉中，进行两段时效热处理后得到高温度稳定性的稀土永磁体材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铸锭是按稀土永磁材料的化学成分以及质量百分比称取re元素、y元素、t元素、tm元素和硼铁，将称取后的各金属块按一定顺序放置于真空熔炼炉中，快速升温、精炼得到，所述真空熔炼的温度为1460~1490℃。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，浇铸温度为1450~1480℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述梯度升温烧结为：首先升温至200~400℃烧结0.5~2小时，然后升温至500~600烧结0.5~3小时，然后升温至800~900℃烧结0.5~3小时，再升温至1050~1100℃烧结8~12小时，最后随炉冷却至室温。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述两段时效热处理为：升温至850~950℃，保温2~4h，随炉冷却至室温，再升温至500~630℃，保温3~5h，随炉冷却至室温。

技术总结本发明涉及一种高温度稳定性稀土永磁材料及其制备方法，所述高温度稳定性稀土永磁材料按重量百分比计，包括如下化学成分：RE<subgt;x</subgt;Y<subgt;y</subgt;T<subgt;z</subgt;Tm<subgt;a</subgt;B<subgt;b</subgt;，其中RE为选自La，Ce，Pr，Nd，Gd，Tb，Dy，Ho中的至少一种稀土元素，x取26~30，Y为钇元素，y取0.5~5，且x+y取值为29.8~34；Tm为选自Al，Cu，Ga，Zr，Ti，Si中的至少一种元素，a取0.5~3；B为硼元素，b取0.85~1.1；T为Fe和Co的元素组合，z=100‑x‑y‑a‑b，z中有1‑10份的Co；所述高温度稳定性稀土永磁材料的微观组织包括主相和晶界相，所述主相晶粒尺寸为2~8μm，主相中Y的浓度呈现晶粒心部高边界低的分布。所得磁体温度稳定性高。技术研发人员：王妞妞,严长江,赵虎受保护的技术使用者：宁波科田磁业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4