[發(fā)明專利]一種高性能燒結釹鐵硼稀土永磁材料及制造方法

有效

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• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN102347126A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 孫寶玉;王興剛;徐孝榮
• 申請（專利權）人: 沈陽中北通磁科技股份有限公司
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F1/08;C23C10/30;C23C10/00;C23C10/60
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本發(fā)明屬于永磁材料領域，特別是涉及一種高性能燒結釹鐵硼稀土永磁材料及制造方法

背景技術

釹鐵硼稀土永磁材料，自問世以來，以其優(yōu)良的磁性能得到越來越多的應用，被廣泛用于醫(yī)療的核磁共振成像，計算機硬盤驅動器，音響、手機等；隨著節(jié)能和低碳經濟的要求，釹鐵硼稀土永磁材料又開始在汽車電器、家用電器、節(jié)能電機、混合動力汽車的電機，風力發(fā)電電機等領域應用。

1982年日本住友特殊金屬公司首先公開了釹鐵硼的日本專利1,622,492，此專利首次揭示了存在一個具有極高磁性能的新的釹鐵硼化合物。其成分為R-Fe-B-M，這里R為包含Nd的稀土中的一種或多種，F(xiàn)e為過渡族金屬元素Fe，B代表非金屬元素B，M為元素周期表上可以找到的任何元素的一種或多種。生產工藝采用粉末冶金工藝，首先采用真空熔煉爐，在真空或保護氣下熔鑄成合金錠；然后通過制粉、磁場成型、燒結等工序制成被稱為釹鐵硼稀土永磁的第三代稀土永磁材料。與第二代稀土永磁材料釤鈷相比，用鐵取代鈷，價格便宜得多，并且磁能積是第二代稀土永磁的幾倍。人們隨之對這一材料開展廣泛的研究并開始應用。不久，這一化合物的結構就被確認，即主相為R₂Fe₁₄B相，晶界相由富R相和B相組成。隨后Hadijtanayis等人研究確認主相為四方相晶體結構，并測出Nd₂Fe₁₄B相晶格常數為a＝0.8792，c＝1.2177；Dy₂Fe₁₄B相的晶格常數為a＝0.8757，c＝1.1990。

1995年6月日本住友特殊金屬公司又向美國申請了一個頗受爭議的主相是由Fe-Co-B-R組成的具有四方相晶體結構的專利，即主相含Co專利。為區(qū)別先前的專利，該專利明確提出不包括Co為零。這一專利揭示了主相具有四方相晶體結構，其點陣常數a₀大約0.88nm，c₀大約1.2nm。并且在主相中用Co取代部分Fe，居里溫度高于主相不含Co的Fe-B-R或Fe-B-R-M。

1995年，日本三德金屬公司用真空速凝工藝取代了一直使用的真空鑄錠工藝。日本公開特許：特開平9-155507揭示了這一技術的原理和關鍵技術。原料在真空狀態(tài)及惰性氣體保護下熔煉成合金，熔融合金通過中間包澆鑄到水冷輥上，在水冷輥的快速冷卻下，將熔融的合金速凝成合金薄片；由于速凝鑄片工藝有可以控制晶粒的大小、尺寸均勻、無α-鐵等優(yōu)點，自1997年開始，這一技術得到快速應用，中國專利：ZL97217372.2、ZL01141410.3公開的也是這一技術。

眾所周知，釹鐵硼主要由主相R₂Fe₁₄B和晶界相(富釹相和富硼相)組成。主相R₂Fe₁₄B在材料中所占的比率越大，磁性能就越高；據此，稀土的含量就要盡可能接近主相的含量。當稀土降低時又容易形成α-鐵，達不到設計的主相要求。晶界相太少又形不成液相燒結。1990年，Otsuki?E等人在匹斯堡召開的國際稀土永磁和應用會議上提出了雙合金法，即按主相正比成分熔煉合金，被稱為第一合金，再按富釹相和富硼相組成的晶界相的成分熔煉第二合金；兩種合金可以分別用真空速凝工藝熔煉，熔煉后按一定比例混合，后續(xù)的工藝與其它工藝相同。為了提高磁體的矯頑力，有人在第二合金的稀土R中主要以Dy、Tb為主。

中國專利ZL200610089124.7公開了北京工業(yè)大學的岳明等人用納米Dy、Tb粉做第二相，與第一相混合制作高矯頑力釹鐵硼的技術。在相同條件下，節(jié)省了重稀土的用量。

本發(fā)明人通過研究探索，獲得了一種耐腐蝕、低重稀土用量的高性能燒結釹鐵硼稀土永磁材料及其制造方法。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點之一是Dy和/或Tb的加入，是通過金屬滲入劑沿著晶界滲入，并與Pr和/或Nd發(fā)生置換，包圍在主相的周圍，在提高矯頑力的同時，對磁能積的降低較少，顯著減少重稀土的用量，保護了地球上的稀缺資源。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的另一優(yōu)點是Al、Co、Cu、Ga、Zr的加入，是通過金屬滲入劑沿著晶界滲入，并保留在晶界中，減少了進入主相的概率。即改善了磁性能，又提高了晶界的耐腐蝕性，從而也提高了磁體的耐腐蝕性。

發(fā)明內容