[發明專利]鈰基永磁材料

有效

• 申請號: 201210145332.X
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102779602A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: M.S.邁爾;J.F.赫布斯特;F.E.平克頓
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01F1/047
• 分類號: H01F1/047;H01F1/08;C22C1/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;李進

本申請要求基于2011年5月12日提交并經此引用并入本文的名為“鈰基永磁材料（Cerium?Based?Permanent?Magnet?Material）”的臨時申請61/485156的優先權。

技術領域

本發明涉及稀土元素-鐵-硼永磁體。本發明更具體涉及鈰-鐵-硼永磁體。

發明背景

General?Motors?研究人員在20世紀80年代初期發明熔紡的釹-鐵-硼磁體并將其商業化。硬磁性來自在與少量富Nd晶界相（Nd-rich?grain?boundary?phase）一起熔化淬火（melt?quenched）成納米晶微結構時Nd₂Fe₁₄B化合物的各向異性晶體結構。當時簡要研究了熔紡Ce-Fe-B的磁性，尤其是在產生最佳Nd-Fe-B材料的相同組成下。但是，由于Nd-Fe-B的優異磁性，研究后來涉及含釹的組合物。基于三元相Nd₂Fe₁₄B的稀土元素-鐵-硼磁體如今仍然是能積超過50?MGOe的最佳永磁體。

稀土元素供給和價格的最近發展已刺激對Ce-Fe-B磁體材料的持續興趣。Nd昂貴，此外，Nd-Fe-B磁體常用增強磁性的其它稀土元素添加劑，如Pr、Dy、Tb或其混合物改性。但是，Pr、Dy和Tb也昂貴，而且Dy和Tb僅構成典型的含稀土元素的礦石的極小部分（~2%）。最近已開始擔心稀土元素，特別是Nd、Pr、Dy和Tb的未來成本和可得性。

釤-鈷永磁體具有高能積，但釤非常昂貴，鈷比鐵昂貴。

鐵氧體磁鐵便宜，但磁性有限。

在電動機，尤其是牽引電動機和發電機中使用永磁體。因此需要基于更便宜更可得的稀土元素Ce，同時仍保持可接受的永磁體品質的替代性R-Fe-B磁體材料。

發明概述

熔紡Ce-Fe-B帶（ribbon）材的早期研究產生具有僅3.4?kG的剩磁值（remanence?values）B_r和H_ci?=?2.5?kOe的矯頑力值的退火永磁體組合物。根據本發明的實踐，已改進Ce-Fe-B體系的組合物的磁性以實現大約5.3?kG的B_r和最多7.1?kOe的H_ci（但在特定Ce-Fe-B組合物中不一定同時存在這兩個值）。已經以所選摩爾比例制造許多熔紡和退火的Ce-Fe-B組合物，產生具有矯頑力值（H_ci，單位kOe）和剩磁值（B_r，單位kG）的永磁體，其中H_ci和B_r的數值總和等于8或更大。在許多快速固化和退火的組合物中，H_ci和B_r值的總和超過9。

在許多情況下，相對于上述臨時申請中陳述的數據，改進本說明書中陳述的數據。該磁性材料的組成在本說明書中也被描述為Ce_aFe_bB_c，其中a、b和c是合計為100的摩爾值。由于容易識別，這種格式是優選的。組成式在所述臨時申請中以略微不同的格式呈現，但所述臨時申請說明書中的式容易轉化成本說明書中使用的組成格式。

在我們的臨時申請中公開了制備具有比之前用Ce-Fe-B組合物獲得的高的永磁體性質的Ce_aFe_bB_c組合物，其中a、b和c是總計為1的摩爾分數并具有0.10?<?a?<?0.33、0.44?<?b?<?0.82和0?<?c?<?0.44的值。由于數據已精制，已經確定13.0?≤?a?≤?26.8、70.0?≤?b?≤?81.5、3.2?≤?c?≤?12.0且a、b和c的值合計為100的Ce_aFe_bB_c組合物是優選的。此外，選擇這種組合物以便可將它們加工成產生如本說明書上文規定的矯頑力和剩磁值。代表性的優選Ce-Fe-B永磁體組合物的磁性數據可見于本說明書的表I和II。

這些材料最初以熔體形式制備，保護在非氧化氣氛下。在本發明的一個實踐中，將該熔體淬火或以其它方式快速固化（例如通過熔紡）以形成軟磁前體材料的顆粒。然后將軟磁材料的顆粒退火形成永磁體粉末，其可粘結或燒結成永磁體形狀并磁化以用于許多用途。各鈰-鐵-硼組合物的退火溫度通常不同，可以為各三組分組合物找出獲得最佳永磁體性質的優選退火溫度。