[發明專利]一種釤鈷基永磁體、其制備方法以及磁性能調控方法

有效

• 申請號: 201310196922.X
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN104183349B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉雷;劉壯;陳仁杰;閆阿儒;劉興民;李東;李衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01F1/055
• 分類號: H01F1/055;H01F41/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料制造領域，涉及一種釤鈷基永磁體、其制備方法以及磁性能調控方法。

背景技術

2∶17型釤鈷基合金是20世紀70年代發展起來的永磁材料，因其不僅具備高的磁性能，而且具有居里溫度高（高于820℃）、溫度穩定性好、耐腐蝕性強及抗氧化性好等優點，在永磁材料中具有不可替代的作用。尤其是2∶17型釤鈷基永磁體，具有耐高溫、超低溫度系數和高磁性能，在航天、航空、航海等對磁體綜合性能有較高要求的領域中成為了首選。因此，很多國家都把釤鈷永磁體作為材料領域重點研究的對象之一。

2∶17型釤鈷基永磁體的核心結構就是胞狀結構，是由胞內和胞壁兩部分組成，胞內包括富Fe的R2-17主相和富Zr的片狀相，它們分別是高剩磁的主要來源和Cu原子擴散到胞壁相的重要通道；胞壁由富Cu的H1-5相組成，是磁體反磁化過程的釘扎中心，為磁體獲得高矯頑力和良好矯頑力溫度穩定性起著不可或缺的作用。

因此，為了獲得2∶17型釤鈷基永磁體高的矯頑力，目前人們已經通過添加Cu、Zr元素，優化熱處理工藝來實現富Cu的胞壁相，提高其在反磁化過程中對疇壁的釘扎作用，從而獲得高的矯頑力。通過這種方法獲得了一系列實用型的磁體，但是這種方法也存在很大不足，例如，W.Tang等在文獻：W.Tang,Magnetics,IEEE Transactions on2001,37,2515中報道研究了Cu元素含量對矯頑力的影響，得到：當Cu含量很低時，雖然矯頑力在一定區間甚至可以獲得正的溫度系數，但是由于矯頑力太低無法成為實用磁體；當Cu含量高時，雖然室溫矯頑力很高，但是矯頑力的溫度穩定性卻嚴重惡化。另外，公開號為US5772796A的專利文獻提供了一種通過調節釤鈷系磁體材料Sm(Co_1-x-y-zFe_xCu_yZr_z)_w中的x,y,z,w的大小來實現矯頑力溫度穩定性的方法，但是該方法是以大幅度降低磁體室溫矯頑力和綜合磁性能為代價的。

所以，探索具有新型結構的釤鈷基永磁體，以實現釤鈷基永磁體的高磁性能與高溫度穩定性，不僅有利于提高釤鈷基永磁體的實用化，而且為簡單調控釤鈷基永磁體矯頑力、溫度穩性等性能尋求了新的方法。

發明內容

本發明的技術目的是提供一種新型結構的釤鈷基永磁體，其具有高的磁性能與溫度穩定性。

為了實現上述技術目的，本發明人通過大量實驗探索后發現，當2∶17型釤鈷基永磁體（一般包括Sm、Co、Fe、Cu、Zr等元素）中包含R元素時，R為選La、Ce、Pr、Nd、Y、Gd、Dy、Tb、Ho、Er所組成組中的至少一種元素， 在胞內相：(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物與胞壁相：(SmR)(CoM)₅系化合物中，使該R元素富集在胞壁相中，即(SmR)(CoM)₅系化合物中的R元素濃度明顯高于(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的R元素濃度，則由于引入了R元素到胞壁相中，改變了胞壁相的磁晶各向異性參數及晶格畸變程度等磁特性，從而對磁體的矯頑力及溫度穩定性的有著重要的影響。

因此，本發明人所提出的技術方案為：一種釤鈷基永磁體，由釤、鈷元素以及R、M元素組成，其中R為選La、Ce、Pr、Nd、Y、Gd、Dy、Tb、Ho、Er組成組中的至少一種元素，M為選Fe、Cu、Zr、Ni、Ti、Nb、Mo、Hf、W組成組中的至少一種元素；

該釤鈷基永磁體的微觀結構是兩種化合物，即結晶狀為菱方結構的(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物與結晶狀為六方結構的(SmR)(CoM)₅系化合物，組成的胞狀復合體，其中(SmR)(CoM)₅系化合物作為胞壁包裹(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物；

并且，該胞狀復合體具有富R的胞壁相，即R元素在(SmR)(CoM)₅系化合物中的濃度高于在(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的濃度。

作為優選，所述的R元素在(SmR)(CoM)₅系化合物中的濃度是在(SmR)₂(CoM)₁₇系化合物中的濃度的1.5倍以上。