[發(fā)明專利]一種釹鐵硼磁性材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310374335.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104425092A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張素榮;金啟明;吳波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01F1/057
• 分類號(hào): H01F1/057
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種釹鐵硼磁性材料及其制備方法。

背景技術(shù)

1983年，日本住友金屬公司首次發(fā)明了釹鐵硼永磁材料，其是當(dāng)今綜合磁性能最高的永磁材料，目前已廣泛應(yīng)用于風(fēng)電發(fā)、電動(dòng)機(jī)、電聲、IT、醫(yī)療等行業(yè)。自問(wèn)世以來(lái)，釹鐵硼永磁材料由于具有高磁能積、相對(duì)低廉的價(jià)格和充足的資源儲(chǔ)備等優(yōu)點(diǎn)，特別是釹鐵硼具有很高的性能價(jià)格比，因此成為制造效能高、體積小、質(zhì)量輕的磁性功能器件的理想材料，對(duì)許多應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的影響。

但由于釹鐵硼永磁材料的自身特性，其電阻率ρ很低，僅為1.4～1.6μΩ·m，在永磁電機(jī)環(huán)境中受交變磁場(chǎng)作用，釹鐵硼磁鋼內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致磁鋼溫度上升，造成能耗損失、磁鋼磁性能降低、電弧導(dǎo)致磁鋼燒蝕等各種不良。目前現(xiàn)有技術(shù)中為降低磁鋼的渦流損耗，一般主要是通過(guò)在磁鋼表面加絕緣涂層或減小磁鋼規(guī)格入手，從而減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生渦流造成的損害。但由于釹鐵硼材料本身的電阻率低，在電機(jī)大功率、高頻環(huán)境使用釹鐵硼磁鋼內(nèi)部仍會(huì)產(chǎn)生較大渦流損耗；而渦流最終會(huì)以熱量形式耗散掉，造成電機(jī)整體溫度升高、效率降低，極端情況還會(huì)引起磁鋼磁性能較大損失造成電機(jī)失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的釹鐵硼磁磁鋼內(nèi)部容易產(chǎn)生渦流導(dǎo)致能耗損失、磁性能降低的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種釹鐵硼磁性材料，所述釹鐵硼磁性材料包括釹鐵硼磁鋼本體和分布于釹鐵硼磁鋼本體晶界處的非金屬原子；所述非金屬原子選自C、N、B、Si、S中的一種或多種。

本發(fā)明還提供了所述釹鐵硼磁性材料的制備方法，包括以下步驟：在密閉空間中將釹鐵硼磁鋼本體與非金屬源接觸，然后在200~600℃下進(jìn)行熱處理0.5~10h，冷卻后得到所述釹鐵硼磁性材料；所述非金屬源在熱處理?xiàng)l件下能釋放出活性非金屬原子并擴(kuò)散進(jìn)入釹鐵硼磁鋼本體中，所述非金屬原子選自C、N、B、Si、S中的一種或多種。

本發(fā)明提供的釹鐵硼磁性材料，通過(guò)改善釹鐵硼的顯微組織，提高其電阻率，從而可有效降低釹鐵硼磁性材料在電機(jī)環(huán)境中產(chǎn)生的渦流損耗，保提高電機(jī)效率、降低電機(jī)發(fā)熱。本發(fā)明提供的所述釹鐵硼磁性材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種釹鐵硼磁性材料，所述釹鐵硼磁性材料包括釹鐵硼磁鋼本體和分布于釹鐵硼磁鋼本體晶界處的非金屬原子；所述非金屬原子選自C、N、B、Si、S中的一種或多種。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，交變磁場(chǎng)中磁鋼本體所受到渦流大小與其電阻率ρ呈反比，在其他條件不變情況下，電阻率越大、磁鋼內(nèi)部渦流越小。因此，本發(fā)明提供的釹鐵硼磁性材料，通過(guò)改善釹鐵硼的顯微組織，提高其電阻率，從而可有效降低釹鐵硼磁性材料在電機(jī)環(huán)境中產(chǎn)生的渦流損耗，提高電機(jī)效率、降低電機(jī)發(fā)熱。

具體地，本發(fā)明中，所述非金屬原子分布于釹鐵硼磁鋼本體的晶界處，從而改善釹鐵硼磁鋼本體的顯微組織。發(fā)明人通過(guò)理論分析，認(rèn)為：所述非金屬原子以單質(zhì)形式或與釹鐵硼磁鋼本體中的稀土元素以化合物形式存在。

本發(fā)明中，分布于釹鐵硼磁鋼本體內(nèi)的非金屬原子的含量無(wú)需過(guò)高，否則非金屬元素與釹鐵硼易形成另相導(dǎo)致磁性能降低，嚴(yán)重則導(dǎo)致釹鐵硼主相分解喪失磁性能。優(yōu)選情況下，以釹鐵硼磁性材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述非金屬原子的含量為0.5wt%以下，優(yōu)選為0.001-0.2wt%。本發(fā)明中，對(duì)于分布于釹鐵硼磁鋼本體內(nèi)的非金屬原子的含量的測(cè)試方法可通過(guò)EDS進(jìn)行，但不局限于此。

本發(fā)明中，對(duì)于釹鐵硼磁鋼本體沒(méi)有特殊要求，其可為現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)組成的各種釹鐵硼磁鋼。對(duì)于釹鐵硼磁鋼本體中的稀土元素，一般為Nd，也可為現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種可用于完全替代或部分替代Nd的元素，例如可以為Pr、Ho、Dy、Tb、Ga，但不局限于此。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述釹鐵硼磁鋼本體的組成通式為：Re_aFe_(100-a-b-c)B_bM_c，其中9at%≤a≤18at%，5at%≤b≤8at%，0≤c≤15?at%；RE選自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Ga中的至少一種，M選自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti中的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該優(yōu)選組成的釹鐵硼磁鋼本體，最終得到的釹鐵硼磁性材料的磁性能更加優(yōu)異。