[發明專利]一種利用高豐度稀土元素制備永磁材料的方法

有效

• 申請號: 201710822980.7
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107578870B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 李柱柏;張雪峰;張志新;馬強;劉艷麗;李永峰
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F1/08;C22C38/32
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 劉小靜

本發明公開一種利用高豐度稀土元素制備永磁材料的方法，該方法優化高豐度稀土RE’?Fe?B合金和(Nd,Pr)?Fe?B合金的成分設計，使得高豐度稀土RE’?Fe?B合金的稀土含量較低，(Nd,Pr)?Fe?B合金稀土含量較高。由于高豐度稀土RE’?Fe?B合金中Ce等元素含量較低，在燒結過程中Ce等元素的擴散替代Nd?Pr的程度降低，(Nd,Pr)?Fe?B合金相能保持高磁晶各向異性場，在保持較高矯頑力的同時可適當提高高豐度稀土元素的總含量，降低Nd、Pr等低豐度稀土元素的用量，從而顯著降低原材料和生產成本。

技術領域

本發明涉及一種利用高豐度稀土元素制備永磁材料的方法，屬于稀土永磁材料制備領域。

背景技術

稀土永磁體(Nd,Pr)-Fe-B具有高剩磁、高矯頑力、高磁能積，成為現代科學技術特別是計算機、航空航天、交通運輸、清潔能源等領域不可缺少的關鍵材料，得到廣泛應用，推動了相關產業的發展。但稀土元素是重要的戰略資源，其節約和合理利用成為國家和產業界非常關注的問題。

在稀土礦中，Nd、Pr豐度低，含量較少，價格高；Ce、La、Y的豐度高，含量大，價格便宜。(Nd,Pr)-Fe-B永磁材料的大量生產和廣泛應用致使Nd、Pr大量消耗，同時造成Ce、La、Y高豐度廉價稀土元素積壓未被利用，而且稀土礦的開采利用加重了環境保護的壓力。減少稀土的用量、采用高豐度稀土元素替代Nd和Pr元素、降低磁體的生產成本成為稀土永磁材料產業界亟需解決的問題。

采用Ce等高豐度稀土元素部分取代Nd制備成(Ce,Nd)-Fe-B燒結磁體，但由于Ce₂Fe₁₄B等高豐度稀土磁體的磁晶各向異性場很低，Ce元素取代Nd嚴重降低了主相的磁晶各向異性場，磁體矯頑力顯著降低。在燒結磁體中要獲得較高的矯頑力Ce等高豐度稀土元素不超過稀土總重量的40wt%。

在公布號為CN102436892A的中國專利中，鋼鐵研究總院將(Ce,Nd)-Fe-B合金和Nd-Fe-B合金粉末混合制備成雙主相磁體，利用Nd-Fe-B合金高磁晶各向異性場提高高豐度稀土磁體的矯頑力，當Ce含量不高于稀土總重量40wt%時磁體矯頑力還可能不明顯下降。但由于在燒結過程中(Ce,Nd)-Fe-B合金中Ce元素會向Nd-Fe-B相中擴散替代Nd，從而會明顯降低Nd-Fe-B相的磁晶各向異性場，因此磁體矯頑力提高程度是有限的；增加Ce等高豐度稀土元素的含量，降低Nd的含量，磁體矯頑力顯著降低。

在公布號為CN103123839A的中國專利中，浙江大學在[(Nd_aRE_1-a)_1-xCe_x)]_hFe_100-h-i-jM_iB_j合金中添加晶間相輔合金，磁體的矯頑力能得到提高。由于輔合金中稀土元素的含量很高，磁體的稀土用量增大，剩磁會下降，而且為使磁體具有較高的矯頑力高豐度稀土元素占總稀土的含量比較低，磁體原材料成本下降程度是有限的。

在公布號為CN103794323A的中國專利中，浙江大學將低磁晶各向異性場的高豐度稀土(RE_100-aMM_a)-Fe-B合金和高磁晶各向異性場的Nd-Fe-B合金混合，再混入晶間改性相，磁體的性能得到提高。但該專利并沒有明確的方法控制兩種合金中稀土元素的擴散，而且為提高矯頑力需要加入晶間改性相，晶間改性相是富稀土合金，其添加也增加了磁體中稀土元素的總含量，制備的磁體高豐度稀土元素占總稀土的含量難以提高，高豐度稀土元素利用率和磁體原材料成本的降低是有限的。