[發(fā)明專利]一種R-T-B系燒結(jié)永磁體及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911391029.6
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111180158A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少勃;張民;呂向科;劉小浪;竺曉東;毛應(yīng)才
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波韻升股份有限公司;寧波韻升磁體元件技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F41/02
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

本發(fā)明公開了一種低成本R?T?B系燒結(jié)永磁體及其制備方法，該低成本R?T?B系燒結(jié)永磁體包括R組分、T組分和B元素，R組分由R₁和R₂組成，R₁選自Gd元素、Ce元素、La元素和Y元素中的任意一種或者至少兩種的組合，R₂選自Nd元素、Pr元素和Ho元素中的任意一種或者至少兩種的組合，T組分由Fe元素和Al元素組成或者由Fe元素、Al元素與除Fe元素以外的其他過渡金屬元素中一種或幾種組成，R₁的含量為x，R₂的含量記為y，B元素的含量為z，T組分的含量記為w，x+y+z+w＝1，30wt％≤x+y≤35wt％，0.9wt％≤z≤1wt％，0.1≤z/y＜0.9；優(yōu)點(diǎn)是用高豐度稀土金屬Gd、Ce、La、Y的一種或幾種替代低豐度Pr、Nd或Ho中的至少一種，稀土取代量超過稀土總量的70％，顯著降低燒結(jié)永磁體的生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種R-T-B系燒結(jié)永磁體，尤其是涉及一種R-T-B系燒結(jié)永磁體及其制備方法。

背景技術(shù)

釹鐵硼永磁體是目前發(fā)現(xiàn)商品化性能最高的磁鐵，被人們稱為‘磁王’。釹鐵硼永磁體擁有極高的磁性能，其最大磁能積(BH)_max高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上，工作溫度最高可達(dá)200℃，目前被廣泛的應(yīng)用于航天航空、電子、電力機(jī)械、醫(yī)療器械、玩具、包裝和五金機(jī)械等領(lǐng)域。

釹鐵硼永磁體是以金屬間化合物Nd₂Fe₁₄B為基礎(chǔ)的永磁材料，其主要成分為稀土元素、Fe和B，稀土元素則主要為Pr和Nd。為了獲得釹鐵硼永磁體的不同性能，可用Dy、Tb和Ho等其他稀土金屬部分替代Pr和Nd，鈷(Co)、鋁(Al)等其他金屬部分替代鐵。雖然釹鐵硼永磁體中硼的含量較少，但硼卻對形成四方晶體結(jié)構(gòu)金屬間化合物起著重要作用，使得化合物具有高飽和磁化強(qiáng)度、高的單軸各向異性和高的居里溫度。第三代稀土釹鐵硼永磁體是當(dāng)代磁體中性能最強(qiáng)的永磁體，它的主要原料為：Nd:29wt％～32.5wt％、Fe:63.95wt％～68.65wt％、B:1.1wt％～1.2wt％、Dy:0.6wt％～8wt％、Al:0.3wt％～0.5wt％以及Cu:0.05wt％～0.15wt％。

稀土元素在地殼中的含量排列依次為Ce、Y、La、Nd、Pr、Sm、Gd、Dy、Tb…，而稀土永磁體的大量使用使得Pr、Nd、Dy、Tb迅速消耗，造成了La、Ce、Gd、Y等高豐度稀土大量積壓，稀土資源利用不均衡。以白云鄂稀土礦為例，混合稀土礦中Nd：18.5wt％，Pr:6.2wt％，Ce:50.0wt％，La:23.0wt％，其他金屬：2.3wt％。而截止到現(xiàn)在，制備釹鐵硼永磁體仍在大量使用輕稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，稀土金屬在釹鐵硼永磁行業(yè)的使用情況為：Nd：64.44wt％、Pr:20.02wt％、Ce:5.41wt％、La:3.57wt％、其他金屬：6.56wt％。低儲(chǔ)藏和高用量導(dǎo)致了輕稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等的價(jià)格高昂，進(jìn)一步導(dǎo)致釹鐵硼永磁體的價(jià)格居高不下；同時(shí)也造成了La、Ce等金屬的大量積壓，稀土資源與消耗相矛盾。

目前，對高豐度稀土永磁體的研究主要集中在以Ce替代Nd制備稀土永磁體方面。在公開號為CN1035737A的中國專利文件公開的技術(shù)中，采用直接熔煉的方式以Ce替代部分Nd，發(fā)現(xiàn)隨著Ce含量升高，磁體的矯頑力和剩磁都下降。這是由于Ce₂Fe₁₄B的內(nèi)稟性能(H_A＝26kOe，4πMs＝11.7kGs)遠(yuǎn)低于Nd₂Fe₁₄B的內(nèi)稟性能(H_A＝73kOe，4πMs＝16.0kGs)；同時(shí)Ce替代Nd后，永磁體的微結(jié)構(gòu)顯著惡化，這也是導(dǎo)致矯頑力和剩磁大幅降低的原因。