[發明專利]一種釹鐵硼磁體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010464304.9
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111653404B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 史丙強;劉磊;馬丹;宿云婷
• 申請（專利權）人: 煙臺正海磁性材料股份有限公司
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F41/02;C22C38/10;C22C38/16;C22C38/14;C22C38/06;C22C38/04;C22C38/12;C23C14/24;C23C14/35;C23C14/16
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;呂少楠

本發明提供一種釹鐵硼磁體及其制備方法和應用。所述釹鐵硼磁體以化學式R1?R2?Fe?M?B表示，所述釹鐵硼磁體具有高矯頑力區域和高剩磁區域的復合結構；其中，R1為至少含有Nd的稀土元素，R2為至少含有Dy和/或Tb的重稀土元素，M為至少含有Co的過渡金屬元素。該磁體可以采用少量的Dy/Tb，大幅提高磁體的高溫耐減磁能力，且抑制磁體磁通的降低，可適用于嵌入式的高速電機。制備該磁體的方法還可以大幅提高材料的利用率以及生產效率，具備量產可行性。

技術領域

本發明屬于釹鐵硼磁體領域，具體涉及一種釹鐵硼磁體及其制備方法和應用。

背景技術

燒結釹鐵硼磁體作為第四代永磁材料，以其優良的磁性能被稱為“磁王”，被廣泛應用于汽車、風電、壓縮機、電梯，以及工業自動化等眾多領域。

高速電機在運轉時，由于繞組和鐵芯產生的熱量，使得電機中的燒結釹鐵硼磁體暴露于高溫環境中，并且由于來自繞組的反方向磁場的作用而容易發生熱減磁。這就需要高速電機用釹鐵硼磁體具有一定的矯頑力來提供足夠的耐熱減磁能力，來保證磁體在高溫下也能穩定輸出磁場，確保電機的功率輸出。

傳統技術中，為了提高磁體的矯頑力，往往通過在釹鐵硼磁體中添加Dy(鏑)和/或Tb(鋱)等重稀土元素來提高磁體的各向異性，達到提高磁體的矯頑力的目的。但是由于Dy和/或Tb的添加替代Nd(釹)，形成Dy-Fe-B或Tb-Fe-B，兩者的磁極化強度要明顯低于Nd-Fe-B，導致磁體的剩磁降低，即，最終磁體可以提供的磁場強度減小，導致電機功率降低或者需要增加電機中磁鋼的使用量來保證電機的功率輸出；同時，重稀土由于儲量及優良特性的關系，價格非常昂貴，磁體的成本也會隨著重稀土的使用量的增加而大幅提升。

近年來，降低重稀土的使用量，提高磁體的矯頑力指標成為眾多學者的研究熱點之一。其中，細晶技術和擴散技術是目前公認的最有效的兩種方法。細晶技術是將晶粒的尺寸降低，盡可能地形成單疇晶，降低單個磁體晶粒內部的磁疇數量，減少晶粒內部缺陷，達到提高磁體矯頑力的目的。但是通過細晶技術獲得的矯頑力提升效果有限，且隨著晶粒尺寸的降低，磁體不可避免的氧化活性提高，以及晶粒尺寸降低帶來的不易充磁的問題，對目前的設備工裝的精度及可靠性都提出更為苛刻的要求，工業化量產難度極大。擴散技術是將Dy和/或Tb等重稀土元素進行精準投放，使其由磁體表面擴散進入到磁體內部，并在晶界處進行富集，提高磁體的矯頑力。

晶界擴散技術因可以采用很少量的重稀土，使矯頑力得到大幅提升，而剩磁不會發生顯著下降，得到了行業內的普遍認可及應用。晶界擴散技術，是經典的擴散理論在釹鐵硼行業的再次創新發展，其主要原理為，在高溫條件下，Dy和/或Tb等重稀土元素沿晶界相，由磁體表面向磁體中心擴散，在晶界相上富集存在，置換出主相晶粒外緣層的Nd，在主相晶粒外緣形成一層Dy或Tb富集的殼狀結構，提高晶粒外緣處的各向異性場，從而達到大幅提高矯頑力的效果。晶界擴散技術因其擴散推動力為Dy和/或Tb的濃度差，因此其深入到磁體內部后，會在磁體表面到內部形成Dy和/或Tb的濃度差，進而導致其Hcj從磁體的表面到內部，也是呈現出梯度分布的現象。

高速運轉電機嵌入式組裝的磁鋼，如汽車驅動電機用磁鋼或空調壓縮機電機用磁鋼，在實際運用過程中因整個電機溫度升高而發生的熱減磁并不是整體均勻發生的，往往發生在邊角部位，尤其是與電機硅鋼片接觸的4個棱邊。而磁體其他區域反而不易發生退磁。晶界擴散技術因其獨特的Hcj的分布規律，在高速運轉的嵌入式裝配電機中得到了普遍認可和應用。