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1、(10)申请公布号 CN 104036898 A (43)申请公布日 2014.09.10 C N 1 0 4 0 3 6 8 9 8 A (21)申请号 201410264541.5 (22)申请日 2014.06.13 H01F 1/057(2006.01) H01F 1/06(2006.01) B22F 1/02(2006.01) (71)申请人钢铁研究总院 地址 100081 北京市海淀区高粱桥斜街13 号 (72)发明人李卫 郑立允 朱明刚 辛宏辉 (74)专利代理机构北京中安信知识产权代理事 务所(普通合伙) 11248 代理人张小娟 (54) 发明名称 化学合成包覆制备高电阻率永。
2、磁合金及其制 备方法 (57) 摘要 本发明属于永磁材料的制备领域,特别涉及 一种高电阻率永磁合金及其制备方法,其中该合 金的粉末料由Nd-Fe-B合金粉末和Nd-Fe-B合金 粉末表面包覆的CaF 2 包覆层组成,该合金通过以 下步骤制备:a)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在 Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥;b)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液 和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学 合成反应,然后清洗、过滤、真空干燥;c)将具有 CaF 2 包覆层的粉体,通过磁场取向、热压和热变形 成型制备高电阻率永磁合金。本发明的高电阻。
3、率 永磁合金电阻率1.0mcm,最大磁能积(BH) max42MGsOe。该磁体将大幅度减少涡流损失, 同时保持电动机和发动机的低成本,可用于高能 效电动机和高速发动机等设备。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104036898 A CN 104036898 A 1/1页 2 1.一种高电阻率永磁合金,由粉末冶金方法制成,其特征在于: 该合金的粉末料由Nd-Fe-B合金粉末和Nd-Fe-B合金粉末表面包覆的CaF 2 包覆层组 成; 所述合金。
4、通过以下步骤制备: a)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应,然 后清洗、过滤、真空干燥; b)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应,然 后清洗、过滤、真空干燥,得到具有CaF 2 包覆层的粉体; c)将具有CaF 2 包覆层的粉体,通过磁场取向、热压和热变形成型制备高电阻率永磁合 金。 2.如权利要求1所述的高电阻率永磁合金,其特征在于: 所述Nd-Fe-B合金粉末的粒径为微米级,粒径为0.2-8m,表面CaF 2 包覆层的厚度为 纳米级,厚度为100-200nm。 3.如权利要求1所。
5、述的高电阻率永磁合金,其特征在于: 所述Nd-Fe-B合金粉末表面CaF 2 包覆层的厚度为120-200nm。 4.如权利要求1所述的高电阻率永磁合金,其特征在于: 电阻率1.0mcm,最大磁能积(BH)max42MGsOe。 5.如权利要求1所述的高电阻率永磁合金,其特征在于: 所述永磁合金的电阻率为1.0-2.0mcm,磁能积为42-48MGsOe,矫顽力为10-14kOe, 剩磁为13-15kGs。 6.一种如权利要求1-5之一所述的高电阻率永磁合金的制备方法,其特征在于:包括 如下步骤: a)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应,。
6、然 后清洗、过滤、真空干燥,粉体表面包覆形成一层成网状分布、均匀、疏松的CaF 2 涂层; b)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应,然 后清洗、过滤、真空干燥,使得粉体表面的CaF 2 涂层转变为连续、致密的CaF 2 包覆层; c)将具有CaF 2 包覆层的粉体,通过磁场取向、热压和热变形成型制备高电阻率永磁合 金。 7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于: 在步骤a)中,Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液的浓度为2-3mol/l,进行直接沉淀化学合成反应 的时间为12-15min,清洗次数为3-4次。 8.如权利要求6所述的制。
7、备方法,其特征在于: 在步骤a)中,形成的CaF 2 涂层在下一步反应中将作为形核点促进第二步涂层过程中 CaF 2 的形成。 9.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于: 在步骤b)中,Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液的浓度为5-6mol/l,进行滴定沉淀化学合成反应 的时间为28-30min,清洗次数为3-4次。 10.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于: 在步骤c)中,所述热压和热变形成型在真空热压炉中进行。 权 利 要 求 书CN 104036898 A 1/4页 3 化学合成包覆制备高电阻率永磁合金及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于永磁材料的制备领域,特别涉及一种。
8、高电阻率永磁合金及其制备方 法。 背景技术 0002 钕铁硼永磁材料以其高磁能积、低价格和良好的加工性能在永磁同步电动机中获 得了迅速的推广应用。但与铁氧体相比,它的电导率较高,基于Nd 2 Fe 14 B的大部分强磁体 的主要缺点是温度稳定性差。迄今为止,烧结NdFeB磁体的室温最大磁能积的最高值是 59MGOe,商业磁体的最大磁能积在48-50MGOe。然而,Nd 2 Fe 14 B的居里温度仅312,H ci 的反 转温度系数则达到-0.55-0.6/。因此,普通高磁能积(BH) max 、低矫顽力H ci 的 Nd-Fe-B磁体仅能在低于70的温度下工作。但是,永磁电机中由于受到磁场空。
9、间谐波和 时间谐波的作用,在稀土永磁体内是存在涡流的,并且随着电机功率的提高,永磁体的体积 变大,加之转子散热差,涡流损耗不但会引起较高温升,使工作效率降低,在极端情况下可 能会导致永磁体失磁,从而降低电机性能。 0003 对于电机用烧结NdFeB永磁体最重要的是不能引起热退磁。热退磁是不可逆退 磁,即不可再充磁,不能确保原有的磁通量。因此,要从根本上解决电机用烧结钕铁硼永磁 体的热退磁问题,必须减小永磁体电机的涡流损耗。 0004 减少永磁体电机涡流损耗的途径主要有两个,一是通过电机转子设计,如分割磁 体单元来减少涡流损耗。但是,切割磁体将大大提高制造成本。另一个途径是通过提高永磁 体的电阻。
10、率减少涡流损耗。对于永磁体转子,其涡流损耗W m 与电阻率呈反比例关系,因 此,可以通过磁体电阻率的变化来控制磁体中的涡流损耗。高分子粘接磁体由于粘接剂的 绝缘效应具有高的电阻率,但是它们的工作温度受到高分子材料软化的限制,同时由于磁 稀释效应使其最大磁能积比同类烧结磁体低好几倍。高熔点的无机纳米颗粒掺杂永磁体, 不仅可以提高磁体的电阻率,同时保持其高的磁性能。但是,由于制备技术的限制,无机纳 米颗粒掺杂磁体中无机相的分布不均匀,大块团聚的无机绝缘相使复合磁体的磁性能大幅 度下降,降低了电机的效率。 0005 因此,开发一种高电阻率钕铁硼复合磁体,在提高电阻率、大幅度减少涡流损失的 同时,具有。
11、高的磁能积,保持高的电机效率和低成本,可用于高能效电动机和高速发动机设 备,对我国的节能环保领域的高速发展具有十分重要意义。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种高电阻率永磁合金及其制备方法,使永磁合金在获得 高电阻率的同时,还具有优越的磁性能。 0007 本发明的原理在于:采用直接沉淀加滴定沉淀二步化学合成法对钕铁硼永磁粉 体化学包覆高电阻率的CaF 2 涂层,并进行热压和热变形获得高电阻率、高磁能积的各向异 性永磁体。该磁体与传统的无机纳米颗粒掺杂复合磁体不同,传统的无机纳米掺杂磁体中 说 明 书CN 104036898 A 2/4页 4 无机非磁性相分布不均匀,还有大块的团聚体;。
12、本发明方法制备的永磁体中,由于前驱体 Nd-Fe-B粉体表面包覆的CaF 2 涂层厚度均匀,且致密,热压和热变形后制备的磁体中无机非 磁性相分布均匀,没有大块团聚,在具有高电阻率的同时,其磁能积大幅度提高。 0008 为实现上述目的,本发明的技术方案如下: 0009 一种高电阻率永磁合金,由粉末冶金方法制成,该合金的粉末料由Nd-Fe-B合金 粉末和Nd-Fe-B合金粉末表面包覆的CaF 2 包覆层组成; 0010 所述合金通过以下步骤制备: 0011 a)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥; 0012 b)采。
13、用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥,得到具有CaF 2 包覆层的粉体; 0013 c)将具有CaF 2 包覆层的粉体,通过磁场取向、热压和热变形成型制备高电阻率永 磁合金。 0014 所述Nd-Fe-B合金粉末的粒径为微米级,粒径为0.2-8m,表面CaF 2 包覆层的厚 度为纳米级,厚度为100-200nm。 0015 所述Nd-Fe-B合金粉末表面CaF 2 包覆层的厚度为120-200nm。 0016 电阻率1.0mcm,最大磁能积(BH)max42MGsOe。 0017 所述永磁合金的电阻率为1.0-2.。
14、0mcm,磁能积为42-48MGsOe,矫顽力为 10-14kOe,剩磁为13-15kGs。 0018 一种所述的高电阻率永磁合金的制备方法,包括如下步骤: 0019 a)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥,粉体表面包覆形成一层成网状分布、均匀、疏松的CaF 2 涂层; 0020 b)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥,使得粉体表面的CaF 2 涂层转变为连续、致密的CaF 2 包覆层; 0021 c)将具有CaF 2 包覆层的。
15、粉体,通过磁场取向、热压和热变形成型制备高电阻率永 磁合金。 0022 在步骤a)中,Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液的浓度为2-3mol/l,进行直接沉淀化学合成 反应的时间为12-15min,清洗次数为3-4次。 0023 在步骤a)中,形成的CaF 2 涂层在下一步反应中将作为形核点促进第二步涂层过 程中CaF 2 的形成。 0024 在步骤b)中,Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液的浓度为5-6mol/l,进行滴定沉淀化学合成 反应的时间为28-30min,清洗次数为3-4次。 0025 在步骤c)中,所述热压和热变形成型在真空热压炉中进行。 0026 本发明的有益效果在于:。
16、 0027 1、本发明在提高磁体电阻率的同时,充分发挥Nd-Fe-B磁体的优异磁性能,通过 改变无机纳米颗粒的种类、含量以及掺杂后合金的微观结构,实现高电阻率无机纳米颗粒 掺杂改性Nd-Fe-B磁体的电阻率的可调控性,可制备出高电阻率、高磁能积的Nd-Fe-B永磁 合金,电阻率1.0mcm,(BH)max42MGsOe; 0028 2、本发明的高电阻率永磁合金可以大幅度减少涡流损失,提高电机效率,减少所 说 明 书CN 104036898 A 3/4页 5 需能量,减少CO 2 排放,同时保持电机的低成本,可用于高能效电动机和高速发动机设备,可 用于混合动力汽车、火车、轮船、风力发电等。 附图。
17、说明 0029 图1为采用本发明实施例1制备的Nd-Fe-B合金粉末断面的SEM形貌图。 具体实施方式 0030 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。 0031 本发明的高电阻率永磁合金,由粉末冶金方法制成,该合金的粉末料由Nd-Fe-B 合金粉末和Nd-Fe-B合金粉末表面包覆的CaF 2 包覆层组成;其中,Nd-Fe-B合金粉末的粒 径为微米级,粒径为0.2-8m;表面CaF 2 包覆层的厚度为纳米级,厚度为100-200nm;该永 磁合金的电阻率1.0mcm,最大磁能积(BH)max42MGsOe。 0032 该永磁合金的具体制备方法如下: 0033 a)采用C。
18、a(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应, 然后进行清洗、过滤、真空干燥,Nd-Fe-B粉体表面包覆形成一层成网状分布、均匀、疏松的 CaF 2 涂层,该涂层在下一步反应中将作为形核点促进第二步涂层过程中CaF 2 的形成; 0034 b)采用Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行滴定沉淀化学合成反应, 然后清洗、过滤、真空干燥,粉体表面的CaF 2 涂层转变为连续、致密的包覆层; 0035 c)将具有CaF 2 包覆层的粉体,通过磁场取向并在真空热压炉中热压和热变形成型 制备高电阻率永磁合金。 0036 实施例1: 00。
19、37 采用本发明的制备方法制备永磁合金,首先,采用浓度2mol/lCa(NO 3 ) 2 溶液和KF 溶液在粒径为0.2-4m的Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应12min,然后清洗 3-4次,过滤,真空干燥;采用浓度5mol/l Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行 滴定沉淀化学合成反应28min,然后清洗3-4次,过滤,真空干燥,粉体表面的CaF 2 涂层转变 为连续、致密的包覆层,厚约120nm;最后,在真空热压炉中进行热压和热变形成型获得高 电阻率永磁合金。 0038 在上述制备工艺条件下,所制备的高电阻率永磁合金的电阻率1.0mcm,磁能积 。
20、48MGsOe,矫顽力为12.8kOe,剩磁15kGs。 0039 实施例2: 0040 采用本发明的制备方法制备永磁合金,首先,采用浓度3mol/lCa(NO 3 ) 2 溶液和KF 溶液在粒径为5-8m的Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应12min,然后清洗 3-4次,过滤,真空干燥;采用浓度6mol/l Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进行 滴定沉淀化学合成反应28min,然后清洗3-4次,过滤,真空干燥,粉体表面的CaF 2 涂层转变 为连续、致密的包覆层,厚约190nm;最后,进行热压和热变形成型获得高电阻率永磁合金。 0041 在上述制备工。
21、艺条件下,所制备的高电阻率永磁合金的电阻率2.0mcm,磁能积 42MGsOe,矫顽力为10kOe,剩磁13kGs。 0042 实施例3: 0043 采用本发明的制备方法制备永磁合金,首先,采用浓度2.2mol/lCa(NO 3 ) 2 溶液和 说 明 书CN 104036898 A 4/4页 6 KF溶液在粒径为2-5m的Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应15min,然后清洗 3-4次,过滤,真空干燥;采用浓度5.4mol/l Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表面进 行滴定沉淀化学合成反应30min,然后清洗3-4次,过滤,真空干燥,粉体表面的CaF 2。
22、 涂层转 变为连续、致密的包覆层,厚约150nm;最后,进行热压和热变形成型获得高电阻率永磁合 金。 0044 在上述制备工艺条件下,所制备的高电阻率永磁合金的电阻率1.3mcm,磁能积 44.2MGsOe,矫顽力为11.5kOe,剩磁13.2kGs。 0045 实施例4: 0046 采用本发明的制备方法制备永磁合金,首先,采用浓度2.6mol/lCa(NO 3 ) 2 溶液和 KF溶液在粒径为0.5-5m的Nd-Fe-B粉体表面进行直接沉淀化学合成反应12min,然后清 洗3-4次,过滤,真空干燥;采用浓度5.8mol/l Ca(NO 3 ) 2 溶液和KF溶液在Nd-Fe-B粉体表 面进行滴定沉淀化学合成反应28min,然后清洗3-4次,过滤,真空干燥,粉体表面的CaF 2 涂 层转变为连续、致密的包覆层,厚约196nm;最后,进行热压和热变形成型获得高电阻率永 磁合金。 0047 在上述制备工艺条件下,所制备的高电阻率永磁合金的电阻率:1.6mcm,磁能积 44MGsOe,矫顽力为14kOe,剩磁13kGs。 说 明 书CN 104036898 A 1/1页 7 图1 说 明 书 附 图CN 104036898 A 。