基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体及制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010863158.7 (22)申请日 2020.08.25 (71)申请人 安徽万磁电子有限公司 地址 230000 安徽省合肥市庐江县石头镇 工业园区 (72)发明人 何进 (74)专利代理机构 合肥正则元起专利代理事务 所(普通合伙) 34160 代理人 杨润王俊晓 (51)Int.Cl. H01F 1/057(2006.01) H01F 41/02(2006.01) C22C 38/10(2006.01) C22C 38/06(2006.01) C22C 38/16。

2、(2006.01) C22C 38/12(2006.01) C22C 38/14(2006.01) C22C 38/08(2006.01) C22C 33/02(2006.01) (54)发明名称 基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永 磁体及制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于富钬稀土永磁液相 合金的高矫顽力永磁体及制备方法， 液相合金的 化学式为： (Hox,(Pr0.25,Nd0.75)1x)yMzFe100yz， 其中， 0.1x0.9， 30y60， 0z20， 通过 合理的主、 辅相成分和结构调控， 完全不添加重 稀土镝、 铽， 利用富钬液相合金， 制备出内禀矫顽 力大于21。

3、kOe的烧结钕铁硼永磁体， 大幅降低了 材料成本。 本发明不用过于苛刻要求细化粉料粒 径， 减少了制程中对气流磨设备和工艺的过度依 赖， 实现较为简单、 可行， 降低了制造成本。 在成 分相同的条件下， 采用本发明方法制备磁体的磁 性能高于传统方法制备磁体的磁性能。 权利要求书2页 说明书5页 CN 112002510 A 2020.11.27 CN 112002510 A 1.基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体， 其特征在于： 该高矫顽力永磁体的化学式为： (Hom,R1-m)n-(M,Fe)bal-B0.8-1.0， 其中， 0.02m0.2， 30 n35； R为稀土元素， 包含N。

4、d、 Pr、 Gd、 La、 Ce和Y中的一种或几种， 不包括重稀土Dy、 Tb元素； M为Co、 Al、 Cu、 Ga、 Nb、 Mo、 Ti、 Zr、 V、 Zn、 Ni中的一种或几种； 化学式中各元素的比例为质量百分比； 所述高矫顽力永磁体的坯料芯部氧含量低于800ppm； 所述高矫顽力永磁体的烧结毛坯密度大于7.5g/cm3， 内禀矫顽力大于21kOe； 所述高矫顽力永磁体由富钬稀土永磁液相合金与钕铁硼主相合金经破碎、 混合、 磁场 取向、 成型、 烧结和热处理所制成。 2.根据权利要求1所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体， 其特征在于： 所述富钬稀土永磁液相合金的化学式为。

5、： (Hox,(Pr0.25,Nd0.75)1-x)y-Mz-Fe100-y-z， 其中， 0.1 x0.9， 30y60， 0z20； M为Co、 Al、 Cu、 Ga、 Nb、 Mo、 Ti、 Zr、 V、 Zn、 Ni中的一种或几种； 化学式中各元素的比例为质量百分比。 3.根据权利要求2所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体的制备方法， 其特征在于： 包括如下步骤： 步骤一、 按照成分设计配制富钬稀土永磁液相合金； 步骤二、 将步骤一中配制的富钬稀土永磁液相合金在真空感应电炉中熔炼制备成速凝 片； 步骤三、 通过氢破碎工艺对步骤二中的速凝片进行氢破碎， 得到氢破碎粉末； 步骤四。

6、、 利用高压氮气气流磨， 对步骤三中得到的氢破碎粉末进一步细化， 制成表面平 均粒径为23 m的粉末； 步骤五、 将步骤四所制成的粉末与粒度为25 m的RE:Fe:B2:14:1型主相合金粉末 按照不同的比例混合均匀， 得到混合粉末； 步骤六、 将步骤五得到的混合粉末在13T的磁场压机中取向成型， 成型坯料密度为： 3 5g/cm3， 进一步冷等静压制成密度为46g/cm3的坯料； 步骤七、 将步骤六得到的坯料， 置于真空烧结炉中进行烧结， 烧结温度为9001100， 保温时间为18小时， 然后进行两次时效处理， 第一次时效处理为： 温度750950， 保温 时间为15小时， 第二次时效处理为。

7、： 400550， 保温时间为18小时。 4.根据权利要求3所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体的制备方法， 其特征在于： 步骤二中速凝片的制备方法为： 将原材料放入坩埚内， 在氩气保护下进行电弧感应熔炼， 原料充分熔化形成合金后， 保 持13501550的温度， 精炼1020分钟， 并在该温度下， 将合金液浇铸到角速度为34 42r/min的水冷铜辊上， 制备厚度为0.10.5mm的速凝片。 5.根据权利要求3所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体的制备方法， 其特征在于： 步骤三中氢破碎工艺的具体步骤为： 在真空度5pa， 开始通入吸氢， 吸氢时反应炉内压力峰值小于250。

8、kpa， 吸氢饱和后， 开 始脱氢， 脱氢温度为500700， 时间为410小时。 权利要求书 1/2 页 2 CN 112002510 A 2 6.根据权利要求3所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体的制备方法， 其特征在于： 步骤四中， 气流磨制粉前， 向氢碎粉末中添加防氧化剂， 防氧化剂的添加质量 占总粉末质量比例为0.55。 7.根据权利要求3所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体的制备方法， 其特征在于： 步骤五中RE为稀土元素， RE包括Nd、 Pr、 Gd、 Ho、 La、 Ce和Y的一种或几种元素。 8.根据权利要求3所述的基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁。

9、体的制备方法， 其特征在于： 步骤五中， 液相合金粉末和RE:Fe:B2:14:1型主相合金粉末的质量比例为 (1:99)(50:50)。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112002510 A 3 基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体及制备方法 技术领域 0001 本发明涉及稀土永磁材料技术领域， 具体涉及一种基于富钬稀土永磁液相合金的 高矫顽力永磁体及制备方法。 背景技术 0002 烧结钕铁硼作为第三代稀土永磁材料， 具有较高的综合磁性能， 被广泛应用于机 电、 通信、 医疗、 航空航天等高技术领域。 但烧结钕铁硼永磁材料的温度稳定性较差， 随着温 度的升高， 保磁能力下降。 为了降。

10、低这种温度敏感性， 研究人员需要不断提升永磁体的矫顽 力。 0003 通过提高磁晶各向异性场可以提高永磁体的矫顽力。 在常温下， Nd2Fe14B1的磁晶 各向异性场为6.7T， Ho2Fe14B1为7.5T， Dy2Fe14B1为15T， Dy2Fe14B1为22T。 在现有单合金工艺及 常规制粉工艺下(粉料平均粒径为3um左右)， 不添加稀土钬、 镝及铽时， 烧结钕铁硼永磁体 的内禀矫顽力可以达到17kOe左右。 由于Ho2Fe14B1的磁晶各向异性场的比Nd2Fe14B1的大， 通 过合理调控主、 辅双合金相结构， 仅通过添加稀土钬来提高永磁体的内禀矫顽力， 使其大于 20kOe有一定的。

11、可行性。 0004 但是， 现有技术中SH档永磁体(内禀矫顽力Hcj20kOe)， 在进行成分设计时， 几乎 全部添加了重稀土镝、 铽元素。 重稀土镝、 铽在自然界中的丰度极低， 价格十分昂贵， 重稀土 镝的单价大约是稀土钬的57倍， 重稀土铽的单价大约是稀土钬的1215倍。 用稀土钬取 代镝、 铽， 添加制备SH档牌号的磁体有十分可观的经济价值。 0005 公开号为CN100559519C的中国专利文献公开了一种用钬替代镝的烧结钕铁硼材 料， 其使用的是传统单合金工艺方法， 且内禀矫顽力总体较低， 仅大于12kOe， 远达不到高矫 顽力的要求。 值得一提的是， 通过细化晶粒也可以有效提高材料。

12、的内禀矫顽力， Sepehri- Amin等人在 “Microstructure of fine-grained NdFeB sintered magnets with high coercivity” 一文中， 利用氦气进行气流磨， 制备出晶粒尺寸约为1um的无镝烧结钕铁硼磁 体， 矫顽力约为19kOe。 但氦气气流磨制备细粉的工艺， 其量产实现的难度很高， 特别是粉末 平均粒径为1um左右时， 制粉环节极易发生燃烧， 生产成本也比氮气气流磨高很多。 发明内容 0006 针对以上问题， 本发明目的之一是提供了一种富钬稀土永磁液相合金， 为富钬液 相合金的应用打开了思路。 0007 本发明的目。

13、的之二是提供了一种基于富钬稀土永磁液相合金的高矫顽力永磁体 的制备方法， 通过合理调控主、 辅相成分和结构， 在完全不添加重稀土镝、 铽， 通过添加稀土 钬， 成功批量化制备出高矫顽力烧结钕铁硼永磁体， 内禀矫顽力大于21kOe。 在本发明主、 辅 合金制粉工艺环节中， 要求的粉末粒度均大于2um， 工艺实现较为简单、 可行。 0008 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 0009 一种富钬稀土永磁液相合金， 其化学式为(质量百分比)： (Hox,(Pr0.25,Nd0.75)1-x 说明书 1/5 页 4 CN 112002510 A 4 )y-Mz-Fe100-y-z， 其中， 0.1。

14、x0.9， 30y60， 0z20， M为Co、 Al、 Cu、 Ga、 Nb、 Mo、 Ti、 Zr、 V、 Zn、 Ni中的一种或几种。 0010 该富钬稀土永磁液相合金用于添加到烧结钕铁硼主相合金中， 形成主、 辅双合金 结构； 0011 所述富钬稀土永磁液相合金所制备的高矫顽力永磁体， 其化学式为(质量百分 比)： (Hom,R1-m)n-(M,Fe)bal-B0.8-1.0， 其中， 0.02m0.2， 30n35， R为稀土元素， 包含Nd、 Pr、 Gd、 La、 Ce和Y中的一种或几种， 但不包含重稀土Dy、 Tb元素， M为Co、 Al、 Cu、 Ga、 Nb、 Mo、 Ti。

15、、 Zr、 V、 Zn、 Ni中的一种或几种。 0012 所述高矫顽力永磁体由稀土永磁液相合金与钕铁硼主相合金经破碎、 混合、 磁场 取向、 成型、 烧结和热处理所制成。 0013 所述高矫顽力永磁体的坯料芯部氧含量低于800ppm。 0014 所述高矫顽力永磁体的烧结毛坯密度大于7.5g/cm3， 内禀矫顽力大于21kOe。 0015 所述高矫顽力永磁体的制备方法， 包括如下步骤： 0016 步骤一： 按照成分设计配制富钬稀土永磁液相合金， 液相合金的化学式为(质量百 分比)： (Hox,(Pr0.25,Nd0.75)1-x)y-Mz-Fe100-y-z， 其中， 0.1x0.9， 30y6。

16、0， 0z20， M为 Co、 Al、 Cu、 Ga、 Nb、 Mo、 Ti、 Zr、 V、 Zn、 Ni中的一种或几种； 0017 步骤二： 将步骤一中的原料在真空感应电炉中熔炼制备成速凝片； 0018 步骤三： 将步骤二中的速凝片进行氢破碎； 0019 步骤四： 利用高压氮气气流磨， 将步骤三中得到的氢破碎粉末进一步细化， 制成表 面平均粒径为23 m的粉末； 0020 步骤五： 按照成分设计要求， 将步骤四所制成的粉末与粒度为25 m的RE:Fe:B 2:14:1型主相合金粉末按照不同的比例混合均匀； 0021 步骤六： 将步骤五得到的混合粉末在13T的磁场压机中取向成型， 成型坯料密度。

17、 为： 35g/cm3， 进一步冷等静压制成密度为46g/cm3的坯料； 0022 步骤七： 将步骤六得到的坯料， 置于真空烧结炉中进行烧结， 烧结温度为900 1100， 保温时间为18小时。 接着进行两次时效处理， 第一次时效处理为： 温度750950 ， 保温时间为15小时。 第二次时效处理为： 400550， 保温时间为18小时。 0023 步骤二中速凝片的制备工艺为， 将原材料放入坩埚内， 在氩气保护下进行电弧感 应熔炼， 原料充分熔化形成合金后， 保持13501550的温度， 精炼1020分钟， 并在该温 度下， 将合金液浇铸到角速度为3442r/min的水冷铜辊上， 制备厚度为0。

18、.10.5mm的速凝 片。 0024 步骤三中氢破碎的具体步骤为， 在真空度5pa， 开始通入吸氢， 吸氢时反应炉内 压力峰值小于250kpa。 吸氢饱和后， 开始脱氢， 脱氢温度为500700， 时间为410小时， 即利用氢与液相合金速凝片之间发生歧化反应。 0025 在步骤四中， 气流磨制粉前， 向氢碎粉末中添加防氧化剂， 添加质量占总粉末质量 比例为0.55。 0026 在步骤五中RE为稀土元素， 包含Nd、 Pr、 Gd、 Ho、 La、 Ce和Y的一种或几种元素。 0027 在步骤五中， 液相合金粉末和RE:Fe:B2:14:1型主相合金粉末的质量比例为 (1:99)(50:50)。。

19、 说明书 2/5 页 5 CN 112002510 A 5 0028 本发明的有益效果： 0029 (1)本发明提出了一种富钬稀土永磁液相合金， 能有效提升磁体的内禀矫顽力。 0030 (2)本发明通过合理的对主、 辅相成分和结构调控， 完全不添加重稀土镝、 铽， 利用 富钬液相合金， 制备出内禀矫顽力大于21kOe的烧结钕铁硼永磁体。 大幅度降低了材料成 本。 0031 (3)本发明不用过于苛刻要求细化粉料粒径， 减少了制程中对气流磨设备的过度 依赖， 工艺实现较为简单、 可行， 也降低了制造成本。 0032 (4)在成分相同的条件下， 采用本发明方法制备磁体的磁性能高于传统方法制备 磁体的。

20、磁性能， 本发明方法使主、 辅相之间的边界更清晰， 能减少富钬相进入Nd2Fe14B1主相 中， 因为Ho2Fe14B1的磁极化强度低于Nd2Fe14B1， 而磁极化强度是剩磁的极限值， 这样就能保 持磁体的剩磁维持在较高水平， 而富钬相主要集中在边界处的辅相中， 由于Ho2Fe14B1的磁 晶各向异性场高于Nd2Fe14B1， 而磁晶各向异性场主要贡献磁体的矫顽力， 这样又能确保磁 体矫顽力较高。 主、 辅相结构得到优化后， 退磁曲线的方形度也得到了改善。 具体实施方式 0033 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例， 而。

21、不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0034 实施例1 0035 通过本发明的制备方法制备高矫顽力的钕铁硼永磁体， 具体步骤如下： 0036 步骤一： 按照质量百分比Pr5.5Nd16.5Ho20Co2.2Al6Cu5Fe44.8配制液相合金原料； 0037 步骤二： 按照质量百分比Pr8Nd24Co1.2Fe65.8B1配置主相合金原料； 0038 步骤三： 分别将步骤一和步骤二中的原料在真空感应电炉中熔炼制备成速凝片， 熔炼在氩气保护下进行， 原料充分熔化形成合金后， 保持13501。

22、550的温度， 精炼1020 分钟， 并在该温度下， 将合金液浇铸到角速度为3442r/min的水冷铜辊上， 制备厚度为0.1 0.5mm的速凝片； 0039 步骤四： 将步骤三中得到的液相合金铸片和主相合金铸片， 分别采取氢破碎工艺， 在真空度5pa， 开始通入吸氢， 吸氢时反应炉内压力峰值小于250kpa。 吸氢饱和后， 开始脱 氢， 脱氢温度为500700， 时间为410小时； 0040 步骤五： 利用高压氮气气流磨， 将步骤四中得到的液相和主相两种氢破碎粉末进 一步细化， 分别制成表面平均粒径为23 m和25 m的粉末， 气流磨制粉前， 向氢碎粉末中 添加防氧化剂， 添加质量占总粉末质。

23、量比例为0.55； 0041 步骤六： 按照成分设计要求， 将步骤五所制成的液相合金粉末和主相合金粉末， 按 照10： 90的比例混合均匀； 0042 步骤七： 将步骤六得到的混合粉末在13T的磁场压机中取向成型， 成型坯料密度 为： 35g/cm3， 进一步冷等静压制成密度为46g/cm3的坯料； 0043 步骤八： 将步骤七得到的坯料， 置于真空烧结炉中进行烧结， 烧结温度为900 1100， 保温时间为18小时， 接着进行两次时效处理， 第一次时效处理为： 温度750950 说明书 3/5 页 6 CN 112002510 A 6 ， 保温时间为15小时， 第二次时效处理为： 40055。

24、0， 保温时间为18小时， 最终获得 成分为Pr7.75Nd23.25Ho2Co1.3Al0.6Cu0.5Fe63.7B0.9的永磁体。 0044 利用AMT-4稀土永磁测试仪进行磁性能测量， 磁性能见表1。 0045 实施例2 0046 通过本发明的制备方法制备高矫顽力的钕铁硼永磁体， 具体步骤如下： 0047 步骤一： 按照质量百分比Pr4.75Nd14.25Ho21.4Co1.5Al10Cu7Fe41.1配制液相合金原料； 0048 步骤二： 按照质量百分比Pr8.25Nd24.75Co1.5Fe64.53B0.97配置主相合金原料； 0049 步骤三： 分别将步骤一和步骤二中的原料在真。

25、空感应电炉中熔炼制备成速凝片， 熔炼在氩气保护下进行， 原料充分熔化形成合金后， 保持13501550的温度， 精炼1020 分钟， 并在该温度下， 将合金液浇铸到角速度为3442r/min的水冷铜辊上， 制备厚度为0.1 0.5mm的速凝片； 0050 步骤四： 将步骤三中得到的液相合金铸片和主相合金铸片， 分别采取氢破碎工艺， 即利用氢与液相合金速凝片之间发生歧化反应， 在真空度5pa， 开始通入吸氢， 吸氢时反 应炉内压力峰值小于250kpa， 吸氢饱和后， 开始脱氢， 脱氢温度为500700， 时间为410 小时； 0051 步骤五： 利用高压氮气气流磨， 将步骤四中得到的液相和主相两。

26、种氢破碎粉末进 一步细化， 分别制成表面平均粒径为23 m和25 m的粉末， 气流磨制粉前， 向氢碎粉末中 添加防氧化剂， 添加质量占总粉末质量比例为0.55； 0052 步骤六： 按照成分设计要求， 将步骤五所制成的液相合金粉末和主相合金粉末， 按 照7： 93的比例混合均匀； 0053 步骤七： 将步骤六得到的混合粉末在13T的磁场压机中取向成型， 成型坯料密度 为： 35g/cm3， 进一步冷等静压制成密度为46g/cm3的坯料； 0054 步骤八： 将步骤七得到的坯料， 置于真空烧结炉中进行烧结， 烧结温度为900 1100， 保温时间为18小时， 接着进行两次时效处理， 第一次时效处。

27、理为： 温度750950 ， 保温时间为15小时， 第二次时效处理为： 400550， 保温时间为18小时， 最终获得 成分为Pr8Nd24Ho1.5Co1.5Al0.7Cu0.5Fe62.9B0.9的永磁体。 0055 利用AMT-4稀土永磁测试仪进行磁性能测量， 磁性能见表1。 0056 实施例3 0057 通过本发明的制备方法制备高矫顽力的钕铁硼永磁体， 具体步骤如下： 0058 步骤一： 按照质量百分比Pr5Nd15Ho20Co1.5Al7.5Cu5.8Fe45.2配制液相合金原料； 0059 步骤二： 按照质量百分比Pr7.5Nd22.5Gd3.4Co1.5Fe64.05B1.05配。

28、置主相合金原料； 0060 步骤三： 分别将步骤一和步骤二中的原料在真空感应电炉中熔炼制备成速凝片， 熔炼在氩气保护下进行， 原料充分熔化形成合金后， 保持13501550的温度， 精炼1020 分钟， 并在该温度下， 将合金液浇铸到角速度为3442r/min的水冷铜辊上， 制备厚度为0.1 0.5mm的速凝片； 0061 步骤四： 将步骤三中得到的液相合金铸片和主相合金铸片， 分别采取氢破碎工艺， 即利用氢与液相合金速凝片之间发生歧化反应。 在真空度5pa， 开始通入吸氢， 吸氢时反 应炉内压力峰值小于250kpa， 吸氢饱和后， 开始脱氢， 脱氢温度为500700， 时间为410 小时； 。

29、说明书 4/5 页 7 CN 112002510 A 7 0062 步骤五： 利用高压氮气气流磨， 将步骤四中得到的液相和主相两种氢破碎粉末进 一步细化， 分别制成表面平均粒径为23 m和25 m的粉末， 气流磨制粉前， 向氢碎粉末中 添加防氧化剂， 添加质量占总粉末质量比例为0.55； 0063 步骤六： 按照成分设计要求， 将步骤五所制成的液相合金粉末和主相合金粉末， 按 照12： 88的比例混合均匀； 0064 步骤七： 将步骤六得到的混合粉末在13T的磁场压机中取向成型， 成型坯料密度 为： 35g/cm3， 进一步冷等静压制成密度为46g/cm3的坯料； 0065 步骤八： 将步骤七。

30、得到的坯料， 置于真空烧结炉中进行烧结， 烧结温度为900 1100， 保温时间为18小时， 接着进行两次时效处理， 第一次时效处理为： 温度750950 ， 保温时间为15小时， 第二次时效处理为： 400550， 保温时间为18小时， 最终获得 成分为Pr7.2Nd21.6Gd3Ho2.4Co1.5Al0.9Cu0.7Fe61.78B0.92的永磁体。 0066 利用AMT-4稀土永磁测试仪进行磁性能测量， 磁性能见表1。 0067 对比例1 0068 利用单相合金制备方法制备成分为Pr7.55Nd23.25Ho2Co1.3Al0.6Cu0.5Fe63.7B0.9的永磁 体， 利用AMT-4稀土永磁测试仪进行磁性能测量， 磁性能见表1。 0069 表1本发明工艺方法制备磁体的磁性能一览表 0070 0071 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明， 所属本技术领域的技术人员对 所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代， 只要不偏离发明的 结构或者超越本权利要求书所定义的范围， 均应属于本发明的保护范围。 说明书 5/5 页 8 CN 112002510 A 8 。