MnBi基磁性物质、其制备方法、MnBi基烧结磁体及其制备方法_2

文档序号:9565715阅读:来源:国知局
,形成非晶带(amcxrphousribbon), 并由此可能不会显示磁特性。
[0036] 目P,当将快速凝固法的轮速度设定为55m/s~75m/s时,可W形成具有纳米级晶体 尺寸的Mn、Bi和MnBi相且可W使S个相均匀分布。因此,在低溫热处理期间Mn等可W容 易地扩散的状态中,可W形成MnBi基带。
[0037] 通过步骤化)在非磁性MnBi基带内形成的Bi晶体的尺寸为约IOnmW下。
[003引作为将非磁性相转化为磁性相的步骤,步骤(C)可W为通过实施热处理将非磁性MnBi基带转化成磁性MnBi基带的步骤。
[0039] 步骤(C)中的热处理可W在280°C~340°C、优选300°C~320°C的溫度下和在 SmPaW下的高真空度下实施,运种热处理可W通过称作低溫热处理的方法来实施,并发生 其中Mn晶体扩散的转烙反应。因此,可W形成MnBi低溫相化TP),且所述MnBi基带可W具 有磁特性,因为单相MnBi低溫相是铁磁性的。
[0040] 可W将步骤(C)中的热处理实施2小时~5小时,优选3小时~4小时,且所述热 处理引起包含在非磁性MnBi基带中的Mn的扩散,并可W包括形成MnBi低溫相的低溫热处 理法。
[0041] 根据现有方法,Mn与Bi间的烙点之差大,使得在冷却期间一部分Mn首先析出,因 此相不均匀地分布在最终形成的MnBi基带内部,且Mn的晶体尺寸也显著大。此外,由于首 先析出的金属W包围稍后析出的金属的形状凝固,由此使得Mn在低溫热处理期间难W扩 散,且由于所述热处理在低溫下实施,所W需要几乎超过24小时的长期热处理W使得Mn充 分扩散。
[0042] 然而,在本发明的情况下,通过诸如快速冷却的方法可W形成具有显著小尺寸的 晶体诸如Mn和Bi。因此,即使将低溫热处理仅实施约2小时~5小时,Mn仍可充分扩散, 并由于平稳形成MnBi低溫相而可制备具有显著优异磁特性的MnBi基带。此外,即使仍在 低溫下实施热处理仍可显著缩短时间,使得还可防止其中晶粒生长并相互烙合从而增大晶 粒尺寸的粗糖化现象,相应地,另外还可获得节能效果。
[0043] 根据本发明另一个示例性实施方式的MnBi基磁性物质为单相MnBi基磁性物质, 其具有IOOnmW下的Bi晶体平均尺寸,包含MnBi相和富Bi相,并可W通过上述制备方法 制备。 W44]MnBi基磁性物质的Mn对Bi的原子比可W为3:7~7:3。如果Mn对Bi的比例降 至小于3:7,则由此Mn的含量下降,或如果Mn对Bi的比例增大至超过7:3,则由此Mn的含 量增大,由于Mn自身的扩散而可W导致低溫相MnBi的形成减少,使得存在磁特性可能会劣 化的危险。
[0045] MnBi基磁性物质可W包含90%W上且更优选95%W上的MnBi低溫相〇;rP)。当 W约90%W上的量作为MnBi低溫相的含量包含MnBi低溫相而使得MnBi基磁性物质显示 最小磁特性时,MnBi基磁性物质可W具有优异的磁特性。
[0046] 由于MnBi基磁性物质的其它特性与上述含量相同,所W省略其说明。
[0047] 根据本发明另一个示例性实施方式的制备MnBi基烧结磁体的方法包括:(a)通过 将上述MnBi基磁性物质粉碎制备磁性粉末;化)在施加磁场的状态下对所述磁性粉末进行 成型;W及(C)对所述成型的磁性粉末进行烧结。
[0048] 步骤(a)可W为制造粉末的方法且可W为通过将带型MnBi基磁性物质粉碎制备 磁性粉末的方法,且通过包括球磨的方法可W实施所述方法中的粉碎。然而,粉碎方法不限 制为球磨,通过使用球磨之外的设备如研磨机、微射流机和均质器也可W实施粉碎。
[0049] 可W将所述球磨实施2小时~5小时,优选3小时~4小时,且可W在如下时实 施:将球与MnBi基磁性物质W1:15~1:45、优选1:25~1:35的比例进行混合,且在球共 混中的巫5和巫10可W各自为1:3~1:7。
[0050] W所述球磨的时间、所述球与磁性物质的比例W及所述球的共混的方式,在将 MnBi基磁性物质的磁特性保持为尽可能大地同时,将物理形状从带形式改变为粉末形式, 且当满足如上所述的研磨条件时,在将MnBi基磁性物质的剩余磁通密度、矫顽力和最大磁 能积与研磨之前的值相比较时,可W保持MnBi基磁性物质的运些值。当研磨时间超过5小 时时,Mn开始氧化而形成MnO,由此导致可失去磁特性的危险。 阳化U 通过如上所述的研磨,当磁性物质变为磁性粉末时,带型MnBi基磁性物质的粉末 粒度可W为0. 5ym~5ym,优选约1ym~3ym。目P,粉末粒度为单磁畴尺寸、或稍微大于 或稍微小于单磁畴尺寸的情况可W是适当的。
[0052] 步骤化)可W为对步骤(a)中的磁性粉末进行成型而成为具有特定形式的成型制 品的步骤。
[0053] 在此情况下,在施加磁场的同时,一起对磁性粉末进行成型,粉末粒子内磁畴的磁 化方向可W对齐在一个方向,由此赋予磁特性而作为永久磁体。因此,所施加磁场的强度可 W为IT~5T,优选IT~2T,且当施加小于IT的小强度磁场时,磁化方向可能不会完全对 齐,且当磁场强度超过5T时,消耗超过所需要的能量,运可能是毫无意义的。
[0054] 步骤(C)可W为通过对步骤化)中制备的成型制品进行烧结而制备永久磁体的步 骤。 阳化5] 步骤(C)中的烧结可W通过快速烧结法实施,且烧结溫度可W为约200°C~ 30(TC,其中在所述快速烧结法中使烧结快速进行。通过使用真空状态下的热压装置可W实 施所述烧结,可W在约IOOMPa~SOOMPa的压力下对装置中的成型制品进行压缩,并且可W 在所述溫度下加热的同时实施短时间的例如约1分钟~10分钟的压缩。
[0056] 根据本发明还另一个示例性实施方式的MnBi基烧结磁体的Mn对Bi的原子比为 3:7~7:3,包括90%W上MnBi低溫相化TP),且可W通过上述制备方法进行制备。
[0057] 关于MnBi基烧结磁体,当制备MnBi基磁性物质时,通过应用快速冷却如RSP和热 处理法如LTP等与现有方法不同的方法可W增强磁性粉末自身的磁特性。因此可W具有比 现有永久磁体更好地矫顽力和剩余磁通密度。另外,由于最大磁能积值可能比现有稀±类 永久磁体或铁氧体类永久磁体等的更好,所WMnBi基烧结磁体可W为作为不含稀±的永 久磁体的、代替稀±类永久磁体的磁体,所述最大磁能积值是表示永久磁体可W消耗的能 量的度量。
[0058] 此外,MnBi基烧结磁体可W具有耐热特性。耐热特性可W是指,基于在15°C~ 30°CW上即常溫下的值,矫顽力、剩余磁通密度和最大磁能积值为90%W上的值,且本发明 的MnBi基烧结磁体可W具有运些耐热特性。
[0059] 稀±类永久磁体如现有钦类粘接磁体和铁氧体类烧结磁体未能应用到在高溫下 驱动的装置,因为其在高溫下的磁特性比在常溫下下降了 30%W下。
[0060] 然而,由于本发明的MnBi基烧结磁体在常溫和高溫之间的磁特性变化为10%W 下,所W磁特性无显著变化,使得当将MnBi基烧结磁体应用到在高溫下驱动的装置时,可 W提供增强装置自身的性能和使用寿命的效果,所述装置为例如电冰箱和空调压缩机的电 动机、洗衣机的驱动电动机、扬声器、汽车电子部件等。
[0061] 仅利用比现有磁性物质短得多的时间周期的热处理,通过快速冷却如RSP来抑制 Mn晶体的生长,本发明的MnBi基磁性物质可W具有优
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