专利名称：：新型钕铁硼磁性材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及基于新型钕铁硼磁性材料，尤其涉及以至少一种镧系稀土元素掺杂的具有高性能各向同性的钕铁硼磁性材料，更具体地，本发明涉及以镧系稀土元素铈(Ce)掺杂的钕铁硼磁性材料。
背景技术：
：目前，作为高新技术产业基础的新材料行业备受瞩目。作为新材料产业重要组成部分的稀土永磁材料，广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，其产品涉及国民经济的很多领域，其产量和用量也成为了衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平的重要标志之一。尤其是钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，具有广阔的市场前景，主要应用于计算机磁盘驱动器、核磁共振成像仪(MRI)以及各种音像器材、微波通讯、磁力机械、家用电器、汽车雨刷电机、座椅电机等。目前，钕铁硼产业也进入了关键性发展时期。我国的钕铁硼的产量已经占到了世界总产量的约40%，基于稀土金属元素、金属铁以及硼的磁性材料已经被广泛的用于微型特种电机，计算机硬盘驱动器、汽车雨刷电机、座椅电机等。虽然钕铁硼磁性材料具有广阔的市场前景，但是稀土钕的价格近年连续上涨，目前的市场价格达到Y100-120元/kg，钕价格上涨直接导致高、中、低档钕铁硼磁性材料的价格均大幅上涨，使用户的经济负担加重。尤其国内用户对价格非常敏感，因此，市场迫切需要新型的钕铁硼磁性材料，这些新型钕铁硼磁性材料在保持良好磁性能和耐腐蚀性能的前提下，与市场上现有的高、中、低端钕铁硼磁性材料相比，需要具有明显的成本和价格优势。在这方面的研究基本处于空白，只有在1983年日本住友特殊金属公司提出欧洲专利EP0126802A1，首次尝试用Dy或Tb单独替代部分钕(Nd)，但该专利申请所涉及的产品的高温应用性能比较差，矫顽力比较低。而且与Nd相比，Dy和Tb的价格也非常昂贵，根本不具有价格优势。从节约成本的角度考虑，本发明人积极研究并进行了大量实验，得到能够至少部分地替代钕的稀土元素，该稀土元素的价格和钕相比应具有明显的价格优势，但是仍然可以得到综合磁性能以及耐腐蚀性能很好的磁粉。
发明内容本发明提供了一种新型钕铁硼磁性材料，该新型钕铁硼磁性材料中掺杂了除钕以外的至少一种镧系以代替其中的部分钕，与市场现有的高、中、低档钕铁硼磁性材料相比，成本大幅下降，但是仍然能够保持良好的耐腐蚀性能和磁性能，如，内禀矫顽力(Hci)、剩磁(Br)，最大磁能积(BH隨)。本发明提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中钕铁硼磁性材料中的5-50wt^的Nd(以原钕铁硼材料中所含的全部Nd为计量基础)优选10-40wt%的Nd，更优选20-30wt%的Nd被价格比较便宜的除钕以外的至少一种镧系金属代替，与市场现有的高、中、低档钕铁硼磁性材料相比(如可商购的产品MQP-B、MQP-15-9、MQP-14-8、MQP-13-7等)，成本分别3大幅下降，但是仍然能够分别保持良好的耐腐蚀性能和磁性能，如，内禀矫顽力(Hci)、剩磁(Br)，最大磁能积(BH隨)。本发明提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中钕铁硼磁性材料中的5-50wt^的Nd(以原钕铁硼材料中所含的全部Nd为计量基础)优选10-40wt%的Nd，更优选20-30wt%的Nd被价格比较便宜的至少一种除Nd以外的镧系金属代替，与市场现有的高、中、低档钕铁硼磁性材料相比，成本分别大幅下降，但是仍然能够分别保持良好的耐腐蚀性能和磁性能，如，内禀矫顽力(Hci)、剩磁(Br)，最大磁能积D。钕铁硼磁性材料的常规组成通常表示为Nc^F^A(大约摩尔比)，艮P，Nd。^Fe。^B。.M(大约重量比)。本发明提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中的部分Nd被其它稀土金属代替，其分子式通式为RE，d(。.『,)Fe。^B。.M，其中RE选自除Nd以外的其它镧系金属中的至少一种，x为RE的重量比，约为0.0270.108。根据本发明的一个方面，还提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中以铈(Ce)代替了大约10-40wt%的Nd(以原钕铁硼材料中所含的全部Nd为计量基础)，分子通式为CexNd(。.27—x)Fe。^B。.M，x为Ce的重量比，约为0.027-0.108。Ce的市场价格远低于Nd，大约只有Nd价格的三分之一至五分之一，因此，可以显著降低高、中、低档各个档次的钕铁硼磁性材料的成本和价格。根据本发明的一个方面，还提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中以Ce代替了大约10-30wt%的Nd(以原钕铁硼材料中所含的全部Nd为计量基础)，分子通式为CexNd(。.27—x)Fe。.72B。.Q1，x为Ce的重量比，约为0.027-0.081。根据本发明的一个方面，还提供了一种新型钕铁硼磁性材料，其中以Ce代替了大约10-20wt^的Nd，分子通式为CexNd(。.27—x)Fe。^B。.M，x为Ce的重量比，约为0.027-0.054。我们发现，钕铁硼磁性材料中的一定量的钕被替代后所得到的新型钕铁硼磁性材料的晶相没有发生变化，这使得新型钕铁硼磁性材料和市场上的高、中、低端钕铁硼磁性材料相比，其内禀矫顽力、剩磁、最大磁能积和耐腐蚀性基本保持不变。因此，钕铁硼磁性材料中的一定量的钕被替代后所得到的新型钕铁硼磁性材料可分别用于替换市场上的高、中、低各档次的钕铁硼磁性材料，成本分别大幅下降。具体实施例方式参考以下实施例，可以更好地理解本发明。但是，需要注意的是，以下实施例只为说明目的，不应当被用来限制本发明以及权利要求的范围。实施例1新型钕铁硼磁性材料的制备，其中10wt%的Nd被Ce代替，所得到的新型钕铁硼磁性材料可用于替换市场上的高端钕铁硼磁性材料，通常产品代码为MQP-B。分别称取11.86g金属Nd(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，1.32g金属Ce(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，2.76g硼铁(购自辽阳国际硼合金有限公司)，34.06g纯铁(购自太原广磁金属材料有限公司)，然后在约2/3大气压的惰性气体，如氩气，保护下，在电弧炉中冶炼。为了得到成分均匀的合金锭，需要至少重熔4次。然后，将得到的合金锭熔体快淬处理，冷却轮子转速为约20-30m/s(轮缘线速度)，得到金属薄带。对得到的金属薄带进行破碎处理，然后过40目网筛，在550-600°C的温度下进行热处理10分钟，采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测量样品l磁粉各成分的重量比，得到重量比大约为Ce。，Nd。，Fe。^B。.M的磁粉，作为样品1。然后，采用振动样品磁强计(VSM)测试样品1和市场上高端钕铁硼磁性材料MQP-B磁粉(麦格昆磁(天津)有限公司生产)的磁性能(通常认为BHmax>15MG0e的钕铁硼材料为高端钕铁硼磁性材料)，数据见下表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1数据可知，钕铁硼磁性材料中的10wt^的Nd被Ce替代所得到的产品与市场上的同等高端产品MQP-B相比，基本保持了良好的磁性能。实施例2新型钕铁硼磁性材料的制备，其中20wt%的Nd被Ce代替，所得到的新型钕铁硼磁性材料可用于替换市场上的中高端钕铁硼磁性材料(通常认为BHmax大约为13_15MG0e的钕铁硼材料为中高端钕铁硼磁性材料)，市场上的中高端钕铁硼磁性材料的产品代码为MQP-15-9(麦格昆磁(天津)有限公司生产)。分别称取10.54g金属Nd(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，2.64g金属Ce(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，2.76g硼铁(辽阳国际硼合金有限公司)，34.06g纯铁(太原广磁金属材料有限公司)，重复样品1的制备过程，得到重量比大约为Cea^Nda^F^^BaM的磁粉，作为样品2。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测量样品2磁粉各成分的重量比。然后，采用震动样品磁强计(VSM)测试样品2和同等产品MQP-15-9磁粉的磁性能，数据见下表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表2数据可知，钕铁硼磁性材料中的20wt^的Nd被Ce替代所得到的产品与市场上的同等高端产品MQP-15-9相比，基本保持了良好的磁性能。实施例3新型钕铁硼磁性材料的制备，其中30wt%的Nd被Ce代替，所得到的新型钕铁硼磁性材料可用于替换市场上的中端钕铁硼磁性材料(通常认为BHmax大约为ll_13MG0e的钕铁硼材料为中端钕铁硼磁性材料)，通常产品代码为MQP-14-8(麦格昆磁(天津)有限公司生产)。分别称取9.23g金属Nd(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，3.95g金属Ce(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，2.76g硼铁(辽阳国际硼合金有限公司)，34.06g纯铁(太原广磁金属材料有限公司)，重复样品1的制备过程，得到重量比大约为Ce。.啦Nd。.鹏Fe。.72B。.M的磁粉，作为样品3。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测量样品3磁粉各成分的重量比。然后，采用震动样品磁强计(VSM)测试样品3和同等产品MQP-14-8磁粉的磁性能，数据见下表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表3数据可知，钕铁硼磁性材料中的30wt^的Nd被Ce替代所得到的产品与市场上的同等中端产品MQP-14-8相比，基本保持了良好的磁性能实施例4新型钕铁硼磁性材料的制备，其中40wt%的Nd被Ce代替，所得到的新型钕铁硼磁性材料可用于替换市场上的低端钕铁硼磁性材料(通常认为BHmax小于11MG0e的钕铁硼材料为低端钕铁硼磁性材料)，通常产品代码为MQP-13-7(麦格昆磁(天津)有限公司生产)。分别称取7.91g金属Nd(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，5.27g金属Ce(购自赣州科力稀土新材料有限公司)，2.76g硼铁(购自辽阳国际硼合金有限公司)，34.06g纯铁(购自太原广磁金属材料有限公司)，重复样品1的制备过程，得到重量比大约为Ce。.湖Nd。.股Fe。.72B。.M的磁粉，作为样品4。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测量样品4磁粉各成分的重量比。然后，采用震动样品磁强计(VSM)测试样品4和同等产品MQP-13-7磁粉的磁性能，数据见下表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表4数据可知，钕铁硼磁性材料中的40wt^的Nd被Ce替代所得到的产品与市场上的同等低端产品MQP-13-7相比，基本保持了良好的磁性能实施例5测试样品及其同等产品的耐腐蚀性能在本领域内，通常将样品在一定的高温高湿环境中放置一段时间后测试重量变化，从而评价其耐腐蚀、抗氧化性能。在本实施例中，分别将一定重量的样品1-4以及其同等产品MQP-B、MQP-15-9、MQP-14-8、MQP-13-7置于箔盒中，用分析天平称重，然后将其置于85t:和15(TC，85^的相对湿度的气氛中，放置100小时和300小时后，再称重，数据见表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实验表明，钕铁硼磁性粉末中加入Ce粉末后，在20小时后用放大镜观察仍然没有红锈出现。从以上数据可以看出，钕铁硼磁性粉末中的10_40wt%的Nd被Ce代替后，其剩磁、内禀矫顽力、最大磁能积等磁性能与市场现有的高、中、低档钕铁硼磁性材料相比(如可商购的产品MQP-B、MQP-15-9、MQP-14-8、MQP-13-7等)，仍然能够分别保持良好的耐腐蚀性能和磁性能，如，内禀矫顽力(Hci)、剩磁(Br)，最大磁能积(BHmax)基本保持不变，而且其耐腐蚀性能基本与常规钕铁硼磁粉一致，再加上成本大幅下降，具有广阔的市场前景。本领域的技术人员应当明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。根据需要可以对其进行多种改进，组合，亚组合以及变换，所有的改进，组合，亚组合、变换以及等效替换都落入在所附的权利要求的范围内。权利要求一种新型钕铁硼磁性材料，其特征在于，分子通式为CexNd(0.27-x)Fe0.72B0.01，x是Ce的重量比，x的取值范围为0.027-0.108。2.根据权利要求1所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，所述x为0.027-0.081。3.根据权利要求2所述的钕铁硼磁性材料，其特征在于，x为0.027-0.054。全文摘要一种新型钕铁硼磁性材料，其特征在于，分子通式为RExNd(0.27-x)Fe0.72B0.01，其中RE选自除Nd以外的其它镧系金属或锕系金属中的至少一种，x为RE的重量比，约为0.027～0.108。本发明特别优选的新型钕铁硼磁性材料，其中以稀土元素铈(Ce)代替部分钕(Nd)，仍然能基本保持良好的磁性能和耐腐蚀性能，而且具有明显的成本和价格优势。文档编号H01F1/057GK101694797SQ20091018064公开日2010年4月14日申请日期2009年10月27日优先权日2009年10月27日发明者何峰申请人:麦格昆磁(天津)有限公司;