一种高钴稀土永磁材料及其制备方法与流程

本发明属于稀土永磁材料，尤其涉及一种高钴稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术：

1、烧结稀土永磁材料具有磁性能高、易加工和性价比高等优点，广泛应用于风力发电等领域。随着近年来新能源汽车、智能机器人和精密器械等行业的蓬勃发展，对烧结稀土永磁材料提出了更高的要求：烧结稀土永磁材料具有更高磁性能的同时，还要具备更高的温度稳定性。目前，普通钕铁硼磁体的剩磁温度系数和矫顽力温度系数典型值为-0.11％/℃和-0.75％/℃，限制了其在高速电机、精密仪表等领域的应用。

2、相关研究表明，使用co替代fe，能够显著提高磁体的居里温度，从而改善磁体的温度稳定性。但是，对于高co磁体(co含量≥15wt％)，磁体内晶界相中存在大量尺寸较大的富钴聚集区，这些聚集区中含有多种恶化矫顽力的相，如reco2、reco5、re2co17相等，这些相的存在一方面降低了晶界的去磁耦合作用，另一方面堵塞了富稀土相的流动通道，导致薄层晶界稀少。cn111640549a公开了一种高温度稳定性烧结稀土永磁材料及其制备方法，该方法所制备的磁体，晶界中存在co含量低于主相晶粒内co含量的贫钴区和co含量高于主相晶粒内co含量的富钴区，富钴区内存在大量如reco2、reco5、re2co17等相，这些相会导致磁体矫顽力下降。为了提升高co磁体的矫顽力，现有方法在磁体中加入重稀土dy/tb等，这将导致磁体的成本显著上升，同时还会导致磁体的最大磁能积下降，制约了高co磁体的应用和推广。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高钴稀土永磁材料及其制备方法，用以解决高co含量稀土永磁材料内存在大面积富钴区，导致磁体矫顽力下降的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种高钴稀土永磁材料，高钴稀土永磁材料的成分按质量百分比为：reacobmctmefe100-a-b-c-dbd，其中28≤a≤35，15≤b≤30，0.5≤c≤1.2，0.95≤d≤1.2，0.2≤e≤3；re是pr、nd、la、ce、y、gd、tb、dy、ho元素中的一种或几种的组合；m为cu、al中的一种或二者的组合，tm是cr、nb、zr、ga、ti、zn、v、mo、mn中的一种或几种的组合；

4、所述高钴稀土永磁材料的微观组织包括主相和晶界相，所述主相为re:(fe,co):b＝2:14:1结构的主相，所述晶界相由富re相和少量富co相构成；

5、所述晶界相中，富co相占晶界相的总体积分数≤5％；富co相的成分中co:m的质量百分比为5:1～100:1；

6、其中富co相内部包含但不限于re2(fe,co)相，re(fe,co)相，re(fe,co)2相，re(fe,co)3相，re(fe,co)4b相，re(fe，co)5相，re2(fe,co)17相和含co非晶相中的一种或几种。

7、进一步地，所述富re相中m的质量百分比≥2c。

8、本发明还提供了一种高钴稀土永磁材料的制备方法，用于制备上述高钴稀土永磁材料，采用晶界掺杂的方法向高钴稀土永磁材料中加入m元素，包括以下步骤：

9、步骤1：制备被添加磁体，磁体形态为速凝甩带片、磁体氢破粉和磁体气流磨粉中的一种；

10、步骤2：制备含m合金，含m合金形态为熔炼制备的铸锭破碎后的粉末、速凝甩带片、含m合金氢破粉或含m合金气流磨粉中的一种；

11、步骤3：按照一定的比例混合被添加磁体和含m合金，进行氢破碎或气流磨，之后在磁场强度为1.6t以上磁场下取向成型得到磁体毛坯，将毛坯进行冷等静压，制备出密度为3～5g/cm3的磁体生坯；

12、步骤4：将磁体生坯进行烧结处理，烧结温度为1000～1200℃，保温时间为2～8h；

13、步骤5：800～950℃下进行一级回火，保温时间为2～8h；二级回火温度为400～650℃，二级回火保温时间为3～10h，获得磁体成品。

14、进一步地，步骤1中，制备所述被添加磁体，包括以下步骤：

15、原料准备：按照永磁材料质量百分比化学式reacobmctmefe100-a-b-c-dbd配置原料，其中28≤a≤35，15≤b≤30，0.5≤c≤1.2，0.95≤d≤1.2，0.2≤e≤3；re是pr、nd、la、ce、y、gd、tb、dy、ho元素中的一种或几种的组合；m是cu、al中的一种或二者的组合；tm是cr、nb、zr、ga、ti、zn、v、mo、mn中的一种或几种的组合；

16、制备速凝甩带片：将原料放入感应熔炼速凝甩带炉坩埚内，通过感应熔炼速凝甩带制备高钴稀土永磁材料甩带片，速凝甩带片平均厚度为100～400μm，磁体形态为速凝甩带片。

17、进一步地，所述高钴稀土永磁材料甩带片进行氢破碎制粉，氢破碎制粉工艺为：氢破炉内真空度为0pa～1×10-5pa，氢气压力为0.10mpa～3.00mpa，脱氢保温温度为400～800℃，脱氢保温时间为2～10h，获得平均粒径90～100μm的高钴稀土永磁材料的氢破粉。

18、进一步地，所述高钴稀土永磁材料的氢破粉进行气流磨制粉，气流磨制粉工艺为：气流磨分级轮转速为2000～5000r/min，研磨压力0.20～1.50mpa，获得粒径为2～5μm的高钴稀土永磁材料的气流磨细粉。

19、进一步地，所述气流磨制粉工艺前，还包括向所述高钴稀土永磁材料的氢破粉中加入永磁材料抗氧化剂，抗氧化剂与氢破粉的质量比为0.1:1000～2:1000。

20、进一步地，步骤2中，制备所述含m合金，包括以下步骤：

21、原料准备：按照含m合金质量百分比化学式rexmytm100-x-y配置原料，其中30≤x≤90，10≤y≤40；re是pr、nd、la、ce、y、gd、tb、dy、ho元素中的一种或几种的组合；m为cu、al中的一种或二者的组合；tm是cr、nb、zr、ga、ti、zn、v、mo、mn中的一种或几种的组合；

22、将原料通过熔炼，制备得到含m合金，将含m合金进行工艺处理，制备得到电弧熔炼铸锭破碎后的粉末、速凝甩带片、含m合金氢破粉或含m合金气流磨粉中的一种。

23、进一步地，步骤3中，所述被添加磁体和含m合金的混合质量比为1:334～1:20。

24、本发明还提供一种高钴稀土永磁材料的制备方法，用于制备上述高钴稀土永磁材料，采用晶界扩散的方法向高钴稀土永磁材料中加入m元素，包括以下步骤：

25、步骤1：按照配料-制备速凝甩带片-氢破碎-气流磨-取向成型-冷等静压-烧结-回火的工艺制备获得高钴稀土永磁材料磁体基体；

26、步骤2：制备含m合金扩散源；

27、步骤3：将含m合金扩散源附着在高钴稀土永磁材料磁体的基体表面，通过高温扩散并回火的方式制备获得磁体。

28、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

29、1、本发明通过晶界调控的方法，借助晶界掺杂、晶界扩散等技术手段提高磁体中cu/al元素的含量，减少了cu/al元素对re2fe14b主相中fe的置换带来的磁性降低问题，同时改善主相-晶界相的界面之间的浸润性，提高富稀土晶界相的流动性，降低富co相在晶界相中的体积占比和尺寸大小，减少reco2，reco3，reco5，re2co17等相的存在，提高晶界相的去磁耦合能力，减少主相之间的直接接触，从而提高磁体的矫顽力，解决了高钴稀土永磁材料中晶界相存在大块富co有害相的问题。

30、2、本发明通过优化永磁材料的微观组织，一方面使得三角晶界中的富co相尺寸减小，对富稀土流动的阻碍作用大大降低，主相晶粒间形成了更多的薄层晶界相，提高晶界去磁耦合能力；另一方面，使部分富co的铁磁性相转变为无磁性相，并减少了富co相与主相晶粒之间的磁性耦合，进一步提高晶界的磁解耦能力；两个方面的共同作用，使得高co磁体的矫顽力大幅提升，从而进一步提高了磁体的抗退磁能力，提升了磁体的最高使用温度。

31、3、本发明提供的高co磁体，在获得高居里温度和高温度稳定性的同时，解决了co会恶化磁体微观组织的问题。本方法无需通过添加大量昂贵且稀少的重稀元素dy或tb就可提升磁体矫顽力，大大降低了高co含量稀土永磁材料的生产成本，对高co含量稀土永磁材料的应用和推广具有重要的意义。

32、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。