稀土永磁粉、其制备方法、粘结磁体及器件的制作方法_2

文档序号:9922755阅读:来源:国知局
-Fe相产生交换禪合作用,因而使最终得到的纳 米双相磁粉既具有a -Fe相的高剩磁,又具有(RBRb) 2化相和RBzFewB相的高矫顽力。
[003引本发明的上述稀±永磁粉中Ra选择为Pr、Nd中的至少一种元素,是因为Pr或Nd 所形成的ITz化14B相具有较高的各向异性场和饱和磁化强度。选择18《a《27的理由 是巧a低于18,硬磁相ITzFeMB相的比例会相对较少,由于缺少硬磁化直接导致矫顽力 和剩磁的值出现较大的下降;而a高于27,将造成a-Fe软磁相比例的下降,另外也会造 成资源的浪费及非磁性相的增多,对磁体的整体性能的下降。
[0034] 而当Ra中在20《a《25wt%范围内,制备的磁粉中硬磁相iTsFewB相和软磁 a -Fe相为最佳比例,且在送个范围内,ITz化相的晶界相也相对较多,有利于本发明的 (RSRb) zFewB分布在晶粒边界处,使所巧IJ备的磁粉的性能较佳。
[003引在本发明的上述稀±永磁粉中,Rb元素的选择是由于化zFgmB和DyzFewB的各向异 性场分别是刷2化mB的3倍和2倍,因此,Rb选择为化、Dy中的至少一种元素使得本发明的 (RaRb)ZFewB相具有高的内禀矫顽力和各向异性场,而且纳米晶的(RaRb)ZFewB相和iTsFewB 相一样,也会与a-Fe相产生交换禪合作用,有利于提高稀±永磁粉的矫顽力。考虑到金属 化价格昂贵,且贵为战略金属,出于成本的考虑,在本发明中,优选Rb元素为Dy。
[0036] 在本发明的上述稀±永磁粉中,将Rb元素的含量范围控制在0. 1《目《3内,是 由于如目低于0. 1,纳米晶的(RaRb)ZFewB相的比例会非常少,送样对矫顽力的提高不明显。 而目高于3,将造成(RaRb)ZFewB相比例过剩,(RaRb)ZFewB相在iTsFewB晶粒内部比例将升 高,而(RaRb) 2Fei4B的饱和磁化强度不及ITzFeMB的一半,会影响磁粉的剩磁,而且也会造成 资源的浪费。而Rb元素的含量范围控制在0.3《目《2的范围内,使所制备的磁粉中硬 磁相(RaRb)2Fei4B、iTsFewB相和软磁a -Fe相比例更佳,其制备的磁粉的性能也为更佳。
[0037] 在本发明的上述稀±永磁粉中,M为Co、Zr、佩、Ti、Cr、Si、Al中的一种或两种元 素。仿、2'、佩、1'1,送几种元素中都能够替代软硬两相中的化原子,而且能够增强原子之间 的相互作用,使得矫顽力、剩磁同时增强。而且,还能够对晶粒的长大起到极大地抑制作用, 从而优化组织微结构,促进两相之间的交换禪合作用,提高磁性能。而Al、Si、化的引入能 够增加主相单轴各向异性,减小不利的平面各向异性,使得矫顽力明显提高。送些元素的选 取都对本发明有积极的作用。上述稀±永磁粉中M元素的含量在0《0《5范围内的原 因是:0高于5时,将会引入过多的非磁性相,引起磁粉性能的下降。
[0038] 在本发明一种更优选的实施例中,上述元素M为元素Nb和Ti。Nb能够起到细化 晶粒的作用,送样可W使本发明制备的主相ITzFeMB的晶粒尺寸得到有效控制,使得磁粉矫 顽力明显提高,而Ti在热处理过程中能够抑制某些类似NdzFezsBs的亚稳相析出,使得本发 明在较低的温度下能够完成,并改变磁粉在热处理过程a -Fe相的析出方式,使得 相和(1斗6相的晶粒更加均匀。本发明在较低的热处理温度完成肥扭)2。6148、1?32。6148相、 a-Fe相的析出非常重要,较低的温度能够保证元素Rb主要分布在晶粒边界处,而不进入晶 松内部。
[0039] 当本发明的上述M元素为Nb和Ti时,元素M的含量为0.3《0《2,在送个范围 内,能够使制备的磁粉中1^2化mB相和a -Fe相的晶粒尺寸在较佳的范围内,即主相iTsFewB 的晶粒尺寸为20~40皿,a -Fe的晶粒尺寸为10~30皿,磁粉在送个晶粒尺寸有利于与 R中3混合,送个晶粒尺寸更有利于Rb取代Ra,化中Ra的位置,形成高矫顽力的(RBRb) ,FewB 相。
[0040] 在本发明的上述稀±永磁粉中,元素B能形成ITz化和(RBRb) zFewB化且含量若 低于0. 8或高于1. 5,将影响生成ITz化mB的比例,易使磁粉的性能下降,而在本发明含量范 围之内,硬磁相ITzFeMB和软磁相a -Fe的比例较佳,有利于磁粉性能的提高。
[0041] 在本发明的上述稀±永磁粉中,元素F能够形成3中3相,而R中3是一种稳定化合 物,在本发明热处理过程中不会发生分解,而且R中3粉末容易制备,有利于本发明的实施, 容易实现产业化。而且,在热处理的过程中元素F主要分布在磁粉晶粒边界处并与晶界处 的R3203形成ITFO, ITFO在晶界将起钉社作化有利于提高磁粉的矫顽力。本发明中将F元 素的含量控制在0. 05~0. 1范围之内时,Rb形成(RaRb)ZFewB相的比例较佳,其与a -Fe相 会产生较强的交换禪合作用。当F的含量低于0.05,影响元素Rb形成(RaRb)2化相的含 量,多于0. 1,对磁粉磁性能不利。
[0042] 本发明的上述稀±永磁粉中主相ITz化的晶粒尺寸控制在10~50皿的理由 是:尺寸低于IOnm,目前的制备手段难W制备,难W实现产业化;大于50nm时,不利于R中3 与iTsFewB形成(R3Rb)2Fei4B相。而在本发明中,稀±永磁粉的晶粒尺寸优选为20~40皿, 磁粉在送个晶粒尺寸有利于与R中3混合,更有利于元素Rb在热处理过程中在ITzFeMB晶 界处取代元素Ra的位置,形成高矫顽力的(RaRb)ZFewB相。而主相a-Fe的晶粒尺寸低于 IOnm,目前的制备手段难W制备,同样也难W实现产业化;大于30nm时,不利于ITz化mB、 (OrRb)ZFewB相和a-Fe形成较强的交换禪合作化达不到本发明高矫顽力、高剩磁的效 果。
[0043] 而且,本发明的上述稀±永磁粉因W a -Fe相和ITz化为主相,具有a -Fe相的 高剩磁及(RaRb) zFewB相和ITz化mB相的高矫顽力,最终得到的纳米双相磁粉具有高剩磁、高 矫顽力。
[0044] 在本发明的教导下,本领域技术人员有能力选择适当的方式制备上述稀±永磁 粉,在本发明的一种优选实施方式中,在本发明另一种典型的实施方式中,上述稀±永磁粉 的制备方法包括W下步骤;按照上述Ra。Fel。。。0,MeB<tJ勺配比制备Ra。Fel。。。0,MeB<t^磁 粉;对Rajei。。。e 磁粉与R中3粉末进行混合,得到混合物;对混合物进行热处理,得 到 Ra"R%Fei。。。P 0 , sMeB,Fs 稀±永磁粉。
[0045] 本发明的上述制备方法通过按照上述元素配比通过快浑和破碎制备得到 Rajei。。。0 ,MeB,磁粉,并且将得到的Rajei。。。0 ,MeB,磁粉与R中3粉末进行混合后再 进行热处理,从而得到本发明的上述W a-Fe和ITz化mB为主相,且Rb W (RaRb)ZFewB相分布 在iTsFewB和a -Fe两相之间。因(RaRb)ZFewB相具有高的内禀矫顽力和各向异性场,且与 ITz化mB-样,能够与U-Fe相产生交换禪合作用,使得本发明的稀±永磁粉既具有Q-Fe 相的高剩磁,又具有(RaRb) zFewB相和iTsFewB相的高矫顽力。送种高剩磁、高矫顽力的稀± 永磁粉相比传统的纳米双相磁粉具有较高的工作温度,可适用于更宽的应用领域。
[0046] W下将结合优选实施方式进一步说明本发明所提供的上述稀±永磁粉的制备方 法。其中:
[0047] 配料及制备母合金;按照Ra"Fei。。。0 配比进行配料,用中频烙炼炉烙炼制 备母合金,其中Ra为NcU Pr中的至少一种元素,18《a《27, M为Co、Zr、NKTi、化、Si、 Al中的一种或两种元素,含量为0《0《5, B为元素测,含量为0. 8《4)《I. 5,余量为 化及不可避免杂质。
[004引快浑及破碎;将按照Rajei。。。0 配比制备的母合金放入巧巧中,然后通过 中频感应对母合金进行加热,待发现有烙液时,通入Ar气进行保护,待合金完全形成烙液 后,使烙液通过喷嘴喷射到旋转的水冷漉轮,合金液随旋转的漉轮甩出后,先喷射到具有冷 却水的铜板冷却,然后通过破碎机将合金带破碎,破碎后1^^61。。。0 <13^08<1^磁粉的颗粒尺 寸为60~200 y
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