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CN107425614A - 一种永磁电机用永磁材料及其制备方法 - Google Patents

一种永磁电机用永磁材料及其制备方法 Download PDF

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CN107425614A CN201710609863.2A CN201710609863A CN107425614A CN 107425614 A CN107425614 A CN 107425614A CN 201710609863 A CN201710609863 A CN 201710609863A CN 107425614 A CN107425614 A CN 107425614A
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Abstract

本发明公开了一种永磁电机用永磁材料及其制备方法，含有如下重量百分比的成分：Pr‑Nd 25.64～30.85％，B 0.85～1.57％，Ga 0.6～1.2％，Sn 0.2～0.6％，Si 0.2～0.8％，P 0.2～0.6％，Nd 12～18%，Y 1～4%，La 4.2～6.5%，Ce 6.2～8.0%，Pd 0.12～0.20%，Sm 0.3～0.6%，B 1～5%，Co 0.36～0.65%，Mn 0.01～0.04%，Mo 0.01～0.04%，重稀土元素0.42～0.68%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明配方合理，有效提高了永磁电机的机械性能，延长了永磁电机的使用寿命。

Description

一种永磁电机用永磁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及永磁材料技术领域，具体涉及一种永磁电机用永磁材料及其制备方法。
背景技术
所谓永磁体的耐热性是特指其磁性能不因温度的升高而劣化。在接近机器发热源的设备上使用钕铁硼磁体，要求随使用温度升高而磁性能不恶化，即剩磁Br不恶化，但在磁体使用温度达200℃附近的场合，则只有使用Sm-Co磁体，通常烧结钕铁硼类磁体不能在这样的高温下使用，其居里温度只有320℃左右，且温度系数较大。随着稀土磁体应用范围的不断扩大，如汽车启动电机、马达类产品及集成化CO-ROM对烧结钕铁硼需求范围的扩大，在目前小型化设备下，对高温下磁体的性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种永磁电机用永磁材料及其制备方法，该永磁材料配方合理，具有较高的剩余磁极化强度、高密度和高磁能积，制备工艺简单，操作方便，有效提高了永磁电机的机械性能，延长了永磁电机的使用寿命。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种永磁电机用永磁材料，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd 25.64～30.85％，B 0.85～1.57％，Ga 0.6～1.2％，Sn 0.2～0.6％，Si 0.2～0.8％，P 0.2～0.6％，Nd 12～18%，Y 1～4%，La 4.2～6.5%，Ce 6.2～8.0%，Pd 0.12～0.20%，Sm 0.3～0.6%，B 1～5%，Co 0.36～0.65%，Mn 0.01～0.04%，Mo 0.01～0.04%，重稀土元素0.42～0.68%，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd 28.54％，B 1.27％，Ga0.8％，Sn 0.3％，Si 0.5％，P 0.3％，Nd 15%，Y 2%，La 5.4%，Ce 6.7%，Pd 0.15%，Sm 0.5%，B 2%，Co 0.46%，Mn 0.02%，Mo 0.03%，重稀土元素0.48%，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的5～10%。
上述永磁电机用永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料；
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空状态1100～1200℃的条件下熔炼，然后升温至1300～1350℃保温精炼10～20min，待温度降低至1200～1250℃时，浇入模具中，得到合金坯料；
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉；
（4）取向成型：将磁粉通入强度1.5～2.0T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入200～250MPa高压下冷等静压，得到毛胚；
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到800～900℃，施加50～80MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体；
（6）时效处理，将变形磁体在820～850℃保温8～10小时，再以3～5℃/min程序降温至380℃，保温3～5小时，风冷至室温，得到该永磁材料。
优选地，所述步骤（2）真空状态的真空度为0.05～0.08Pa。
优选地，所述步骤（2）模具选自水冷铜模。
优选地，所述步骤（3）超高压水刀的压力为200～300MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
优选地，所述步骤（6）风冷压力为10～20MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的永磁电机用永磁材料，配方合理，具有较高的剩余磁极化强度、高密度和高磁能积，制备工艺简单，操作方便，有效提高了永磁电机的机械性能，延长了永磁电机的使用寿命。
（2）本发明的永磁电机用永磁材料，以Pr-Nd合金为主要成分，镨钕合金是生产高性能钕铁硼永磁材料的主要原料，成本占比小，在通过添加B、Ga、Sn、Si、P、Nd、Y、La、Ce、Pd、Sm、B、Co、Mn、Mo、Fe、重稀土元素等多种金属和非金属元素，经过熔炼、磁粉制备、取向成型、热变形成型、时效处理工艺，可以将铁基永磁粉末颗粒彼此隔开，不仅能够有效抑制晶粒长大粗化，净化晶界，还能大幅提高材料的致密度，制备出高性能的永磁材料，在不添加多余重金属元素的条件下，获得性价比更高的材料。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
一种永磁电机用永磁材料，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd28.54％，B 1.27％，Ga 0.8％，Sn 0.3％，Si 0.5％，P 0.3％，Nd 15%，Y 2%，La 5.4%，Ce6.7%，Pd 0.15%，Sm 0.5%，B 2%，Co 0.46%，Mn 0.02%，Mo 0.03%，重稀土元素0.48%，余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的6%。
上述永磁电机用永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空度为0.05Pa的真空状态1200℃的条件下熔炼，然后升温至1350℃保温精炼10min，待温度降低至1250℃时，浇入水冷铜模中，得到合金坯料。
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉。其中，超高压水刀的压力为260MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
（4）取向成型：将磁粉通入强度1.5T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入250MPa高压下冷等静压，得到毛胚。
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到900℃，施加50MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体。
（6）时效处理，将变形磁体在820℃保温10小时，再以5℃/min程序降温至380℃，保温3小时，风冷至室温，得到该永磁材料。其中，风冷压力为15MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
实施例2
一种永磁电机用永磁材料，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd28.65％，B 1.35％，Ga 0.9％，Sn 0.5％，Si 0.6％，P 0.3％，Nd 15%，Y 2%，La 5.6%，Ce6.5%，Pd 0.15%，Sm 0.5%，B 2%，Co 0.42%，Mn 0.01%，Mo 0.01%，重稀土元素0.52%，余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的7%。
上述永磁电机用永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空度为0.06Pa的真空状态1140℃的条件下熔炼，然后升温至1320℃保温精炼15min，待温度降低至1230℃时，浇入水冷铜模中，得到合金坯料。
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉。其中，超高压水刀的压力为260MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
（4）取向成型：将磁粉通入强度2.0T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入240MPa高压下冷等静压，得到毛胚。
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到880℃，施加60MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体。
（6）时效处理，将变形磁体在850℃保温8小时，再以5℃/min程序降温至380℃，保温5小时，风冷至室温，得到该永磁材料。其中，风冷压力为18MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
实施例3
一种永磁电机用永磁材料，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd27.25％，B 0.95％，Ga 0.9％，Sn 0.5％，Si 0.3％，P 0.5％，Nd 16%，Y 3%，La 5.1%，Ce7.2%，Pd 0.17%，Sm 0.3%，B 2%，Co 0.55%，Mn 0.02%，Mo 0.03%，重稀土元素0.47%，余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的8%。
上述永磁电机用永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空度为0.07Pa的真空状态1160℃的条件下熔炼，然后升温至1330℃保温精炼15min，待温度降低至1220℃时，浇入水冷铜模中，得到合金坯料。
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉。其中，超高压水刀的压力为280MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
（4）取向成型：将磁粉通入强度1.7T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入230MPa高压下冷等静压，得到毛胚。
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到860℃，施加70MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体。
（6）时效处理，将变形磁体在850℃保温8小时，再以4℃/min程序降温至380℃，保温4小时，风冷至室温，得到该永磁材料。其中，风冷压力为16MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
实施例4
一种永磁电机用永磁材料，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd29.87％，B 1.54％，Ga 0.7％，Sn 0.5％，Si 0.7％，P 0.5％，Nd 16%，Y 4%，La 6.2%，Ce7.6%，Pd 0.15%，Sm 0.6%，B 5%，Co 0.55%，Mn 0.04%，Mo 0.04%，重稀土元素0.66%，余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的10%。
上述永磁电机用永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空度为0.08Pa的真空状态1200℃的条件下熔炼，然后升温至1350℃保温精炼20min，待温度降低至1250℃时，浇入水冷铜模中，得到合金坯料。
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉。其中，超高压水刀的压力为300MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
（4）取向成型：将磁粉通入强度2.0T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入250MPa高压下冷等静压，得到毛胚。
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到900℃，施加50MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体。
（6）时效处理，将变形磁体在850℃保温10小时，再以5℃/min程序降温至380℃，保温3小时，风冷至室温，得到该永磁材料。其中，风冷压力为20MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种永磁电机用永磁材料，其特征在于，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd 25.64～30.85％，B 0.85～1.57％，Ga 0.6～1.2％，Sn 0.2～0.6％，Si 0.2～0.8％，P 0.2～0.6％，Nd 12～18%，Y 1～4%，La 4.2～6.5%，Ce 6.2～8.0%，Pd 0.12～0.20%，Sm 0.3～0.6%，B 1～5%，Co 0.36～0.65%，Mn 0.01～0.04%，Mo 0.01～0.04%，重稀土元素0.42～0.68%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的永磁电机用永磁材料，其特征在于，所述永磁材料含有如下重量百分比的成分：Pr-Nd 28.54％，B 1.27％，Ga 0.8％，Sn 0.3％，Si 0.5％，P 0.3％，Nd15%，Y 2%，La 5.4%，Ce 6.7%，Pd 0.15%，Sm 0.5%，B 2%，Co 0.46%，Mn 0.02%，Mo 0.03%，重稀土元素0.48%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的永磁电机用永磁材料，其特征在于，所述重稀土元素包括Er、Ho、Lu，Lu的添加量为Ho的5～10%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的永磁电机用永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）混料：将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料；
（2）合金熔炼：将混料投入高频感应炉中，在真空状态1100～1200℃的条件下熔炼，然后升温至1300～1350℃保温精炼10～20min，待温度降低至1200～1250℃时，浇入模具中，得到合金坯料；
（3）磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀，破碎为尺寸小于10mm的破碎料，去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨，得到磁粉；
（4）取向成型：将磁粉通入强度1.5～2.0T的均衡磁场中取向，并压制成型，再通入200～250MPa高压下冷等静压，得到毛胚；
（5）热变形成型：将毛坯放入模具中，在惰性气氛中加热到800～900℃，施加50～80MPa的压力，使毛坯产生50～80%的变形，得到热变形磁体；
（6）时效处理，将变形磁体在820～850℃保温8～10小时，再以3～5℃/min程序降温至380℃，保温3～5小时，风冷至室温，得到该永磁材料。
5.根据权利要求4所述的永磁电机用永磁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）真空状态的真空度为0.05～0.08Pa。
6.根据权利要求4所述的永磁电机用永磁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）模具选自水冷铜模。
7.根据权利要求4所述的永磁电机用永磁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）超高压水刀的压力为200～300MPa，切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。
8.根据权利要求4所述的永磁电机用永磁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）风冷压力为10～20MPa，风冷降温速率为20～30℃/min。
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