CN111696742A - 一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料及其制备方法。所述制备方法包括:提供各向异性磁体材料,其化学式为(Nd,Pr)xFe(100‑x‑y‑z)ByMz,其中28.5%≤x≤29%,0.86%≤y≤0.92%,0<z≤2.5%,M包括Co、Al、Cu、Zr等元素;提供辅相材料,其化学式为PraNi100‑b,其中50%≤a≤65%,35%≤b≤50%;将所述各向异性磁体材料和辅相材料均匀混合,得到混合磁粉后进行取向压型、烧结和回火处理,获得无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。本发明能够在不使用重稀土的情况下明显地提升钕铁硼永磁材料的矫顽力,同时不影响其磁性能,获得磁性能优异的钕铁硼永磁材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼永磁材料,具体涉及一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料及其制备方法,属于稀土永磁材料技术领域。
背景技术
烧结钕铁硼永磁体是当今世界上综合磁性能最强的永磁材料,号称“磁王”。以其超越于传统永磁材料的优异特性和性价比,成为许多现代工业技术中不可缺少的关键基础支撑材料。近年来,由于重稀土价格的剧烈波动,引起稀土永磁行业对于重稀土资源供应的担忧,使得减少重稀土的使用量及开发无重稀土高矫顽力的磁体成为产业界关注的焦点。
目前,在烧结钕铁硼行业普遍采用晶粒细化技术来实现无重稀土烧结钕铁硼磁体的研究和生产。但是,随着晶粒尺寸的细化,在生产中造成磁体氧化及加工脆性断裂等一系列问题。因此,大规模生产无重稀土烧结钕铁硼磁体,成了钕铁硼应用市场中最迫切的需求和挑战。它是钕铁硼市场是否能够健康发展的决定因素,也是下游新能源应用领域发展的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料及其制备方法,以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
本发明实施例提供了一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,其包括:
提供各向异性磁体材料,所述各向异性磁体材料的化学式为(Nd,Pr)xFe(100-x-y-z)ByMz,其中x、y、z分别代表各对应元素的质量分数,并且28.5%≤x≤29%,0.86%≤y≤0.92%,0<z≤2.5%,M包括Co、Al、Cu、Zr元素中的任意一种或两种以上的组合;
提供辅相材料,所述辅相材料的化学式为PraNi100-b,其中a、b分别代表各对应元素的质量分数,并且50%≤a≤65%,35%≤b≤50%;
将所述各向异性磁体材料和辅相材料均匀混合,得到混合磁粉,之后依次进行取向压型、烧结和回火处理,获得无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
在一些实施例中,所述的制备方法包括:
提供机械喷涂物料旋转混合系统,其包括喷涂系统、进料系统、搅拌系统和旋转混合机构,所述搅拌系统设有动力系统轴,其至少用以带动搅拌系统旋转混合;
使所述辅助材料与有机溶剂均匀混合,得到辅助有机涂料;
将所述各向异性磁体材料置于所述机械喷涂物料旋转混合系统的搅拌系统中间的旋转混合机构内进行旋转混合,并采用喷涂系统喷涂所述辅助有机涂料,进而使所述各向异性磁体材料与辅相材料于搅拌系统中混合1~3h,获得混合磁粉。
在一些实施例中,所述辅相材料的制备方法包括:
按照所述辅相材料中各元素的比例配制原料;
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼,得到辅相母合金;
将所述辅相母合金通过氢破以及气流磨工艺或者球磨工艺进行粉碎,制得辅相材料。
在一些实施例中,所述取向压型具体包括:将所述混合磁粉在2.3T~2.5T进行压制成型,再于150MPa~200MPa下进行静压,得到毛坯磁体。
在一些实施例中,所述烧结处理具体包括:将经取向成型获得的毛坯磁体置于真空环境中,并于1030℃~1060℃进行烧结处理2h~4h,得到烧结磁体。
在一些实施例中,所述回火处理具体包括:在真空环境或保护性气氛中,对经烧结处理获得的烧结磁体进行所述的回火处理,所述回火处理的温度为480℃~540℃,回火处理的时间为1h~3h。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
进一步地,所述无重稀土高性能钕铁硼永磁材料包括主相结构以及分布于所述主相结构周围的、连续的晶界结构,所述晶界结构包含Pr、Nd、Fe和Ni元素。
较之现有技术,本发明的有益效果至少在于:
1)本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,在不使用重稀土的情况下,可以明显地提升钕铁硼永磁材料的矫顽力同时不影响钕铁硼永磁材料的磁性能,不仅能够获得较高性能的钕铁硼永磁材料,而且能够避免重稀土的使用,可以保证钕铁硼磁体剩磁微降的情况下,钕铁硼磁体的矫顽力得到明显的提升,从而大幅降低生产成本;
2)本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,B含量采用低于钕铁硼化学计量比的配方,配合Ni的引入能有效降低晶界铁磁性、提高晶界与主相的润湿性,从而显著提高钕铁硼永磁材料的矫顽力;
3)本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,使用的机械喷涂物料旋转混合系统可以显著提高辅相与各向异性磁体粉末混合后的均匀性,提升钕铁硼永磁材料的磁性能,获得磁性能优异的材料;
4)本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,简单易行可以进行工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为对照例1中未掺杂辅相粉末的各向异性钕铁硼永磁材料[(NdPr)29.Cu0.2Al0. 1Zr0.2Co0.5Febal.B0.9]的扫描电镜照片;
图2为本发明实施例1得到的钕铁硼永磁材料的扫描电镜照片;
图3为本发明实施例2得到的钕铁硼永磁材料的扫描电镜照片;
图4为本发明实施例3得到的钕铁硼永磁材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足,本案发明人经长期研究和大量实践发现,得以提出本发明的技术方案,其主要是提供一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料及其制备方法,所述的无重稀土高性能钕铁硼材料磁性能优异,同时适合工业化。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,其包括:
提供各向异性磁体材料,所述各向异性磁体材料的化学式为(Nd,Pr)xFe(100-x-y-z)ByMz,其中x、y、z分别代表各对应元素的质量分数,并且28.5%≤x≤29%,0.86%≤y≤0.92%,0<z≤2.5%,B含量略低于钕铁硼的化学计量比,M包括Co、Al、Cu、Zr元素中的任意一种或两种以上的组合;
提供辅相材料,所述辅相材料的化学式为PraNi100-b,其中a、b分别代表各对应元素的质量分数,并且50%≤a≤65%,35%≤b≤50%;
将所述各向异性磁体材料和辅相材料均匀混合,得到混合磁粉,之后依次进行取向压型、烧结和回火处理,获得无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
在一些较为具体的实施案例之中,所述无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法包括以下步骤:
(1)提供氢破-气流磨工艺制备出各向异性磁体粉末,其中各向异性磁体粉末的化学式按质量百分比为(Nd,Pr)xFe(100-x-y-z)ByMz,28.5wt%≤x≤29wt%,0.86wt%≤y≤0.92wt%,0<z≤2.5wt%,B含量略低于钕铁硼的化学计量比(B含量略低的磁体在磁性能上要优于正常的磁体),M包括Co、Al、Cu和Zr等中任意一种或两种以上的组合,但不限于此;
(2)提供辅相粉末,其中所述的辅相粉末的化学式按质量百分比为PraNi100-b,50wt%≤a≤65wt%,35wt%≤b≤50wt%;
(3)将所述各向异性磁体粉末和辅相粉通过一种机械喷涂物料旋转混合系统均匀混合得到混合磁粉,其中,在所述的混合磁粉中所述的辅相粉所占的质量比例≥0.5wt%且≤6wt%,
(4)将所述混合磁粉依次进行取向压型、分级烧结和回火处理,得到无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,B含量采用低于钕铁硼化学计量比的配方,配合Ni的引入能有效降低晶界铁磁性、提高晶界与主相的润湿性,从而显著提高钕铁硼永磁材料的矫顽力。
在一些实施方案中,步骤(1)中,所述氢破工艺包括吸氢-脱氢过程,并且氢破过程中,吸氢的温度为250℃~400℃,氢压为0.1MPa~0.35MPa,更为合适的氢压为0.2MPa~0.3MPa。为了保证吸氢的效果,可以进行循环吸氢-脱氢过程。
脱氢温度过高会使得晶界的相结构发生变化,但是脱氢温度过低的话则会导致氢的不完全脱离。因而控制脱氢温度,可以较好的抑制富铁晶界相的形成。可以将脱氢温度选择为350℃~450℃,脱氢时间为5小时~10小时。
通过吸氢-脱氢工艺,得到的氢破粉中的氢含量低于2000ppm,氢破粉的平均粒径为80μm~200μm。
进一步地,所述气流磨工艺采用的条件为氧含量在200ppm以下,分选轮转速为3000~5000转/min。
在一些实施方案中,步骤(1)中所述各向异性磁体材料的制备方法具体包括:
按照所述各向异性磁体材料中各元素的比例配制原料;
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼,得到母合金;
将所述母合金速凝制成合金片;
将所述合金片通过氢破以及气流磨工艺进行粉碎,制得各向异性磁体粉末,其化学式为(Nd,Pr)xFe(100-x-y-z)ByMz,28.5wt%≤x≤29wt%,0.86wt%≤y≤0.92wt%,0<z≤2.5wt%,B含量略低于钕铁硼的化学计量比,M包括Co、Al、Cu和Zr中至少一种。
进一步地,所述各向异性磁体材料的粒径为1.5μm~3.5μm。
在一些实施方案中,步骤(2)中所述辅相材料的制备方法具体包括:
按照所述辅相材料中各元素的比例配制原料;
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼,得到辅相母合金;
将所述辅相母合金通过氢破以及气流磨工艺或者球磨工艺进行粉碎,制得辅相材料。
进一步地,所述辅相材料的粒径为0.1μm~3μm。
进一步地,所述氢破工艺包括吸氢-脱氢过程,并且氢破过程中,吸氢的温度为250℃~400℃,氢压为0.1MPa~0.35MPa,更为合适的氢压为0.2MPa~0.3MPa。为了保证吸氢的效果,可以进行循环吸氢-脱氢过程。
脱氢温度过高会使得晶界的相结构发生变化,但是脱氢温度过低的话则会导致氢的不完全脱离。因而控制脱氢温度,可以较好的抑制富铁晶界相的形成。可以将脱氢温度选择为350℃~450℃,脱氢时间为5小时~10小时。
通过吸氢-脱氢工艺,得到的氢破粉中的氢含量低于2000ppm,氢破粉的平均粒径为80μm~200μm。
进一步地,所述气流磨工艺采用的条件为氧含量在100ppm以下,分选轮转速为3000~5000转/min。
进一步地,所述球磨工艺采用的条件为在醇类保护下,球磨转速为50~200赫兹(Hz)。
在一些实施方案中,步骤(3)具体包括:
提供机械喷涂物料旋转混合系统,其包括喷涂系统、进料系统、搅拌系统和旋转混合机构,所述搅拌系统设有动力系统轴,其至少用以带动搅拌系统旋转混合;
使所述辅助材料与有机溶剂均匀混合,得到辅助有机涂料;
将所述各向异性磁体材料置于所述机械喷涂物料旋转混合系统的搅拌系统中间的旋转混合机构内进行旋转混合,并采用喷涂系统喷涂所述辅助有机涂料,进而使所述各向异性磁体材料与辅相材料于搅拌系统中混合1~3h,获得混合磁粉。
本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,使用的机械喷涂物料旋转混合系统可以显著提高辅相与各向异性磁体粉末混合后的均匀性,提升钕铁硼永磁材料的磁性能,获得磁性能优异的材料。
进一步地,所述辅助材料与有机溶剂的质量比为1:4~1:10。
进一步地,所述有机溶剂包括醇类溶剂(例如可以是乙醇、乙二醇等)、烷烃类溶剂(例如可以是四氯甲烷、正己烷等)等,但不限于此。
进一步地,所述各向异性磁体材料与辅相材料的质量比为99.5:0.5~94:6。
进一步地,所述混合磁粉中所述辅相材料的含量为0.5wt%~6wt%。
在一些更为优选的实施方案之中,所述步骤(3)具体包括:
一种机械喷涂物料旋转混合系统,包括喷涂系统,喷涂系统设有进料系统,喷涂系统下部安装有搅拌系统,搅拌系统中间安有旋转混合机构,搅拌系统设有动力系统轴,喷涂混合过程由动力系统轴带动搅拌系统旋转混合;
辅相粉末与有机溶剂按照重量比1:4~1:10进行混合,得到辅相有机涂料,其中所述有机溶剂为醇类、烷类等溶剂;
将所述各向异性磁体粉末于机械喷涂物料旋转混合系统内的搅拌系统中进行旋转混合,并喷涂所述辅相有机涂料,其中各向异性磁体粉末与辅相粉末按质量比99.5:0.5~94:6的比例于搅拌系统中混合1~3h。
在一些实施方案中,步骤(4)中所述取向压型具体包括:将所述混合磁粉在2.3T~2.5T进行压制成型,再于150MPa~200MPa下进行静压,得到毛坯磁体。
在一些实施方案中,步骤(4)中所述烧结处理具体包括:在混合磁粉经过取向压型后,将经取向成型获得的毛坯磁体置于真空环境中,在低温分级烧结(烧结热处理的脱气工艺:比如320℃保温2小时,在550℃保温2小时)去除挥发性物质,于1030℃~1060℃进行烧结处理2h~4h,得到烧结磁体。
进一步地,在烧结过程中炉体真空度设置在3×10-3Pa以下,以避免钕铁硼永磁材料的氧化现象。
在一些实施方案中,步骤(4)中所述回火处理具体包括:在真空环境或保护性气氛中,对经烧结处理获得的烧结磁体进行所述的回火处理,其中所述回火处理的温度为480℃~540℃,回火处理的时间为1h~3h。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
进一步地,所述无重稀土高性能钕铁硼永磁材料包括主相结构以及分布于所述主相结构周围的、连续的晶界结构,并改善晶界与主相晶粒间的润湿性。所述晶界结构包含由Pr、Nd、Fe和Ni形成得反铁磁性结构,能有效降低晶界整体铁磁性。
综上所述,本发明采用的制备方法不仅能够获得较高性能的钕铁硼永磁材料,而且能够避免重稀土的使用,可以保证钕铁硼磁体剩磁微降的情况下,钕铁硼磁体的矫顽力得到明显的提升,从而大幅降低生产成本。并且,本发明提供的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,简单易行可以进行工业化生产。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中,各向异性磁粉的化学式为(NdPr)29Cu0.2Al0.4Zr0.15Co1Febal.B0.89,辅相粉末的化学式为Pr62.5Ni37.5,辅相粉末的掺杂量为混合磁粉的1%。
1)将纯度大于99%的原料按名义成分质量百分比为(NdPr)29Cu0.2Al0.4Zr0.15Co1Febal.B0.89进行配比,采用速凝工艺制备出0.4毫米左右厚度的合金片,将合金片通过氢破、气流磨工艺制备出平均粒径为2.2μm的各向异性磁粉粉末,其扫描电镜照片如图1所示。
2)将辅相合金按名义成分质量百分比Pr62.5Ni37.5进行配比经过熔炼、氢破及气流磨工艺后得到平均粒径为1.5μm的粉末。
3)将辅相粉末Pr62.5Ni37.5和各向异性磁粉按1:99的比例配比后在机械喷涂物料旋转混合系统中混料3h。将均匀混合后的粉末在2T的取向场下压制成型后,再在200MPa的液压油中进行冷等静压,得到毛坯磁体。
4)将毛坯磁体放入真空烧结炉中在1040℃分级烧结2h,通过气淬加风冷至室温。随后在500℃回火2h,完毕通过气淬加风冷,冷却至室温后出炉,即可获得无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
将制得的钕铁硼永磁材料进行测试,所得钕铁硼永磁材料的矫顽力Hcj相对于未掺杂辅相磁粉的永磁材料高出2.54kOe,剩磁Br降低了0.18kGs,其扫描电镜照片如图2所示。
对照例1
本对照例与实施例1的区别在于:未掺杂辅相粉末。
实施例2
本制备方法与实施例1的制备方法基本相同,区别在于,辅相粉末掺杂量为混合磁粉的2%,其余工艺条件参见表1。
将制得的钕铁硼永磁材料进行测试,所得钕铁硼永磁材料的矫顽力Hcj相对于未掺杂辅相磁粉的永磁材料高出3.70kOe,剩磁Br降低了0.27kGs,其扫描电镜照片如图3所示。
实施例3
本制备方法与实施例1的制备方法基本相同,区别在于,辅相粉末掺杂量为混合磁粉的4%,其余工艺条件参见表1。
将制得的钕铁硼永磁材料进行测试,所得钕铁硼永磁材料的矫顽力Hcj相对于未掺杂辅相磁粉的永磁材料高出4.89kOe,剩磁Br降低了0.6kGs,其扫描电镜照片如图4所示。
实施例4-6
这些实施例中的各向异性磁粉、辅相粉末的制备步骤与实施例1基本一致,不同之处在于:所采用的辅相粉末添加比例、各向异性磁粉粉末的平均粒度、辅相粉末的平均粒度、机械喷涂物料旋转混合、烧结温度和时间、回火处理的温度和时间等反应条件具体可以参见下表1,而所获产物及其性能可以参阅下表2。
表1为各实施例1-6采用的反应条件
表1为各实施例1-6、对照例1制备的钕铁硼磁体的磁性能
磁体类型 | Br(kGs) | Hcj(kOe) | (BH)m(MGOe) |
对照例1 | 13.93 | 15.08 | 47.11 |
实施例1 | 13.75 | 17.62 | 45.38 |
实施例2 | 13.66 | 18.78 | 44.90 |
实施例3 | 13.33 | 19.97 | 42.61 |
实施例4 | 13.85 | 16.5 | 46.35 |
实施例5 | 13.01 | 20.84 | 41.02 |
实施例6 | 12.75 | 22.03 | 38.98 |
由表2可知,对比例1所获铁硼永磁材料的矫顽力明显不如本发明实施例1-6。
实施例7
本制备方法与实施例1的制备方法基本相同,区别在于:本实施例中,各向异性磁粉的化学式为(NdPr)28.5Cu0.6Al0.4Zr0.5Co1Febal.B0.89,辅相粉末的化学式为Pr65Ni35。
实施例8
本制备方法与实施例1的制备方法基本相同,区别在于:本实施例中,各向异性磁粉的化学式为(NdPr)28.8Cu0.3Al0.5Zr0.15Co1Febal.B0.90,辅相粉末的化学式为Pr50Ni50。
经测试,本发明实施例7-8所获铁硼永磁材料的磁性能与实施例1基本一致,矫顽力均高于对照例1。
综上所述,藉由本发明的上述技术方案,本发明不仅能够获得较高性能的钕铁硼永磁材料,而且能够避免重稀土的使用,可以保证钕铁硼磁体剩磁微降的情况下,钕铁硼磁体的矫顽力得到明显的提升,从而大幅降低生产成本。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明,本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下,所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明;每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中,在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处,预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成,且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解,各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要,只要本发明教示保持可操作即可。此外,可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外,本案发明人还利用前文所列出的其它工艺条件等替代实施例1-3中的相应工艺条件进行了相应试验,所需要验证的内容和与实施例1-3产品均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明,仅以实施例1-3作为代表说明本发明申请优异之处。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明,但所属领域的技术人员将理解,在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外,可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此,本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例,而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种无重稀土高性能钕铁硼永磁材料的制备方法,其特征在于包括:
提供各向异性磁体材料,所述各向异性磁体材料的化学式为(Nd,Pr)xFe(100-x-y-z)ByMz,其中x、y、z分别代表各对应元素的质量分数,并且28.5%≤x≤29%,0.86%≤y≤0.92%,0<z≤2.5%,M包括Co、Al、Cu、Zr元素中的任意一种或两种以上的组合;
提供辅相材料,所述辅相材料的化学式为PraNi100-b,其中a、b分别代表各对应元素的质量分数,并且50%≤a≤65%,35%≤b≤50%;
将所述各向异性磁体材料和辅相材料均匀混合,得到混合磁粉,之后依次进行取向压型、烧结和回火处理,获得无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述各向异性磁体材料的制备方法包括:
按照所述各向异性磁体材料中各元素的比例配制原料;
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼,得到母合金;
将所述母合金速凝制成合金片;
将所述合金片通过氢破以及气流磨工艺进行粉碎,制得各向异性磁体材料。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所述各向异性磁体材料的粒径为1.5μm~3.5μm;和/或,所述氢破工艺包括吸氢-脱氢过程,并且,所述吸氢的温度为250℃~400℃,氢压为0.1MPa~0.35MPa,优选为0.2MPa~0.3MPa,所述脱氢的温度为350℃~450℃,脱氢时间为5~10h;优选的,所述氢破工艺获得的氢破粉中氢含量低于2000ppm,氢破粉的平均粒径为80μm~200μm;和/或,所述气流磨工艺采用的条件为氧含量在200ppm以下,分选轮转速为3000~5000转/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述辅相材料的制备方法包括:
按照所述辅相材料中各元素的比例配制原料;
将配好的原料混合并在惰性气氛下进行熔炼,得到辅相母合金;
将所述辅相母合金通过氢破以及气流磨工艺或者球磨工艺进行粉碎,制得辅相材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述辅相材料的粒径为0.1μm~3μm;
和/或,所述氢破工艺包括吸氢-脱氢过程,并且,所述吸氢的温度为250℃~400℃,氢压为0.1MPa~0.35MPa,优选为0.2MPa~0.3MPa,所述脱氢的温度为350℃~450℃,脱氢时间为5~10h;优选的,所述氢破工艺获得的氢破粉中氢含量低于2000ppm,氢破粉的平均粒径为80μm~200μm;和/或,所述气流磨工艺采用的条件为氧含量在100ppm以下,分选轮转速为3000~5000转/min;和/或,所述球磨工艺采用的条件为在醇类保护下,球磨转速为50~200Hz。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于包括:
提供机械喷涂物料旋转混合系统,其包括喷涂系统、进料系统、搅拌系统和旋转混合机构,所述搅拌系统设有动力系统轴,其至少用以带动搅拌系统旋转混合;
使所述辅助材料与有机溶剂均匀混合,得到辅助有机涂料;
将所述各向异性磁体材料置于所述机械喷涂物料旋转混合系统的搅拌系统中间的旋转混合机构内进行旋转混合,并采用喷涂系统喷涂所述辅助有机涂料,进而使所述各向异性磁体材料与辅相材料于搅拌系统中混合1~3h,获得混合磁粉。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述辅助材料与有机溶剂的质量比为1:4~1:10;和/或,所述有机溶剂包括醇类溶剂和/或烷烃类溶剂;优选的,所述醇类溶剂包括乙醇和/或乙二醇;优选的,所述烷烃类溶剂包括四氯甲烷和/或正己烷;和/或,所述各向异性磁体材料与辅相材料的质量比为99.5:0.5~94:6;和/或,所述混合磁粉中所述辅相材料的含量为0.5wt%~6wt%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述取向压型具体包括:将所述混合磁粉在2.3T~2.5T进行压制成型,再于150MPa~200MPa下进行静压,得到毛坯磁体;
和/或,所述烧结处理具体包括:将经取向成型获得的毛坯磁体置于真空环境中,并于1030℃~1060℃进行烧结处理2h~4h,得到烧结磁体;优选的,所述真空环境的真空度在3×10-3Pa以下;
和/或,所述回火处理具体包括:在真空环境或保护性气氛中,对经烧结处理获得的烧结磁体进行所述的回火处理,所述回火处理的温度为480℃~540℃,回火处理的时间为1h~3h。
9.由权利要求1-8中任一项所述方法制备的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料。
10.根据权利要求9所述的无重稀土高性能钕铁硼永磁材料,其特征在于:所述无重稀土高性能钕铁硼永磁材料包括主相结构以及分布于所述主相结构周围的、连续的晶界结构,所述晶界结构包含Pr、Nd、Fe和Ni元素。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN112563013A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-26 | 三菱电机(中国)有限公司 | 一种晶界扩散制备高内禀矫顽力钕铁硼永磁材料的方法 |
CN115083762A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-20 | 安徽大地熊新材料股份有限公司 | 钕铁硼永磁材料及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4857118A (en) * | 1986-10-13 | 1989-08-15 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a permanent magnet |
CN104505206A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 浙江大学 | 一种高矫顽力烧结钕铁硼的制备方法及产品 |
US20150248954A1 (en) * | 2014-05-11 | 2015-09-03 | Shenyang General Magnetic Co., Ltd | High-performance NdFeB rare earth permanent magnet with composite main phase and manufacturing method thereof |
CN110853856A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-28 | 安泰科技股份有限公司 | 一种高矫顽力含铈磁体及其制备方法 |
-
2020
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4857118A (en) * | 1986-10-13 | 1989-08-15 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a permanent magnet |
US20150248954A1 (en) * | 2014-05-11 | 2015-09-03 | Shenyang General Magnetic Co., Ltd | High-performance NdFeB rare earth permanent magnet with composite main phase and manufacturing method thereof |
CN104505206A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 浙江大学 | 一种高矫顽力烧结钕铁硼的制备方法及产品 |
CN110853856A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-28 | 安泰科技股份有限公司 | 一种高矫顽力含铈磁体及其制备方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112563013A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-26 | 三菱电机(中国)有限公司 | 一种晶界扩散制备高内禀矫顽力钕铁硼永磁材料的方法 |
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