一种耐高温钕铁硼磁体及其制备方法

技术领域

本申请涉及钕铁硼磁体的技术领域，更具体地说，它涉及一种耐高温钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

钕铁硼磁体是一种具有优异磁性能的永磁材料，其广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域，较常见的有永磁电机、扬声器、磁选机、计算机磁盘驱动器、磁共振成像设备仪表等。

相关技术中，传统的钕铁硼磁体主要由以下原料组成：29-32份稀土金属钕、64-69份金属元素铁、1.1-1.2份非金属元素硼，且传统的钕铁硼磁体的烧结方法为直接对稀土金属钕、金属元素铁以及非金属元素硼依次进行熔炼、氢破、压制并烧结。

针对上述中的相关技术问题，发明人认为，当上述钕铁硼磁体在设备中使用时，设备因为长时间运行而产生的温度将持续对上述钕铁硼材料进行加热，而高温极为容易对上述钕铁硼磁体进行消磁，因此，上述钕铁硼磁体的耐高温性能仍需要进行改善。

发明内容

为了改善钕铁硼磁体的耐高温性能，本申请提供一种耐高温钕铁硼磁体及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种耐高温钕铁硼磁体，采用如下的技术方案：

一种耐高温钕铁硼磁体，由包含以下重量份的原料制成：160-210份镨钕合金、360-420份铁、 20-40份硼、4-18份晶界合金材料、1-6份第一耐高温材料以及2-8份第二耐高温材料，且所述晶界合金材料为铁钴钒合金与钆铁合金中的一种或者两种的组合物。

通过采用上述技术方案，由于采用铁钴钒合金与钆铁合金作为晶界合金材料，而铁钴钒合金与钆铁合金具有较高的取向度，使得铁钴钒合金与钆铁合金对耐高温钕铁硼磁体的显微结构进行改善，进而有效减少耐高温磁体的显微结构中的孔隙以及松散程度，并有效改善耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力，因此，获得改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

另外，由于晶界合金材料的大量添加将促使耐高温磁体的居里温度相对降低，因此，采用小含量添加晶界合金材料的方式，可以间接改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，所述晶界合金材料由包含以下重量份的原料制成：2-9份铁钴钒合金以及2-9 份钆铁合金。

通过采用上述技术方案，由于采用将铁钴钒合金与钆铁合金进行协配使用的方式，使得相对于单独使用铁钴钒合金与钆铁合金来说，对耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力的提升以及对居里温度的削减程度均大幅度优化，进一步改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，所述第一耐高温粉末为铜、铝以及钛中的一种或者几种的组合物。

通过采用上述技术方案，由于采用铜、铝以及钛作为第一耐高温粉末，而铜、铝以及钛均可以提高耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力，进而改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

另外，铜、铝以及钛的大量添加也将促使耐高温钕铁硼磁体的居里温度相对降低，因此，采用小含量添加铜、铝以及钛的方式，也可以间接改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，所述第一耐高温粉末由包含以下重量份的原料制成：0.1-0.3份铜、0.5-3份铝以及0.4-2.7份钛。

通过采用上述技术方案，当铜与铝进行在上述比重下协配使用时可以有效改善耐高温钕铁硼磁体的居里温度降低程度，间接改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

但是在当铜铝协配使用时，通常在晶界交汇处形成粗大的颗粒，从而促使周围杂散场的增加，进而削弱耐高温钕铁硼磁体的矫顽力，而当在铜与铝之间添加上述比例的钛后，可以有效减少杂散场以及粗大颗粒的产生，进而间接改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，所述第二耐高温材料为钽、镝以及锆中的一种或者几种的混合物。

通过采用上述技术方案，由于钽、镝以及锆均可以有效提高耐高温钕铁硼磁体的温度稳定性以及工程温度范围，进而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

另外，钽、镝以及锆还可以起到细化晶粒、提高交换耦合场的作用，从而显著降低磁体由于温度升高而引起的磁通损失率，进而提高耐高温钕铁硼磁体的使用温度，从而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，所述第二耐高温材料由包含以下重量份的原料制成：1-4份镝、0.5-2份钽以及0.5-2份锆。

通过采用上述技术方案，由于镝与钽的磁距呈反平行排列，因此，镝与钽的协配使用除了可以有效提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力以及耐温性能的同时，还会略微降低耐高温钕铁硼磁体的磁性能，而在镝与钽之间添加上述比例的锆时，可以在提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力以及耐温性能的同时，还有效改善耐高温钕铁硼磁体的磁性能降低程度。

优选的，所述镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料的目数介于600-1000之间。

通过采用上述技术方案，由于镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料的目数在上述范围内，进而有效减少耐高温钕铁硼磁体晶界交汇处的杂散场以及粗大颗粒，有效提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力，进而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

第二方面，本申请提供一种耐高温钕铁硼磁体的制备方法，采用如下的技术方案：一种耐高温钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镨钕合金、铁以及硼在800-900℃的温度下进行真空熔炼得到钕铁硼磁体基料；

(2)将晶界合金材料、第一耐高温材料、第二耐高温材料以及钕铁硼磁体基料在1500-2000℃的温度下进行真空熔炼，得到耐高温钕铁硼磁体原料；

(3)将耐高温钕铁硼磁体原料进行氢破，随后精磨得到耐高温钕铁硼磁粉；

(4)将耐高温钕铁硼磁粉在真空环境内进行压制，得到耐高温钕铁硼磁体粗胚；

(5)将耐高温钕铁硼磁体粗胚首先在1000-1100℃的温度下真空烧结并保温1-3h，随后在800-900℃的温度下进行真空回火并保温1-3h，之后再400-500℃的温度下进行真空回火并保温1-3h，最后冷却得到耐高温钕铁硼磁体。

通过采用上述技术方案，由于(1)和(2)中，首先将镨钕合金、铁以及硼进行初熔炼得到钕铁硼磁体基料，随后对晶界合金材料、第一耐高温材料、第二耐高温材料以及钕铁硼磁体基料进行在熔炼，进而促使镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料的分布更为均匀，并有效减少耐高温钕铁硼磁体晶界交汇处的杂散场，有效提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力，进而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

另外，(5)中，在制备耐高温钕铁硼磁体时，并在烧结以及回火时均进行保温操作，进而促使镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料的连接更为稳定，并减少耐高温钕铁硼磁体晶界交汇处的杂散场，有效提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力，进而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

优选的，(1)中，首先对镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料进行酸化以及除油处理。

通过采用上述技术方案，由于(1)中，首先对镨钕合金、铁、硼、晶界合金材料、第一耐高温材料以及第二耐高温材料进行酸化以及除油处理，进而减少杂质对原料的影响，间接提高耐高温钕铁硼磁体的矫顽力以及使用温度，进而有效改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用铁钴钒合金与钆铁合金作为晶界合金材料，使得铁钴钒合金与钆铁合金对耐高温钕铁硼磁体的显微结构进行改善，因此，获得改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

2、本申请中优选采用铁钴钒合金与钆铁合金进行协配使用的方式，使得铁钴钒合金与钆铁合金对耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力的提升以及对居里温度的削减程度均大幅度优化，获得了进一步改善钕铁硼磁体的耐高温性能效果。

3、本申请的方法，通过将镨钕合金、铁以及硼进行初熔炼得到钕铁硼磁体基料，随后对晶界合金材料、第一耐高温材料、第二耐高温材料以及钕铁硼磁体基料进行在熔炼，有效减少耐高温钕铁硼磁体晶界交汇处的杂散场，因此获得了改善钕铁硼磁体的耐高温性能的效果。

附图说明

图1是本申请提供的制备耐高温钕铁硼磁体的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

本申请中和原料组分如表1：

表1各原料组分的来源

实施例

实施例1

一种耐高温钕铁硼磁体，采用如下制备方法：

(1)将188g镨钕合金、391g铁以及30.5g硼加入至真空感应速凝炉内，随后在850℃的温度下进行真空熔炼1h，得到钕铁硼磁体基料；

(2)将8g钆铁合金、3.5g铜、5g镝以及钕铁硼磁体基料加入至真空真空感应速凝炉内，随后在1750℃的温度下进行真空熔炼1h，得到耐高温钕铁硼磁体原料；

(3)将耐高温钕铁硼磁体原料通过氢碎炉以及气流磨进行精磨，随后得到目数为800目的耐高温钕铁硼磁粉；

(4)将耐高温钕铁硼磁粉在真空环境内通过磁场压机进行压制，得到耐高温钕铁硼磁体粗胚； (5)将耐高温钕铁硼磁体粗胚放置于真空烧结炉内，随后在1050℃的温度下真空烧结并保温2h，之后在850℃的温度下进行真空回火并保温2h，之后再450℃的温度下进行真空回火并保温2h，最后冷却至室温得到耐高温钕铁硼磁体。

实施例2-3

与实施例1的不同之处在于，实施例2-3的原料各组分的重量有所不同，具体如表2所示。

表2实施例1-3中的各原料组成及其重量(g)

实施例4

与实施例1的不同之处在于，钆铁合金的重量为18g。

实施例5

与实施例1的不同之处在于，钆铁合金的重量为4g。

实施例6

与实施例1的不同之处在于，将钆铁合金替换为等量的铁钴钒合金。

实施例7

与实施例1的不同之处在于，将钆铁合金替换为等量的铁钴钒合金与钆铁合金的组合物，且铁钴钒合金与钆铁合金的比例为1:1。

实施例8

与实施例1的不同之处在于，将钆铁合金替换为等量的铁钴钒合金与钆铁合金的组合物，且铁钴钒合金与钆铁合金的比例为1:2。

实施例9

与实施例1的不同之处在于，将钆铁合金替换为等量的铁钴钒合金与钆铁合金的组合物，且铁钴钒合金与钆铁合金的比例为2:1。

实施例10

与实施例1的不同之处在于，铜的重量为6g。

实施例11

与实施例1的不同之处在于，铜的重量为1g。

实施例12

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铝。

实施例13

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的钛。

实施例14

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜与钛的组合物，且铜与钛的比例为1:10。

实施例15

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜与铝的组合物，且铜与铝的比例为1:10。

实施例16

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜与铝的组合物，且铜与铝的比例为1:5。

实施例17

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜与铝的组合物，且铜与铝的比例为1:15。

实施例18

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜、铝以及钛的组合物，且铜、铝以及钛的比例为1:5:5。

实施例19

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜、铝以及钛的组合物，且铜、铝以及钛的比例为1:3:7。

实施例20

与实施例1的不同之处在于，将铜替换为等量的铜、铝以及钛的组合物，且铜、铝以及钛的比例为1:7:3。

实施例21

与实施例1的不同之处在于，镝的重量为2g。

实施例22

与实施例1的不同之处在于，镝的重量为8g。

实施例23

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的钽。

实施例24

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的锆。

实施例25

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝与锆的组合物，且镝与锆的比例为1:1。

实施例26

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝与钽的组合物，且镝与钽的比例为1:1。

实施例27

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝与钽的组合物，且镝与钽的比例为1:2。

实施例28

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝与钽的组合物，且镝与钽的比例为2:1。

实施例29

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝、钽以及锆的组合物，且镝、钽以及锆的比例为2:1:1。

实施例30

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝、钽以及锆的组合物，且镝、钽以及锆的比例为4:1:3。

实施例31

与实施例1的不同之处在于，将镝替换为等量的镝、钽以及锆的组合物，且镝、钽以及锆的比例为4:3:1。

实施例32

与实施例1的不同之处在于，(3)中，耐高温钕铁硼磁粉的目数为600目。

实施例33

与实施例1的不同之处在于，(3)中，耐高温钕铁硼磁粉的目数为1000目。

实施例34

与实施例1的不同之处在于，直接将镨钕合金、铁、硼、钆铁合金、铜以及镝加入至真空真空感应速凝炉内，并在1750℃的温度下进行真空熔炼1h。

实施例35

与实施例1的不同之处在于，(1)中，首先将镨钕合金、铁、硼、钆铁合金、铜以及镝放置于98％浓硫酸内进行酸洗，随后在十二烷基苯内进行除油。

实施例36

与实施例1的不同之处在于，(5)中，不进行保温操作。

对比例

对比例1

与实施例1的不同之处在于，对比例1为背景技术中所述的钕铁硼磁体及其制备方法。

对比例2

与实施例1的不同之处在于，不包括钆铁合金。

对比例3

与实施例1的不同之处在于，不包括铜。

对比例4

与实施例1的不同之处在于，不包括镝。

性能检测试验

试验方法

从实施例1-36以及对比例1-4分别取出三份样品，之后在20℃下进行如下测试，并取平均值。

试验一、磁性能测试

采用GB/T3217《永磁(硬磁)材料》中的磁性试验方法对上述样品进行检测，随后得到内禀矫顽力、最大磁能积以及居里温度。

试验二、最高工作温度测试

采用GB/T13560-2017《烧结钕铁硼永磁材料》中最高工作温度对上述样品进行检测，随后得到最高工作温度。

检测结果：实施例1-36以及对比例1-4的检测结果如表3所示。

表3实施例1-36和对比例1-4的检测结果

结合实施例1-3以及对比例1并结合表3可以看出，相对于对比例1来说，虽然实施例1-3 的居里温度有所下降，但是实施例1-3的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度均显著提升，由此说明，耐高温钕铁硼磁体的各原料在实施例1-3的比例范围内，均可以有效提升耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能。

结合实施例1、实施例4-5以及对比例2并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，虽然实施例4的居里温度有所下降，但是实施例4的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均有所提升；虽然实施例5的居里温度有所提升，但是实施例5的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均有所下降，而对比例2的居里温度进一步提升，而对比例2的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均进一步下降。

由此说明，钆铁合金具有提升耐高温钕铁磁体的内禀矫顽力、最大磁能积的效果，但是钆铁合金同时也具有降低耐高温钕铁硼磁体的居里温度的作用，但是相对来说，钆铁合金对耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能具有促进效果。且随着钆铁合金的量的增加，提升效果逐渐上升，但当钆铁合金的量大于实施例1的量时，提升效果却逐渐下降，因此，钆铁合金在实施例1的比重下，对钕铁硼磁体的提升效果相对较优。

参照实施例1、实施例6以及对比例1并结合表3可以看出，相对于对比例1以及实施例1来说，实施例6对耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度也具有一定的提升效果，但是这个提升效果与钆铁合金相比，提升较高较差；另外，实施例6 对耐高温钕铁硼磁体的居里温度也具有一定的削弱效果，但是削弱效果较低，由此说明，铁钴钒合金对钕铁硼磁体的耐高温性能也具有一定的提升效果。

参照实施例1、实施例7-9并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例7-9 的内禀矫顽力以及最大磁能积均有一定的削弱，实施例7-9的居里温度却以及最高工作温度却均有所提升，且实施例7的提升效果最佳。

由此说明，铁钴钒合金与钆铁合金的协配使用具有提升耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能的作用，且当铁钴钒合金与钆铁合金的比例为1:1时，提升效果最好。

结合实施例1、实施例10-11以及对比例3并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，虽然实施例10的居里温度有所下降，但是实施例10的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均有所提升；虽然实施例11的居里温度有所提升，但是实施例11的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均有所下降，而对比例3的居里温度进一步提升，而对比例3的内禀矫顽力、最大磁能积以及最高工作温度却均进一步下降。

由此说明，铜具有提升耐高温钕铁磁体的内禀矫顽力、最大磁能积的效果，但是铜同时也具有降低耐高温钕铁硼磁体的居里温度的作用，但是相对来说，铜对耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能具有促进效果。且随着铜的量的增加，提升效果逐渐上升，但当铜的量大于实施例1的量时，提升效果却逐渐下降，因此，铜在实施例1的比重下，对钕铁硼磁体的提升效果相对较优。

参照实施例1、实施例12-13以及对比例1并结合表3可以看出，相对于对比例1以及实施例1来说，实施例12-13对耐高温钕铁硼磁体的内禀矫顽力以及最大磁能积也具有一定的提升效果，但是这个提升效果与铜相比，提升较高较差；另外，实施例11对耐高温钕铁硼磁体的居里温度也具有一定的削弱效果，但是削弱效果近乎为零，甚至与对比例1相当，而实施例12对耐高温钕铁硼磁体的居里温度甚至有所提升，但是，总体而言，铝和钛对钕铁硼磁体的耐高温性能也具有一定的提升效果，且提升效果与铜相比略优。

参照实施例1、实施例14-20并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例14-20 的内禀矫顽力以及最大磁能积均有一定的削弱，实施例14-20的居里温度却以及最高工作温度却均大幅提升，且实施例18的提升效果最佳。

由此说明，铜、铝以及钛的协配使用具有提升耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能的作用，且当铜、铝以及钛的比例为1:5:5时，提升效果最好。

结合实施例1、实施例21-22以及对比例4并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，虽然实施例21的居里温度以及内禀矫顽力有所下降，但是实施例21的最大磁能积；而虽然实施例22的居里温度以及内禀矫顽力有所提升，但是实施例22的最大磁能积却均有所下降，而对比例4的居里温度以及内禀矫顽力进一步下降，而对比例4的最大磁能积却进一步上升。

由此说明，镝具有提升耐高温钕铁磁体的内禀矫顽力以及居里温度的效果，但是镝同时也具有降低耐高温钕铁硼磁体的最大磁能积的作用，但是相对来说，镝对耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能具有促进效果。且随着镝的量的增加，提升效果逐渐上升，但当镝的量大于实施例1的量时，提升效果却逐渐下降，因此，镝在实施例1的比重下，对钕铁硼磁体的提升效果相对较优。

参照实施例1、实施例23-24以及对比例1并结合表3可以看出，相对于对比例1以及实施例1来说，实施例23-24对耐高温钕铁硼磁体的作用与实施例1基本相同，因此，钽以及锆对钕铁硼磁体的耐高温性能也具有一定的提升效果，且提升效果与铜相比略优。

参照实施例1、实施例25-31并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例25-31 对耐高温钕铁硼磁体的最高工作温度却均大幅提升，且实施例29的提升效果最佳。

由此说明，镝、钽以及锆的协配使用具有提升耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能的作用，且当镝、钽以及锆的比例为2:1:1时，提升效果最好。

结合实施例1以及实施例32-33以及表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例32-33 的最高工作温度均有所下降，由此说明，当耐高温钕铁硼磁粉的目数为800时，对耐高温钕铁硼的耐高温性能的提升效果最佳。

结合实施例1以及实施例34-36并结合表3可以看出，相对于实施例1来说，实施例34-36的最高工作温度均有所降低，由此说明，分别熔炼，酸洗、除油以及保温操作对耐高温钕铁硼磁体的耐高温性能均具有一定的提升效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。