[发明专利]稀土永磁材料及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种永磁材料，具体讲，本发明涉及一种由稀土、铁、硼及其它添加元素和/或化合物组成的永磁材料。

背景技术

像钕(Nd)-铁(Fe)-硼(B)这样的永磁合金(即Nd₂Fe₁₄B)的磁性可以通过变换合金的组成而得到改变。如将元素加入到合金中以取代同一位置上的原合金元素。具体地讲，在Nd-Fe-B合金体系中，它的磁性可以用其他元素直接取代Fe、Nd和B位置上的Fe、Nd和B来改变。

磁性材料磁性的改变也可用改变制造合金的工艺条件使其微观结构发生变化的办法来实现。如，像熔体-纺丝法或雾化法使熔体快速固化而直接产生极细的合金晶粒或通过短时间退火时过淬火然后重结晶，此时，合金的磁性有可能发生变化。

用目前工业上采用的熔体-纺丝法生产的Nd-Fe-B薄片状磁性材料与熔体-纺丝轮接触和未接触的自由表面间的微观结构及磁性均发生变化，因为在薄片状磁性材料的厚度方向上的冷却速度存在差异。一般从下述两个方面来改进熔体-纺丝工艺或产品：(1)消除不均匀性以使磁性更好；(2)在不影响磁性均匀性或性能的情况下增加产率。目前采用的大规模生产Nd-Fe-B磁性材料的熔体-纺丝法的产率局限在每分钟0.5kg左右。

美国专利No.4,919,732披露了采用熔体-纺丝法生产含有锆、钽和/或钛和硼的片状Nd-Fe-B固熔材料。然后将这种熔体-纺丝法生产的片材粉碎至60目以下。为了稳定细晶粒结构，防止尔后升温磁体加工期间晶粒生长变大，将其进行重结晶热处理析出二硼化物。

利用析出铪(Hf)，锆(Zr)，钽(Ta)和/或钛(Ti)的二硼化物来减慢晶粒生长所伴随的缺点是合金在用硼形成硼化物和用硼形成三元Nd-Fe-B，2-14-1相之间竞争。这意味着合金制备期间，要加入过量的硼来调整三元Nd-Fe-B相图位置的改变的并使固化连续进行。

美国专利No.5,486,240介绍了一种快速固化熔体(稀土永磁体合金熔体)形成具有无定形(玻璃)结构或过淬火微晶结构颗粒来制备永磁体的方法。这种熔体含1种或1种以上稀土元素、铁和/或钴及硼的基本合金组分。这种合金组份分中还含有至少一种下述过渡金属元素(TM)：Ti，Zr，Hf，V，Nd，Ta，Cr，Mo，W和Al.一具体实施方案的组分中也包括碳(C)和氮(N)中的至少一种元素与过渡金属(TM)按化学计量化合的热力学上稳定的化合物(如：过渡金属的碳化物、氮化物和/或碳氮化物的元素。

这表明过渡金属碳化物、氮化物和/或碳氮化合物在热力学上比能在添加剂(即TM，C，和/或N)和基本合金组分(即RE，Fe和/或Co，B)间可形成的其它化合物更稳定，这样就使得由于在熔体中添加剂的存在，所以基本合金组分不改变。在一实施方案中，这种基本合金组分含Nd₂Fe₁₄B，和元素Ti，以及基本上按化学计量形成TiC和TiN沉淀的Ti和C和/或N。

美国专利′240中描述了在熔体中过渡金属添加剂(S)的存在(如：Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，和Al)对形成玻璃态是有利的。也就是说，采用非常低的熔体冷却速度也能够获得无定形结构。这样，可通过改变合金组分[即：加入的过渡金属(TM)的量]来改变玻璃形成能力，来确保快速固化粒子中获得所要求的无定形结构玻璃。

但是在Nd-Fe-B合金中加入化学计量的碳化物、氮化物和/或碳氮化物也会随之带来一些缺点。例如业已发现，加入大量的添加剂(如：钛和碳)来作为一种提高淬火能力的方法就会导致合金磁性的降低。此种情况的出现有两个原因：首先加入添加剂(如：钛和碳)会在Nd-Fe-B主相中形成独立的非磁性相，从而使合金中的磁性相的体积减小了。这也被称之为体积稀释。

第二，加入的元素(如钛和碳)毒化基础合金Nd-Fe-B合金，从而导致磁性下降。这种效果的出现是这样一个事实，即并不是所加入的所有元素(如：钛和碳)都用来生成化合物(如：碳化钛)。相反，过渡金属元素(如：Ti)在2-14-1(Nd-Fe-B)相(就过渡金属Ti而言，溶解度约为0.06wt％)中总有一定的熔解性，它对磁性有影响，尤其是对剩磁B_r和最大磁能积BH_max有影响。例如，众所周知，对Ti来讲，它的取代对2-14-1相的负面影响是明显的。