[发明专利]一种耐热抗氧化含氮各向异性稀土永磁合金粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料制造领域，涉及稀土永磁合金各向异性磁粉及耐热抗氧化各向异性粘结磁体的制造方法。

背景技术

粘结稀土铁硼系磁体具有优异的磁性能、机械性能和良好的可加工性，已广泛应用于家电、汽车、电脑、医疗设备等高科技领域。目前，粘结稀土铁硼系磁体分为各向同性和各向异性两种磁体，前者生产工艺简单、成本低而被大量使用，主要用于音圈电机、硬盘驱动电机以及汽车用微特电机中；后者生产工艺相对复杂，成本较高，但磁性能十分优异，主要应用于一些要求比较特殊的场合。近几年来，随着汽车及电子器件向微型化、低能耗、高性能趋势迅猛发展，对各种类型微特电机及微小元器件用磁体的需求变得越来越大。研究表明，采用高性能各向异性磁体制备出的微特电机在使用性能、效率保持不变的情况下其体积可以减小50％，并且能耗大为降低。

在现有的各向异性稀土铁硼系磁体中，普遍采用氢化--歧化--脱氢--重组(即HDDR)工艺方法制备各向异性磁性粉末，这种磁性粉末具有十分优异的磁性能。最新报道称通过对这种方法改进后得到的各向异性磁粉其最大磁能积已达到27MGOe，最高使用温度达到了130～150℃，并可实现批量化生产。日本爱知制钢株式会社在这方面的研究做出了重大贡献，并申请了一系列HDDR工艺方面的专利，他们在专利CN96103173.5、CN99123355.7、CN1153226中通过对HDDR工艺的改进，调整氢化反应时的氢压和温度以降低反应速率，得到了再结晶组织微细化和均一化的高各向异性化率及高矫顽力的磁粉。但是，采用这种HDDR法生产的各向异性磁粉温度稳定性都较差，在高温时的矫顽力下降太快，且十分容易氧化，从而导致制备出的磁体耐热性差，抗氧化能力减弱，磁性能普遍降低，使得其在微特电机中的应用受到了严重的限制。为改善耐热性和抗氧化性，他们在专利CN1198291C中又提出在氢化后的RFeBHx粉中加入以镝或镝合金的氢化合物为主的扩散粉进行混合，通过扩散热处理及随后的脱氢工序可以得到高矫顽力及高各向异性磁粉，用这种磁粉制备的磁体具有优良的减磁率。但是，上述方法仅采用提高矫顽力的方法来提高磁体的使用温度，并没有从本质上提高材料的耐热性。

研究发现，间隙原子(C、N、H)进入到稀土铁化合物中会对化合物的性能产生较大的影响，称为间隙原子效应。间隙原子效应能够提高化合物的居里温度、饱和磁化强度及各向异性场。北京大学的杨应昌院士发明了1∶12型高居里温度的钕铁氮化合物(NdFe_12-xM_xN_y)，指出这种化合物制得的磁粉具有耐热性高、抗氧化能力强的特点，但磁粉的磁性能低于HDDR工艺得到的各向异性钕铁硼磁粉。

也有学者研究了氮原子在稀土铁硼化合物中的间隙原子效应，日本专利JP05-094907、JP60-176202和JP03-148805中指出氮原子进入间隙后，可以提高居里温度，改善磁体的磁性能。但并未涉及材料抗氧化性能和热稳定性的问题，而且上述专利中的材料成分与本专利有较大差别。后来的学者却认为氮原子进入晶格中，体积发生膨胀，虽然提高了居里温度，但也降低了饱和磁化强度及各向异性场，引起磁性能下降。然而从其所得实验数据来看，氮原子进入晶格间隙后对饱和磁化强度及各向异性场的降低幅值却很小，这种微小变化能对材料整体性能而言具体会造成多大的影响还未曾有过报道。专利US5114502、US5122203、US5244510、US5266128认为利用纯氮或含氮的气体对粉末进行钝化处理，通过在粉末表面形成一层氮化膜来提高粉末的抗氧化和抗腐蚀能力，但并未涉及氮原子在化合物中的间隙原子效应。