[发明专利]一种提高烧结钕铁硼矫顽力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶界相中添加稀土氢化物提高烧结钕铁硼矫顽力的方法。

背景技术

作为第三代稀土永磁材料的钕铁硼稀土永磁材料，自从1983年由日本住友金属和美国GM公司首先商品化开发以来，由于具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，广泛应用于电力电子、通讯、信息、电机、交通运输、办公自动化、医疗器械、军事等领域，并使一些小型、高度集成的高新技术产品的应用成为可能，如硬盘用音圈电机(VCM)等。随着日益增长的环境保护需要，采用混合动力、电动或燃料电池汽车来替代传统内燃机车已成为未来的一种必然选择。2004年全球汽车年产量为6300万辆左右，2005年中国汽车年产量超过600万辆，这一转变将给钕铁硼永磁材料带来巨大的发展契机。例如，每辆丰田Prius混合动力汽车，其中电动机和发电机所用的钕铁硼永磁材料重量超过2kg，全球仅该车型就已销售50万辆以上。

中国钕铁硼稀土永磁材料年产量从1985年时的10吨，以年均50％左右的速度高速增长，烧结NdFeB磁体产量于2000年超过日本位居全球第一，已构成全球产量的主体，到2005年突破4.5万吨，占据世界总产量的80％以上。据2008年的统计资料，目前我国的生产能力为80000吨/年。生产厂家为130多家企业，其中产量大于3000吨的有5家，产量在1000～3000吨/年的有11家，产量在500～1000吨/年的有20家。预计到2010年中国各类磁体的产量均稳居世界之首，占全球的份额还将继续增大，到2020年，中国磁性材料的产量将占全球一半以上，成为世界磁性材料产业中心。另外，由于世界各类磁体配套件市场向中国转移，磁体的应用市场也在中国；加上中国磁体价廉物美，磁体的销售市场也在中国。然而，高市场占有率并不意味着高产值，由于我国生产的绝大部分为中低档低附加值产品，销售收入仅和占市场15％左右的日本相当。根本原因除生产装备落后外，未能采用新工艺进行技术革新也是一个重要的方面。目前我国稀土永磁产业正处于快速发展阶段，稀土永磁材料的研发应结合社会发展和国家安全的战略考虑，充分发挥人力资源，矿产资源，以及基础科学研究和工程研究方面的整体优势，将低成本高性能NdFeB系永磁体的设计，开发和应用作为研发的重点目标。

目前，国内钕铁硼生产企业普遍采用单合金工艺，添加中重稀土元素提高磁体性能，尤其是生产SH、UH和EH以上高矫顽力产品时，往往更是过量添加。而国外如日本Neomax、信越和德国VAC等钕铁硼制造先进企业，更为注重产品的微观组织结构和杂质控制，而非只通过中重稀土的添加来提高产品的性能。和中国同类产品相比，不但性能上有一定优势，而且制造成本明显降低，节约了宝贵的稀土资源。近年来随着稀土等原材料市场的不断快速上涨，国内钕铁硼制造企业普遍已感受到沉重的压力。

NdFeB磁体的磁性能不仅受控于主相的本征磁特性而且对晶间组织结构非常敏感。合金化改进NdFeB磁体性能主要是通过晶间组织结构的优化来实现。但是传统的单合金工艺均是通过熔炼工艺将合金元素直接熔入形成多元合金，合金元素进入磁体后在影响主相Nd₂Fe₁₄B本征磁特性的同时，亦改变了晶间的组织和结构，从而影响组织敏感参量。添加重稀土元素Dy和Tb都能使磁体矫顽力大幅度增加，显著提供NdFeB磁体的使用温度。但由于重稀土元素价格昂贵，因此显著增加了磁体的成本。同时由于重稀土元素与铁属反铁磁耦合，降低铁原子磁矩，从而导致Bs和Br下降。因此在提高磁体使用温度和保持高磁能积的前提下，应降低Co，Dy和Tb等贵重金属的加入量。