[发明专利]一种钕铁硼磁体、制备方法及应用该磁体的器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种钕铁硼磁体、制备方法及应用该磁体的器件，属于磁性材料领域。该发明主要为通过调整元素成分，复合添加低成本元素Gd及Co、M1、M2，制备高温稳定性好、低成本磁体的一种方法。

背景技术

钕铁硼(NdFeB)永磁具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体，在磁学界被誉为磁王。钕铁硼永磁材料以其优异的性能广泛用于计算机、通讯、国防等高技术领域，并且新的应用领域不断出现，其发展和应用水平已成为一个国家国力与发达程度的标志。电机是钕铁硼永磁的主要应用领域，其中，在混合动力汽车(HEV)中的应用尤其引人注目，驱动用电动机和发电机、电力操纵转向(EPS)，已进入实用阶段。采用高性能钕铁硼磁体制备的永磁电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能，正逐步成为混合动力汽车传动的首选电机。用于汽车中的材料制品一般使用寿命应超过10年，故要求其材料具有长期稳定可靠的性能。汽车中部件的使用环境温度为-40～180℃，在发动机附近更是高达200～220℃，为了实现电机的稳定工作，要求汽车电机用钕铁硼磁体在使用温度范围内，磁体能够保持良好的性能。为了解决钕铁硼永磁的温度稳定性，国内外开展了大量的研究工作。

如在烧结NdFeB母合金中添加一定量的重稀土元素Tb、Dy以及过渡族金属Cu、Zr、Ga、Al等，能有效提高磁体的矫顽力，尤其是重稀土元素Tb、Dy的添加，能显著提高磁体的矫顽力，但是Tb、Dy贵为战略金属，其储藏量有限，价格昂贵，而且其在带来矫顽力提高的同时是通过牺牲剩磁及磁能积来达到的，所以我们有必要探索其他取代元素来达到矫顽力提高的同时且很好的保证其他性能不降低。中科三环(申请号200710090597.3)尽管提到了使用Gd可以提高磁体矫顽力，但是其Gd的范围较窄，中科三环专利未对提高温度系数进行研究，而温度系数是钕铁硼工作的一个非常重要指标。江西陈久昌仅仅提及到混合含Gd的稀土金属，尽管降低了稀土原材料成本，但是此方法只能生产低牌号的磁体，也未发现矫顽力的大幅提升，只是叙述不降低矫顽力，没有对磁体其他性能指标进行研究。总之，以前的研究发现用Gd来提高矫顽力，但未发现通过成分调整复合添加Co、M1、M2来达到性能优化，使矫顽力提高的同时，磁体的剩磁及磁能积不降低，更未对可逆磁感温度系数α及矫顽力温度系数β进行探讨。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、低温度系数、较高矫顽力的磁体成分、制备方法及应用该磁体的器件，该方法实现了不降低剩磁的同时大幅提高矫顽力、磁感可逆温度系数α及矫顽力温度系数β。

为达到上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：

本发明针对前期烧结钕铁硼存在的弊端，采用平衡补偿的方法，本发明发现M1(Cu、Al、Ge中的一种)可以作为一种平衡元素，M2为除Co、M1外的过渡族元素的一种或两种，复合添加Gd、Co、M1、M2可以保证磁体矫顽力提高的同时剩磁不降低，矫顽力提高的同时其可逆磁感温度系数α、矫顽力温度系数β也得到了提高，达到了性能最优化。

本发明的烧结钕铁硼磁体，以R_ξGFeCo_θM1_kM2_yB_m，通式表示，R代表选除Gd之外的稀土元素中的一种或两种，含量为27～35wt％(27≤ξ≤35)；Gd的含量为0.55～2wt％(0.55≤≤2)，Co的含量为0.5～3.5wt％(0.5≤θ≤3.5)，M1代表过渡族金属Cu、Al、Ge中的一种元素，含量为0.05～0.5wt％，M2为除Co、M1外的过渡族元素的一种或两种，含量为0～0.5wt％，B为元素硼或碳，含量为0.9～1.2wt％；余量为Fe及不可避免杂质；其中Gd、Co、M1为必加元素。

在上述合金中，R优选Nd、Pr，含量优选为29～32wt％。

在上述合金中，Gd的含量优选0.55～1.2wt％。

在上述合金中，Co的含量为0.5～3.5wt％，优选1～2.5wt％。

在上述合金中，M1代表过渡族金属Cu、Al、Ge中的一种元素，含量优选0.15～0.25wt％。

在上述合金中，M2为除Co、M1外的过渡族元素的一种或两种，优选Ga、Nb、Zr、Mn、Cr、Zn、Se、Mo、V、Ti、In、Sn、Sb、Pb、Hf中的一种或两种，含量优选为0～0.3wt％。

本发明选择各个元素及含量的理由：