[发明专利]磁性材料

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料、包含所述磁性材料的粘结磁体以及制造所述磁性材料的方法。

背景

使用各向同性的Nd₂Fe₁₄B型熔纺材料用于制造粘结磁体已有多年。尽管在许多前沿应用中找到Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体，但是它们的市场规模仍远小于由各向异性的烧结铁氧体(或陶瓷铁氧体)制成的磁体。一种多样化且增强Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体的应用以及增加其市场的方法是通过使用各向同性的粘结Nd₂Fe₁₄B型磁体代替各向异性的烧结铁氧体磁体而扩展成为常用的铁氧体磁瓦。

使用各向同性的粘结Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体直接代替各向异性的烧结铁氧体磁体将具有至少三方面的优点：(1)节约制造成本，(2)各向同性的粘结Nd₂Fe₁₄B磁体的较高性能，以及(3)粘结磁体更通用的磁化模式，其允许先进的应用。各向同性的粘结Nd₂Fe₁₄B型磁体不需要烧结铁氧体所需的颗粒取向或高温烧结，因此能显著降低加工和制造成本。当与各向异性的烧结铁氧体所需要的切片、研磨和机械加工相比时，各向同性的粘结Nd₂Fe₁₄B粘结磁体的近终形制备(near net shape production)也表现出节约成本的优点。

当与各向异性的烧结铁氧体相比时，各向同性Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体的B_r值越高(与各向异性的烧结铁氧体的3.5kG至4.5kG相比，粘结的NdFeB磁体通常为5kG至6kG)以及(BH)_最大值越高(与各向异性铁氧体的3MGOe至4.5MGOe相比，各向同性的粘结NdFeB磁体通常为5MGOe至8MGOe)还允许在给定设备中磁体的更好的节能利用率。最后，Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体的各向同性性质能实现以更灵活的磁化模式探索潜在的新应用。

然而，各向同性的粘结磁体应显示某些具体的特征以能实现直接代替各向异性的烧结铁氧体。例如，应能大量生产Nd₂Fe₁₄B材料以满足用于降低成本的生产经济规模。因此，使用现有的熔纺或喷铸技术的材料必须可高度淬火而不需另外的资本投资来实现高生产能力的制造。而且，Nd₂Fe₁₄B材料的诸如B_r、H_ci和(BH)_最大值的磁特性应容易调整以满足多元化应用的需要。因此，合金组合物应允许可调节的元素以控制B_r、H_ci和/或淬火能力。此外，基于相似的操作温度范围，各向同性的Nd₂Fe₁₄B型粘结磁体与各向异性的烧结铁氧体相比应具有类似的热稳定性。例如，在80℃至100℃下与各向异性的烧结铁氧体相比，各向同性的粘结磁体应具有类似的B_r和H_ci特性以及低通量老化损失。

常规的Nd₂Fe₁₄B型熔纺各向同性的粉末分别具有为约8.5kG至8.9kG和9kOe至11kOe的典型的B_r和H_ci值，其使这些类型的粉末不适合于直接代替各向同性烧结的铁氧体。较高的B_r值能使磁路饱和并能阻塞设备，因此阻止实现该高值的益处。为解决该问题，粘结磁体制造商通常使用诸如Cu或Al的非磁性粉末以稀释磁性粉末的浓度并促使B_r值达到期望水平。然而，这表示磁体制造过程中的额外步骤并因此增加最终磁体的成本。