[发明专利]高性能的各向异性磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高性能各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法。更具体地，本发明涉及由各向同性钕铁硼磁性材料与至少一种铁族元素、至少一种硼族元素掺杂而得到的各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法；尤其，本发明涉及以钴(Co)，镓(Ga)及至少一种镧系过渡金属，如镨(Pr)和/或镝(Dy)掺杂各向同性钕铁硼磁粉而得到的各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法。

背景技术

目前，作为高新技术产业基础的新材料行业备受瞩目。作为新材料产业重要组成部分的稀土永磁材料，广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，如制造各种永磁电机、振动马达、永磁仪表、电子工业、核磁共振装置、音响器材和磁疗设备等方面，其产品涉及国民经济的很多领域，其产量和用量也成为了衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平的重要标志之一。但是随着科学技术的发展，钕铁硼磁性材料的应用范围更加扩大，在某些领域对钕铁硼磁性材料的矫顽力和磁积能等方面的性能提出了更高的要求，现有的钕铁硼磁性材料的磁性能有越来越不能满足实际需要的趋势。与各向同性钕铁硼磁性材料相比，各向异性钕铁硼磁性材料由于具有最大磁积能和剩磁、较高的矫顽力等性能而越来越受到关注。

磁性材料的各向异性来源于磁晶体的各向异性，是指物理性质，如磁性能，随量度方向而变化的性质称为各向异性。各向异性是磁性材料的重要特征之一。理论上，磁性材料具有各向异性的原因是由于在磁晶体的结点结构中，任一物质与周围微粒之间并不处于球形对称状态，因而晶体中沿不同方向上物质微粒的排列情况有所不同，造成不同方向上物理性质不同。

目前，各向异性磁粉的生产主要采用机械研磨(MG)工艺、氢化-歧化-脱氢-重组(HDDR)工艺或热变形(Hot Die-upsetting)工艺。在美国专利US 5,026,438中描述了一种制备各向异性钕铁硼磁粉的方法，该方法涉及使用超细无定型晶体颗粒作为起始材料，在750℃以上的温度热压，得到的基于原子比的磁粉组成为40～90％的铁或铁/钴混合物、10～40％的包括钕和/或镨的稀土金属以及0.5％～18％的硼。但该方法的缺点在于，所得到的产品在取向方向上磁性能不高。

为此，仍需要提供具有优异磁性能的各向异性钕铁硼磁性材料及其制备方法。

发明内容

本发明提供了一种各向异性钕铁硼磁性材料，其特征在于，其基于重量的分子通式为RE_xNd_(30.7-x)Fe_(68-y)B_0.9-1Co_yGa_z，其中RE选自镨(Pr)和镝(Dy)中的至少一种，x是选自0～8的任意数值，y是选自2～15的任意数值，z是选自0.2～0.6的任意数值。

本发明还提供了一种各向异性钕铁硼磁性材料，其特征在于，其中RE选自镨(Pr)和镝(Dy)中的至少一种，x是选自5～8的任意数值，y是选自2～12.5的任意数值，z是选自0.4～0.58的任意数值。

本发明还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向异性钕铁硼磁粉的生产方法，该方法包括下列步骤：熔化原料金属形成合金锭的步骤；通过甩带工艺形成非晶或晶微晶合金带的步骤；将所得到的合金带在惰性气体的保护下，经过破碎、筛分后，得到小于40目(约425微米)磁粉的破碎步骤；冷压得到预成型磁体MQ1的步骤；将预成型磁体MQ1在一定温度和压力下热压形成各向同性的热压磁体MQ2，然后再将MQ2磁体在一定温度和压力下热变形制备成各向异性的磁体MQ3的热压步骤；以及将各向异性MQ3磁体进行破碎的步骤，制备客户需要的粒度分布的各向异性的粘结钕铁硼磁粉。

根据本发明的另一方面，还提供了至少一种由各向同性钕铁硼磁粉得到上述各向异性钕铁硼磁粉的生产方法，该方法进一步包括在进行冷压步骤前在磁粉中加入一定比例的润滑剂的步骤，如加入基于磁粉重量的0.01～0.1wt％的润滑剂，该步骤的目的是在随后进行的冷压过程中磁体能顺利脱模，避免模具损伤。所述润滑剂是选自聚四氟乙烯(Teflon)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硬脂酸锂(Li-St)或硬脂酸锌(Zn-St)中的至少一种，如加入基于磁粉重量的0.01～0.1wt％的硬脂酸锌，优选0.02～0.075wt％的硬脂酸锌，并混料30分钟。