[发明专利]混合稀土永磁体及其制造方法

说明书

发明背景

本发明总体涉及永磁体，更特别是混合稀土永磁体及其制造方法。

稀土材料基永磁体应用于计算机、电动机、发电机、汽车、风力涡轮机、风车、实验室设备、医疗设备和其它设备和装置中。永磁体的一个实例是钕-铁-硼(Nd-Fe-B)合金基磁体。为获得具有高矫顽磁性的Nd-Fe-B基磁体，将具有高度磁晶各向异性场的重稀土元素，如铽(Tb)和镝(Dy)加入到合金中。例如，一种市售可获得的磁体材料在合金中包含重量约1.5％(wt％)的Tb和约3-5％的Dy。Tb是一种非常贵重的元素，以致于磁体中约1.5wt％的Tb需要约30％以上的磁体全部原料的成本。因此，人们期望拥有稀土永磁体，其具有降低的成本，但是具有相容性磁性，以及制备这类稀土永磁体的方法。

发明简述

根据本文公开的一个实施方案，为一种永磁体，其包含硼、钴、金属合金组分、重量约28-35％的混合稀土物质和作为余量的铁。所述金属合金组分选自铝、铜、铌、镓、钒、铬、锆及其组合。所述混合稀土物质包含轻稀土物质和重稀土物质，所述轻稀土物质包含重量至少约50％的镨和约5-50％的钕。所述重稀土物质包含镝或镝和铽的组合。所述混合稀土物质包含重量约3-45％的重稀土物质。永磁体的按单位千奥斯特(kOe)计的固有矫顽磁性和按单位兆高斯奥斯特(MGOe)计的最大能量积的总和是至少约55。

根据本文公开的另一个实施方案，为一种制备永磁体的方法，其包括将硼、钴、金属合金组分(M)、混合稀土物质和铁一起熔化，形成熔化的合金，并用该熔化的合金形成第一合金锭。所述永磁体包含重量约28-35％的稀土物质。将所述第一合金锭压碎成为具有第一平均粒径小于约3毫米的颗粒。将颗粒研磨形成具有第二平均粒径范围为约2.5-5微米的粉末混合物。在磁场中，将该粉末混合物成形为粉末坯块。将该粉末坯块在温度为约1020-1120摄氏度下烧结约1-5小时的持续时间，形成第二铸锭。将第二铸锭在温度为约450-650摄氏度下进行老化处理约1-5小时的持续时间。

发明详述

本发明的实施方案涉及混合稀土永磁体，其包含少量铽(Tb)或甚至不包含Tb，同时具有高矫顽磁性、高最大能量积(BH_max)和/或高剩余磁化强度。本发明的实施方案还包括一种制备混合稀土永磁体的方法。

在本文整个说明书和权利要求书中所用的大概的语言，可用于修饰在不导致相关的基本函数变化下，可允许改变的任何数量的表示法。因此，用一个或多个术语例如“约”修饰的值并不限于指定的精确值。另外，当用“约第一个值-第二个值”表达时，约用于修饰两个值。在某些情况下，大概的语言可对应于测量一个或多个值的仪器的精确性。

除另有定义外，本文所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。本文所用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区别一种要素与另一种要素。并且，术语“一”不表示数量的限定，而是表示存在至少一个的相关项目。

本文所用的“矫顽磁性”是一种永磁体的性质，其代表在磁体之前已经恢复至饱和之后，用于将永磁体感应降低至零所需的去磁力的量。通常，矫顽磁性或矫顽力(Hc)越大，在高温环境下磁体的稳定性越大，磁体受外部磁场的干扰越小。磁体的“固有矫顽磁性”或固有矫顽力(Hcj)是该磁性材料固有的抵抗去磁的能力，所述去磁对应于固有感应(J)的零值。

本文所用的“最大能量积(BH_max)”是永磁体的另一种性质，其表示在永磁体中通量密度(B)和磁场强度(H)的乘积。最大能量积(BH_max)越高，表示永磁体具有的磁能密度越高。

本文所用的“剩余磁化强度(Br)”是指在介质中除去外部磁场后剩余的磁化强度。剩余磁化强度越高表示该永磁体物质具有去磁抵抗力越高。

本文所用的“稀土物质”是指元素周期表中17种化学元素的集合，包括钪、钇、第十五镧系元素及其任何组合。第十五镧系元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。本文所用的“轻稀土物质”包含钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕或其任何组合。本文所用的“重稀土物质”包含钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或其任何组合。