[发明专利]一种钕铁硼磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料技术领域，尤其涉及一种钕铁硼磁性材料及其制备方法。

背景技术

1983年，日本住友金属公司首次发明了钕铁硼永磁材料，其是当今综合磁性能最高的永磁材料，目前已广泛应用于风电发、电动机、电声、IT、医疗等行业。自问世以来，钕铁硼永磁材料由于具有高磁能积、相对低廉的价格和充足的资源储备等优点，特别是钕铁硼具有很高的性能价格比，因此成为制造效能高、体积小、质量轻的磁性功能器件的理想材料，对许多应用领域产生革命性的影响。

但由于钕铁硼永磁材料的自身特性，其电阻率ρ很低，仅为1.4～1.6μΩ·m，在永磁电机环境中受交变磁场作用，钕铁硼磁钢内部会产生涡流，导致磁钢温度上升，造成能耗损失、磁钢磁性能降低、电弧导致磁钢烧蚀等各种不良。目前现有技术中为降低磁钢的涡流损耗，一般主要是通过在磁钢表面加绝缘涂层或减小磁钢规格入手，从而减小电机运行时产生涡流造成的损害。但由于钕铁硼材料本身的电阻率低，在电机大功率、高频环境使用钕铁硼磁钢内部仍会产生较大涡流损耗；而涡流最终会以热量形式耗散掉，造成电机整体温度升高、效率降低，极端情况还会引起磁钢磁性能较大损失造成电机失效。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的钕铁硼磁磁钢内部容易产生涡流导致能耗损失、磁性能降低的技术问题。

本发明提供了一种钕铁硼磁性材料，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。

本发明还提供了所述钕铁硼磁性材料的制备方法，包括以下步骤：在密闭空间中将钕铁硼磁钢本体与非金属源接触，然后在200~600℃下进行热处理0.5~10h，冷却后得到所述钕铁硼磁性材料；所述非金属源在热处理条件下能释放出活性非金属原子并扩散进入钕铁硼磁钢本体中，所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。

本发明提供的钕铁硼磁性材料，通过改善钕铁硼的显微组织，提高其电阻率，从而可有效降低钕铁硼磁性材料在电机环境中产生的涡流损耗，保提高电机效率、降低电机发热。本发明提供的所述钕铁硼磁性材料的制备方法，工艺简单，易于实施。

具体实施方式

本发明提供了一种钕铁硼磁性材料，所述钕铁硼磁性材料包括钕铁硼磁钢本体和分布于钕铁硼磁钢本体晶界处的非金属原子；所述非金属原子选自C、N、B、Si、S中的一种或多种。

发明人发现，交变磁场中磁钢本体所受到涡流大小与其电阻率ρ呈反比，在其他条件不变情况下，电阻率越大、磁钢内部涡流越小。因此，本发明提供的钕铁硼磁性材料，通过改善钕铁硼的显微组织，提高其电阻率，从而可有效降低钕铁硼磁性材料在电机环境中产生的涡流损耗，提高电机效率、降低电机发热。

具体地，本发明中，所述非金属原子分布于钕铁硼磁钢本体的晶界处，从而改善钕铁硼磁钢本体的显微组织。发明人通过理论分析，认为：所述非金属原子以单质形式或与钕铁硼磁钢本体中的稀土元素以化合物形式存在。

本发明中，分布于钕铁硼磁钢本体内的非金属原子的含量无需过高，否则非金属元素与钕铁硼易形成另相导致磁性能降低，严重则导致钕铁硼主相分解丧失磁性能。优选情况下，以钕铁硼磁性材料的总质量为基准，所述非金属原子的含量为0.5wt%以下，优选为0.001-0.2wt%。本发明中，对于分布于钕铁硼磁钢本体内的非金属原子的含量的测试方法可通过EDS进行，但不局限于此。

本发明中，对于钕铁硼磁钢本体没有特殊要求，其可为现有技术中常见组成的各种钕铁硼磁钢。对于钕铁硼磁钢本体中的稀土元素，一般为Nd，也可为现有技术中公知的各种可用于完全替代或部分替代Nd的元素，例如可以为Pr、Ho、Dy、Tb、Ga，但不局限于此。作为本发明的一种优选实施方式，所述钕铁硼磁钢本体的组成通式为：Re_aFe_(100-a-b-c)B_bM_c，其中9at%≤a≤18at%，5at%≤b≤8at%，0≤c≤15 at%；RE选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Ga中的至少一种，M选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti中的至少一种。发明人发现，采用该优选组成的钕铁硼磁钢本体，最终得到的钕铁硼磁性材料的磁性能更加优异。