[发明专利]R-T-B-M-A系稀土类永磁体以及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2010年04月02日、发明名称为“R-T-B-M-A系稀土类永磁体以及其制造方法”的申请号为201010142507.2专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及永磁材料领域。具体而讲，其为稀土类永磁材料以及其制造方法，涉及不降低磁体的剩磁密度Br而大大提高烧结体的矫顽力的高性能稀土类永磁材料以及其制造方法。

背景技术

伴随新能源产业的发展与技术的进步，高性能的R-T-B系稀土类永磁体（R为稀土类元素中的至少一种，T为过渡性金属元素中的至少一种，B为硼）的应用领域在世界性地扩大。从现有的电子通信设备领域的硬盘驱动器的音圈马达（VCM）、CD/DVD的拾音器、移动电话、如核磁共振成像装置（MRI）这样的医疗设备向更高效、节能的机电领域的风力发电机、空调和冰箱的压缩机电机、混合动力车（HybridCar）电动机和发电机等新能源领域发展。因此，对于高性能R-T-B系永磁材料的需求量不断扩大，尤其对即使在使用温度高的情况下剩磁密度也高且矫顽力也高的稀土类永磁材料的要求正在提高。

R-T-B系永磁材料的磁特性的主要技术指标是剩磁密度与矫顽力。剩磁密度主要由以下因素决定，1.正向畴体积分数，2.主相（R₂T₁₄B）或磁性相的体积分数，3.磁晶粒的取向度，4.烧结磁体的实际密度与理论密度的比值等。

由下式表示剩磁密度Br。

Ｂｒ＝Ａ（1－β）（ｄ／ｄ₀）ｃｏｓθ.Ｊｓ

其中，A：正向畴体积分数，1－β：主相的体积分数，d：烧结磁体的实际密度，ｄ₀：烧结磁体的理论密度，ｃｏｓθ：晶粒的取向度，Ｊｓ：R₂T₁₄B单晶体饱和磁极化强度。

另外，矫顽力主要受磁晶各向异性场（Ha）、烧结磁体的微观组织结构（例如晶粒度的尺寸、形状等）、富钕相的数量与分布以及在反向退磁场的作用下的退磁因子的影响。

由下式表示矫顽力Hcj。

Hcj=cHa-N_effMs

其中，Ha：磁晶各向异性参数，Ms：饱和磁化强度，c：微观组织结构参数，N_eff：退磁因子。

现在，不含作为重稀土类元素的Dy与Tb的R-T-B系烧结永磁材料虽然剩磁密度Br较高（通常为1.4T），但是矫顽力较低，只有960kA/m左右。因此，仅仅能够在使用温度低和稳定的环境中使用，极大地限制了永磁材料的应用领域。而且，为了提高R-T-B系烧结磁体的矫顽力扩大使用温度的范围，进行了成分调整及细化晶粒等各种改进工作。

作为现有技术的主要的改进方法，采用各向异性场更高的重稀土类元素Dy或Tb来部分取代Nd，提高矫顽力与使用温度。例如，采用5质量％的Dy来部分取代Nd的方法。这样，虽然矫顽力可以提高到1680（kA/m），但是剩磁密度Br却降低到1.28（T）。

而且，作为重稀土类的Dy及Tb因为是稀有资源所以价格高，该方法不适合于大量生产。尤其在作为新能源领域之一的1MW永磁直驱的风力发电机中，1台使用的永磁体的平均质量为1000kg以上，在成本方面形成了很大的制约因素。另外，还有通过添加多量Ga、Nb、Mo等稀有金属元素来降低晶粒度和优化晶界，从而提高矫顽力的方法，但是这种方法也致使成本提高。

在上述现有的稀土类磁体成分分配比中，没能提高到使用温度条件苛刻的（使用环境的温度高）用途，例如电动汽车电动机及混合动力汽车电动机、发电机所必需的矫顽力性能。在电动汽车或混合动力汽车的磁体温度方面，如果是电动汽车，则需要耐住150℃，如果是混合动力汽车，则需要耐住200℃，如果从磁体矫顽力方面说，则需要1680（KA/m）以上的材料，另外需要剩磁密度在1.28（T）以上。

如果将重稀土类元素Dy或Tb作为添加物而加入，则虽然可以提高矫顽力性能Hcj，但是却降低剩磁密度Br，这将造成降低电动机及发电机效率的后果。

另外，为了不降低剩磁密度，有必要添加Ga、Nb、Mo等稀有金属元素，但是由于将高价的金属元素作为添加物来多量使用，因此成本增加，要想应用于需求量大的电动汽车电动机及混合动力汽车电动机、发电机，从经济面考虑实现起来比较困难。

发明内容