稀土永磁体及其制备方法与流程

本发明涉及稀土永磁材料，具体而言，涉及一种稀土永磁体及其制备方法。

背景技术：

1、钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，具有高磁能积(bh)max和高矫顽力hcj的特点，且不含战略金属co，因而自发现后便迅速替代第二代smco系稀土永磁材料成为计算机、信息、通讯、家电、交通运输、办公自动化等现代科学技术领域的关键材料之一。在高性能应用领域中，与第二代smco系磁体相比，钕铁硼系磁体具有较大的性能和成本优势，因此得到了广泛的应用。但在低性能领域，与永磁铁氧体相比，钕铁硼的成本仍然很高，限制了其在低性能领域的大量推广应用。随着全球稀土永磁体产量的不断增加，使金属钕的使用量大幅增加，同时金属钕的价格波动较大，给磁性材料剩磁企业及用户造成了很大压力。因此，很多学者和企业纷纷投入精力研制低钕、无重稀土永磁体，以期降低金属钕用量，同时降低材料成本。

2、目前研究人员针对储量丰富且价格低廉的高丰度稀土la、ce、y等部分替代金属钕方面开展了大量工作，例如专利cn104103393a、cn102436892a、cn110218931a等分别提出了高丰度稀土替代prnd的方法。其中专利cn104103393a采用其它稀土元素替代较多的nd，虽然nd含量降低，但为了提升矫顽力，又使用了较多的dy、tb等重稀土元素来保证高温性能，综合成本较高。专利cn102436892a采用ce替代prnd，ce对prnd的替代量最高到20％，成本下降有限，且常温矫顽力只达到10koe以上，不能保证在高于80℃的温度下使用。专利cn110218931a采用高丰度稀土完全替代prnd，制备出纯高丰度稀土钕铁硼磁体，大幅降低了材料成本，但磁体矫顽力仅有5koe左右，只可在箱包扣、玩具等低端领域替代永磁铁氧体，不具备高温使用特性。由此可见，现有技术中以高丰度稀土la、ce、y等部分替代金属钕，由于la2fe14b/ce2f14b的磁矩js和各项异性场ha远低于nd2fe14b，因此随着高丰度稀土替代量的增加，稀土永磁体的矫顽力会出现明显下降，并且矫顽力的大幅下降会使得磁体的高温温度系数下降，导致永磁体的高温磁性能较低，限制了永磁体在高温下的使用。而通常提升稀土永磁体高温温度系数和磁性能的主要途径使在合金制备环节添加dy、tb等重稀土元素，然而，dy、tb等重稀土元素的引入会造成产品成本大幅上升，使产品失去竞争力。

3、因此如何在不添加重稀土，且少加镨钕。从而降低稀土永磁体成本的情况下，提升烧结钕铁硼永磁体的高温特性，使其在高温下得到应用，将变得非常有意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种稀土永磁体及其制备方法，以解决现有技术中稀土永磁体低成本和优秀的高温磁性能难以兼顾的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种稀土永磁体的制备方法，其制备方法包括以下步骤：按合金的成分进行配料；采用粉末冶金工艺将配料后的合金进行铸片，形成铸片前驱体；依次对铸片前驱体进行氢破碎处理和气流磨，制成粉末；将粉末混合搅拌后，在磁场中取向成型和等静压处理，得到预成型体；对预成型体依次进行烧结、回火处理，得到稀土永磁体；其中，合金的成分按重量比为(pr0.25nd0.75)a(lre)btmcfe(100％-a-b-c-d)bd，其中lre为稀土元素gd、y、la、ce中的至少两种，且lre必含gd，tm为al、cu、co、ga、nb、zr、ti中的一种或多种，其中3％≤a≤10％，23％≤b≤30％，0.5％≤c≤6％，0.9％≤d≤1％。

3、进一步地，lre必含有gd和ce，优选tm为co、cu、al、zr、b的组合。

4、进一步地，lre为gd和ce的组合，且二者重量比为(17～19):10；或者，lre为gd、ce和y的组合，且三者重量比为(9～16.2):10:(1～5)。

5、进一步地，合金的成分按重量比，3％≤a≤6％，23％≤b≤30％，0.5％≤c≤6％，0.9％≤d≤1％；优选地，合金的成分按重量比，18％≤gd≤30％；更优选地，合金的成分按重量比为：(pr0.25nd0.75)5gd11ce10y5fe66.09co0.2cu0.1al1.5zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd13.6ce10y3fe65.49co0.2cu0.1al1.5zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd16.2ce10y1fe64.89co0.2cu0.1al1.5zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd18ce10fe63.59co0.2cu0.1al2zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd18ce10fe64.09co0.2cu0.1al1.5zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd18ce10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)6gd17ce10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)4gd19ce10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)3gd20ce10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)10gd13ce10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd11ce10y5fe64.29co0.4cu0.2al3zr0.15b0.96；或者，(pr0.25nd0.75)5gd18la10fe64.59co0.2cu0.1al1zr0.15b0.96。

6、进一步地，铸片前驱体粉末的平均粒度为2.5～4μm。

7、进一步地，烧结处理过程中，烧结温度为1000～1060℃，真空度低于10-2pa，烧结时间为2～8h。

8、进一步地，回火处理包括依次进行的一段回火处理及二段回火处理；优选地，第一段回火温度为850～950℃，回火时间为1～3h；第二段的回火温度为480～600℃，回火时间为3～6h。

9、进一步地，铸片步骤中，采用真空氩气熔炼，熔炼浇注温度为1450～1520℃，控制铸片前驱体的厚度为0.2～0.4mm。

10、进一步地，取向成型过程在充有惰性气体的手套箱中进行，优选手套箱中氧含量低于100ppm；磁场的中心磁场强度大于1.4t；等静压处理过程中，压力为180～200mpa。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种稀土永磁体，其由上述的制备方法制备得到。

12、应用本发明的技术方案，利用添加部分特定的价格低廉的稀土元素替代了烧结钕铁硼中的60～90％的钕达到以下效果：其一，通过形成高居里温度的稀土永磁相(re-fe-b)，提升了永磁体的温度系数和耐温特性，从而提高永磁体的使用温度；特别是本发明的lre为稀土元素gd、y、la、ce中的至少两种，且lre必含gd，tm为al、cu、co、ga、nb、zr、ti中的一种或多种，特定类型的稀土元素和tm元素相互配合，出于预料地克服了常规高丰度稀土la、ce、y代替金属钕容易导致的缺陷，在耐温特性方面取得了长足的进步；与此同时，本发明通过添加资源丰富、价格低廉的稀土金属替代镨钕金属，亦大幅降低了产品的制造成本。因此，本发明有效解决了稀土永磁体低成本和优秀的高温磁性能难以兼顾的问题。除此之外，如前文所述，本发明制备的稀土永磁体高温特性良好，但常温磁性能低于常规烧结钕铁硼的低钕磁体，这也弥补了永磁铁氧体与烧结钕铁硼之间的性能空白，在低性能领域(hcj+bh＜56)具有很强的市场竞争力。