一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢及其制造方法和应用

本发明属于磁性材料，特别涉及一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢及其制造方法和应用。

背景技术：

1、稀土永磁材料，尤其是稀土钕铁硼永磁材料自问世以来，因其优良的磁性能特性，广泛应用于风力发电、环保家电、工业节能电机及混合电动汽车等领域。

2、传统型稀土永磁磁钢由单组分组成，在电机高速运转的情况下，会在磁钢内部形成涡流效应，使磁钢的温度上升，造成磁钢逐渐退磁而失效，此时便需更换电机的稀土永磁磁钢，失效的稀土永磁磁钢将会被回收或淘汰。但稀土磁钢的涡流效应是由电机工作中的趋肤效应引起的，趋肤效应使稀土磁钢的两极表层比内层具有更大的反向退磁场，从而使稀土磁钢表层先升温且退磁，而稀土磁钢内层因退磁场较小，退磁效果并没有表层严重，则稀土永磁磁钢内层并未完全退磁后便被回收或淘汰，稀土资源不能得到充分利用，造成稀土资源的浪费。同时，由于钕是低丰度稀土，价格昂贵，造成稀土钕铁硼磁钢成本高，而其他伴生的高丰度稀土元素得不到充分利用，造成稀土开发利用不平衡。

3、因此，亟需提供一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢，该永磁磁钢内外退磁程度基本一致，不会出现退磁后的永磁磁钢的内层还具有较大剩磁的情况，且充分利用了高丰度稀土资源、降低了低丰度稀土资源的使用量，可促进稀土资源的平衡利用，降低磁钢成本。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。本发明提供一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢，该永磁磁钢内外退磁程度基本一致，不会出现退磁后的永磁磁钢的内层还具有较大剩磁的情况，充分利用了高丰度稀土资源、降低了低丰度稀土资源的使用量，可促进稀土资源的平衡利用，且降低磁钢成本。

2、本发明的发明构思：本发明的永磁磁钢包括稀土钕铁硼材料和铈铁硼材料；稀土钕铁硼材料的的含量浓度按一定梯度规则由中间层向复合型永磁磁钢的两极逐渐增多，铈铁硼材料的含量浓度按一定梯度规则由中间层向所述复合型永磁磁钢的两极逐渐减小；制备得到复合型永磁磁钢的两极方向外层稀土钕铁硼含量较高，内层铈铁硼含量较高的永磁磁钢，外层的磁性优于内层的磁性，因稀土磁钢外层的退磁速度比磁钢内层的退磁速度更快，可使得退磁后的永磁磁钢内外层退磁程度基本一致，不会出现退磁后的永磁磁钢的内层还具有较大剩磁的情况。另外，由于钕是低丰度稀土，价格昂贵，铈是高丰度稀土，价格较低，通过稀土钕铁硼材料和铈铁硼材料按含量浓度渐变的方法均匀混合来替换传统的单组分的稀土永磁磁钢，可充分利用高丰度稀土资源，降低低丰度稀土资源的使用量，促进稀土资源的平衡利用，且可降低磁钢成本。

3、因此，本发明的第一方面提供一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢。

4、具体的，一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢，包括稀土钕铁硼材料和铈铁硼材料；

5、所述稀土钕铁硼材料的含量浓度按一定梯度规则由中间层向所述复合型永磁磁钢的两极逐渐增多；

6、所述铈铁硼材料的含量浓度按一定梯度规则由中间层向所述复合型永磁磁钢的两极逐渐减小。

7、优选的，所述稀土钕铁硼材料包括nd13.21fe80.99b5.8。

8、优选的，所述铈铁硼材料包括ce19fe75b6。

9、优选的，所述稀土钕铁硼材料和铈铁硼材料还分别独立的包括添加剂和抗氧化剂。

10、优选的，所述稀土钕铁硼材料中添加剂的含量占所述稀土钕铁硼材料重量的0.4-0.6％。

11、进一步优选的，所述稀土钕铁硼材料中添加剂的含量占所述稀土钕铁硼材料重量的0.5％。

12、优选的，所述铈铁硼材料中添加剂的含量占所述铈铁硼材料重量的0.4-0.6％。

13、进一步优选的，所述铈铁硼材料中添加剂的含量占所述铈铁硼材料重量的0.5％。

14、优选的，所述添加剂为pr35tb35cu10al20。

15、优选的，所述抗氧化剂为亚磷酸脂。

16、本发明的第二方面提供一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢的制备方法。

17、具体的，一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)分别将稀土钕铁硼细粉和铈铁硼细粉放入粉筛a和粉筛b中，并将所述粉筛a和b分别交替置于模具上方、振动，所述稀土钕铁硼细粉和铈铁硼细粉落入模具中，得到混合磁粉；

19、(2)将步骤(1)所得的所述混合磁粉取向压制、等静压处理、烧结热处理，制得永磁磁钢。

20、优选的，步骤(1)中，所述稀土钕铁硼细粉和铈铁硼细粉的制备过程为，将稀土钕铁硼和铈铁硼的原料组分分别经熔炼、甩带、氢破、气流磨，制得所述稀土钕铁硼细粉和铈铁硼细粉。

21、优选的，所述稀土钕铁硼的原料组分包括nd13.21fe80.99b5.8。

22、优选的，所述铈铁硼的原料组分包括ce19fe75b6。

23、优选的，所述稀土钕铁硼和所述铈铁硼的原料组分分别在甩带炉内于1400-1500℃进行熔炼，经铜辊轮甩带后制得所述稀土钕铁硼薄片和铈铁硼薄片。

24、优选的，在熔炼时，可以加入添加剂pr35tb35cu10al20。

25、优选的，所述稀土钕铁硼薄片和所述铈铁硼薄片的厚度均为0.25-0.5mm。

26、优选的，所述氢破后分别得到稀土钕铁硼粗粉和铈铁硼粗粉；所述稀土钕铁硼粗粉和所述铈铁硼粗粉的细度均为98-102μm。

27、优选的，所述稀土钕铁硼粗粉和所述铈铁硼粗粉中分别加入抗氧化剂，气流磨，得到稀土钕铁硼细粉和铈铁硼细粉；所述稀土钕铁硼细粉和所述铈铁硼细粉的细度均为4μm。

28、优选的，所述抗氧化剂的添加量为所述稀土钕铁硼粗粉或所述铈铁硼粗粉重量的0.07-0.09％。

29、进一步优选的，所述抗氧化剂的添加量为所述稀土钕铁硼粗粉或所述铈铁硼粗粉重量的0.08％。

30、优选的，步骤(1)中，所述粉筛a的中间层无开孔，由中间层向两侧方向开孔孔径逐渐增大；所述粉筛b的两侧无开孔，由两侧向中间层方向开孔孔径逐渐增大。

31、具体的，稀土钕铁硼磁细粉和铈铁硼细粉分别放入粉筛a和粉筛b中，通过所述粉筛a和所述粉筛b交替置于模具上方，振动，在模具中获得稀土钕铁硼磁粉含量浓度由中间层向两极逐渐增多，铈铁硼含量浓度由中间层向两极逐渐减少的混合磁粉。

32、优选的，步骤(2)中，所述取向压制的磁场为1-3t，所述等静压处理的压力为220-250mpa，保压时间30-50s。

33、优选的，步骤(2)中，所述烧结热处理在真空条件下进行，所述真空条件的真空度低于3×10-3pa，所述烧结热处理的次数为三次。

34、优选的，步骤(2)中，将等静压处理得到的生坯放入烧结炉中，炉内真空度低于3×10-3pa进行烧结，所述烧结热处理的温度为1070-1080℃，所述烧结热处理的保温时间为2h，冷却至室温，获得致密烧结磁体；随后再将炉内抽至真空，炉内真空度低于3×10-3pa进行烧结，所述烧结热处理的温度为900℃，所述烧结热处理的保温时间为2h，冷却至室温；最后再将炉内抽至真空，炉内真空度低于3×10-3pa进行烧结，所述烧结热处理的温度为500℃，所述烧结热处理的保温时间为2h，冷却至室温。

35、本发明的第三方面提供一种磁粉浓度渐变的复合型永磁磁钢在风力发电、新能源汽车、家电领域中的应用。

36、相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果如下：

37、(1)本发明复合型永磁磁钢中稀土钕铁硼材料的含量浓度按一定梯度规则由中间层向复合型永磁磁钢的两极逐渐增多；铈铁硼材料的含量浓度按一定梯度规则由中间层向复合型永磁磁钢的两极逐渐减小，使得制备得到两极方向的外层稀土钕铁硼材料含量较高，内层铈铁硼材料含量较高的永磁磁钢，外层的磁性优于内层的磁性，因稀土磁钢外层的退磁速度比磁钢内层的退磁速度更快，使退磁后的永磁磁钢内外层退磁程度基本一致，不会出现退磁后的永磁磁钢的内层还具有较大剩磁的情况。

38、(2)由于钕是低丰度稀土，价格昂贵，铈是高丰度稀土，价格较低，本发明通过稀土钕铁硼材料和铈铁硼材料按含量浓度渐变的方法均匀混合来替换传统的单组分的稀土永磁磁钢，可充分利用高丰度稀土资源、降低低丰度稀土资源的使用量，促进稀土资源的平衡利用，且可降低磁钢成本。