一种稀土永磁合金及其制备方法

本发明属于稀土磁性材料，具体涉及一种稀土永磁合金及其制备方法。

背景技术：

1、nd-fe-b磁体具有优异的磁性能，被广泛应用于风力电机、新能源汽车、智能电子设备等领域。然而，随着社会对nd-fe-b磁体需求量的不断增加，导致了稀土元素nd、pr、dy、tb的过度使用，使得丰富而廉价的la、ce元素被大量积压，稀土资源利用失衡。因此，使用la、ce元素来制备高性能烧结磁体，对于节约生产成本和稀土资源平衡利用具有十分重要的意义。

2、从资源平衡利用和经济适用性的角度来看，用la、ce元素替代nd、pr元素已成为制造nd-fe-b磁体的优先选择，但是由于la、ce元素的内禀性能较差，大量添加la、ce元素会导致磁性能急剧下降，特别是矫顽力的严重恶化。为了提高磁体的磁性能，研究者们主要从以下两个方面进行了大量的研究工作：一是提高主相晶粒的各向异性场来提高矫顽力，如cn201210315684.5和cn201911156116.3；二是通过晶界优化来形成均匀连续的富稀土相薄层来减弱交换耦合作用，抑制磁化过程中的晶粒反转来提高矫顽力，如cn201310035673.6。现有的研究工作集中于通过改进制备方法提高主相晶粒的各向异性场和晶界优化，如上述现有技术主要以双合金法和晶界扩散法为主，但采用双合金法制备的lace基磁体中稀土元素的互扩散行为很难精确控制，在长时间的高温烧结过程中，ce等扩散速度较快的元素易形成较厚的富高丰度稀土元素壳层，具有更低的磁晶各向异性场，易成为反磁化过程中的形核位点，降低矫顽力。而晶界扩散法只适用于薄磁体，受扩散深度的影响，无法制备较厚的大块磁体。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种稀土永磁合金及其制备方法，该稀土永磁合金为单主相(nd,la,ce)-ga-cu-m-fe-b永磁合金，通过la元素取代ce元素并调节微量元素ga、cu比例来宏观调控晶间相成分，促进nd/la/ce稀土元素之间的扩散，使得大量的稀土元素聚集在晶粒边界，优化了富稀土相成分并在相邻主相晶粒之间形成均匀连续的富稀土相薄层，抑制主相晶粒之间的交换耦合作用，显著提高磁性能(剩磁、矫顽力和最大磁能积)。

2、具体地，本发明提供以下技术方案：

3、一种稀土永磁合金，所述稀土永磁合金具有式ndx(laace1-a)yfe100-x-y-w-t-e-zgatcuemzbw表示的组成，式中：

4、m为al、nb、ti、co、zr中的一种或者几种；

5、x、y、t、e、z、w为各元素的重量百分比含量(wt.％)，其范围是16.0≤x≤33.0，1.0≤y≤12.0，0.3≤t≤1.0，0.3≤e≤1.0，0.1≤z≤1.0，0.8≤w≤1.0；

6、a为la在la和ce整体中的重量百分比含量，其范围是0.05≤a≤0.20。

7、作为优选，28.0≤x+y≤34.0。

8、作为优选，y/(x+y)＝5.0～40.0wt.％。

9、本发明发现，控制稀土总量为28.0～34.0wt.％，la和ce总量占稀土总量的5.0～40.0wt.％，剩磁、矫顽力和最大磁能积都得到了进一步提高。

10、作为优选，m为质量比为0.1～0.6:0.12的co和zr。

11、本发明还提供一种稀土永磁合金的制备方法，包括以下步骤：

12、通过气流磨的方式获得稀土永磁合金磁粉；所述稀土永磁合金磁粉具有式ndx(laace1-a)yfe100-x-y-w-t-e-zgatcuemzbw表示的组成，式中：

13、m为al、nb、ti、co、zr中的一种或者几种；

14、x、y、t、e、z、w为各元素的重量百分比含量(wt.％)，其范围是16.0≤x≤33.0，1.0≤y≤12.0，0.3≤t≤1.0，0.3≤e≤1.0，0.1≤z≤1.0，0.8≤w≤1.0；a为la在la和ce整体中的重量百分比含量，其范围是0.05≤a≤0.20；

15、将所述稀土永磁合金磁粉依次进行磁场取向成型、冷等静压、真空烧结和二级回火热处理，得到稀土永磁合金。

16、作为优选，28.0≤x+y≤34.0；

17、和/或，y/(x+y)＝5.0～40.0wt.％；

18、和/或，m为质量比为0.2～0.5:0.12的co和zr。

19、作为优选，所述稀土永磁合金磁粉的制备方法具体如下：

20、(1)按照所述稀土永磁合金磁粉中各元素的比例配料；

21、(2)将配好的含各元素的原料混合并进行熔炼，再制得速凝片；

22、(3)将所述速凝片进行破氢处理，脱氢后得到粗磁粉；

23、(4)将所述粗磁粉与第一润滑剂、第一防氧化剂混合均匀，进行气流磨得到稀土永磁合金磁粉，所述稀土永磁合金磁粉的平均粒径为2.5～3.0μm。

24、进一步优选的，所述速凝片的厚度为200～350μm；

25、和/或，以所述粗磁粉的重量计，所述第一润滑剂的用量为0.01～3％，所述第一防氧化剂的用量为0.01～3％。

26、作为优选，将所述稀土永磁合金磁粉依次进行磁场取向成型、冷等静压具体为：

27、先将所述稀土永磁合金磁粉与第二润滑剂、第二防氧化剂混合均匀，然后于惰性气氛保护下在磁场强度为1.5～1.8t的磁场中取向压型，得到粗胚；

28、将所述粗胚真空封装后进行冷等静压，冷等静压的压力为210～230mpa，保压时间为120～240s。

29、进一步优选的，以所述粗磁粉的重量计，所述第二润滑剂的用量为0.01～3％，所述第二防氧化剂的用量为0.01～3％。

30、作为优选，所述真空烧结的烧结温度为1040～1080℃，保温时间为3～5h。

31、作为优选，所述二级回火热处理具体为：首先在800～900℃下进行3～5h的热处理，然后在400～500℃下进行3～5h的热处理。

32、本发明对任一所述润滑剂、任一所述防氧化剂为无特殊限制，采用本领域常规的润滑剂、防氧化剂即可。

33、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

34、本发明提供的稀土永磁合金，通过引入la元素并调节ga、cu比例来宏观调控晶间相成分，促进nd/la/ce稀土元素之间扩散，使得大量的稀土元素聚集在晶粒边界，优化了富稀土相成分并在相邻主相晶粒之间形成均匀连续的富稀土相薄层，抑制主相晶粒之间的交换耦合作用，显著提高磁性能；

35、现有高丰度稀土永磁材料主要以含ce磁体为主，la元素由于内禀磁性能较差而应用较少。本发明提供的稀土永磁合金，在含ce磁体中引入la元素，得到的磁体与未添加la元素制得的磁体相比，剩磁、矫顽力和最大磁能积都有了大幅度提高，实现了la元素的高效利用，对促进稀土资源的平衡利用，降低生产成本具有重要意义。

技术特征：

1.一种稀土永磁合金，其特征在于，所述稀土永磁合金具有式ndx(laace1-a)yfe100-x-y-w-t-e-zgatcuemzbw表示的组成，式中：

2.根据权利要求1所述的稀土永磁合金，其特征在于，28.0≤x+y≤34.0。

3.根据权利要求1或2所述的稀土永磁合金，其特征在于，y/(x+y)＝5.0～40.0wt.％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的稀土永磁合金，其特征在于，m为质量比为0.1～0.6:0.12的co和zr。

5.一种稀土永磁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的稀土永磁合金，其特征在于，28.0≤x+y≤34.0；

7.根据权利要求5或6所述的稀土永磁合金，其特征在于，所述稀土永磁合金磁粉的制备方法具体如下：

8.根据权利要求5-7任一项所述的稀土永磁合金，其特征在于，将所述稀土永磁合金磁粉依次进行磁场取向成型、冷等静压具体为：

9.根据权利要求5-8任一项所述的稀土永磁合金，其特征在于，所述真空烧结的烧结温度为1040～1080℃，保温时间为3～5h。

10.根据权利要求5-9任一项所述的稀土永磁合金，其特征在于，所述二级回火热处理具体为：首先在800～900℃下进行3～5h的热处理，然后在400～500℃下进行3～5h的热处理。

技术总结
本发明属于稀土磁性材料技术领域，具体涉及一种稀土永磁合金及其制备方法，具有式Nd<subgt;x</subgt;(La<subgt;a</subgt;Ce<subgt;1‑a</subgt;)<subgt;y</subgt;Fe<subgt;100‑x‑y‑w‑t‑e‑z</subgt;Ga<subgt;t</subgt;Cu<subgt;e</subgt;M<subgt;z</subgt;B<subgt;w</subgt;表示的组成，式中M为Al、Nb、Ti、Co、Zr中的一种或者几种；16.0≤x≤33.0，0.05≤a≤0.20，1.0≤y≤12.0，0.3≤t≤1.0，0.3≤e≤1.0，0.1≤z≤1.0，0.8≤w≤1.0。该稀土永磁合金通过引入La元素并调节Ga、Cu比例来宏观调控晶间相成分，促进稀土元素之间扩散，使得大量稀土元素聚集在晶粒边界，有利于在相邻主相晶粒之间形成均匀连续的富稀土相薄层，抑制主相晶粒之间的交换耦合作用，显著提高磁性能。

技术研发人员：岳明,秦渊,刘卫强
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15