[发明专利]一种高性能各向异性Sm‑Fe‑N永磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种高性能各向异性Sm-Fe-N永磁体的制备方法。

背景技术

Sm2Fe17Nx稀土永磁材料由于具有优异的内禀赋磁性能，它的饱和磁化强度达1.54T，(BH)max可达472.0kJ/m³，完全可与Nd-Fe-B相媲美；居里温度为470℃，比Nd-Fe-B永磁体高160℃；各向异性场为14T，远高于Nd-Fe-B的7T左右；并且其耐腐蚀性、热稳定性、抗氧化性也更优于Nd-Fe-B永磁材料，因此Sm2Fe17Nx稀土永磁材料具有广阔的前景。

二元Sm2Fe17化合物是易基面，各向异性场低，不能制作成为有实用意义的永磁体。1990年，Coey等利用气固相反应法研制出系列R2Fe17Nx化合物，其中Sm2Fe17Nx化合物显示出室温单轴各向异性，为钐铁氮稀土永磁材料的发展奠定了良好的基础。

目前Sm2Fe17Nx合金粉的制备方法，通常都是先通过快淬法、机械合金化法、还原扩散法、HDDR法、气雾化法等制得Sm2Fe17合金粉，而后将Sm2Fe17合金粉在500℃左右氮化处理得到Sm2Fe17Nx合金粉。Sm2Fe17Nx磁体一般采用先制备出Sm2Fe17Nx粉末然后制作成粘结磁体，粘结磁体是将磁粉与粘结剂和其它添加剂按一定比例均匀复合，然后用压制、注射、挤出和压延成型等方法制作而成。粘结磁体具有形状复杂、尺寸精度高的优点，然而由于其各向同性的特点，其磁性能较低。

专利(CN 102737801 B)和专利(CN 105355354 A)公开了一种Sm-Fe-N各向异性磁粉的制备方法，即通过快速凝固工艺得到细小Sm2Fe17柱状晶近一致取向的速凝铸片，之后通过破碎并氮化得到各向异性Sm2Fe17Nx磁粉。尽管各向异性Sm2Fe17Nx磁粉的成功制备为制备各向异性Sm2Fe17Nx磁体提供了可能，然而由于Sm2Fe17Nx化合物在600℃以上会发生不可逆分解，形成α-Fe和Sm-N化合物，这也就是目前只有Sm2Fe17Nx粘结永磁体而无Sm2Fe17Nx烧结永磁体的主要原因。如前所述粘结磁体是各向同性的，性能远低于各向异性磁体。

发明内容

本发明目的在于解决Sm2Fe17Nx化合物在600℃以上会发生不可逆分解，形成α-Fe和Sm-N化合物，无法在高于600℃的温度下烧结得到Sm2Fe17Nx各向异性永磁体的问题。

一种高性能各向异性Sm-Fe-N永磁体的制备方法，其特征在于：将各向异性Sm2Fe17Nx合金粉和少量低熔点金属/合金粉混合或者是在各向异性Sm2Fe17Nx合金粉的表面包覆一薄层低熔点金属/合金粉，之后在磁场下取向压型，而后在480—520℃左右温度下热压烧结致密化，得到高性能各向异性Sm-Fe-N永磁体；该低熔点金属/合金成份由R-M,R-N,R-(M,N)或N-N组成，R为La,Ce,Pr,Nd,Gd,Tb,Dy,Ho中的一种及以上，M为Fe,Co,Ni中的一种及以上，N为Cu,Al,Ga,Zn,Sn,Ag中的一种及以上；低熔点金属/合金熔点范围300－450℃，在烧结温度下熔化为液态，实现液相烧结；

具体工艺步骤为：

1)将各向异性Sm2Fe17Nx合金粉和少量低熔点金属/合金粉混合或者是在各向异性Sm2Fe17Nx合金粉的表面包覆一薄层低熔点金属/合金膜；

2)经过混合或表面包覆处理的Sm2Fe17Nx粉末在1.8－2.5T的磁场下取向压型；

3)低温热压烧结致密化，得到高性能各向异性Sm-Fe-N永磁体。

工艺步骤1)中，在各向异性Sm2Fe17Nx合金粉中添加3－8％重量分数的低熔点金属/合金粉或者在各向异性Sm2Fe17Nx合金粉的表面包覆一层厚度为10－100nm的低熔点金属/合金膜。

工艺步骤3)中，热压烧结的压力为10-200MPa，时间0.5－2h。