[发明专利]Mn-Bi-Sb基磁性物质及其制造方法

说明书

本发明公开了一种Mn‑Bi‑Sb基磁性物质及其制造方法。特别地，Mn‑Bi‑Sb基磁性物质包括形成六方晶体结构的Mn和Bi，并且形成晶体结构的一部分Bi元素被Sb取代，从而改善其磁性。

技术领域

本发明涉及一种Mn-Bi-Sb基磁性物质及其制造方法。特别地，Mn-Bi-Sb基磁性物质的一部分Bi元素被Sb取代从而改善磁性。

背景技术

磁性材料是用于双向转换电能和机械能的材料，并且是广泛用于高效电动机和发电机的核心材料。

磁性材料包括软磁性材料和硬磁性材料，其因能够改变磁极方向的外部磁场的大小而异。硬磁性材料例如可以包括永磁体，该永磁体通常在所有时间都产生磁场，因为磁极通过磁化以恒定方向排列。该磁场可用于产生扭矩，而无需施加额外的能量。

永磁体的性能可以用BxH值表示，BxH值是施加到磁体的外部磁场(H)与磁体在其工作点处提供的磁场(B)的乘积，并且最大值定义为最大磁能积((BH)max)，并表示永磁体的性能指标。

近来，在交通运输和能源工业中，磁性材料已被用作辅助位置中的主要功率转换器，使得下一代工业中对高性能永磁体的需求增加。

尤其是，由于近年来取代石油能源和发展低碳排放绿色产业的重要性日益提高，对电动汽车的需求已迅速增加。因此，根据电动汽车中使用的电动机的效率更高、重量更轻、尺寸更小的趋势，对用于永磁体的磁性材料的需求不断增加。

例如，铁氧体以及Nd基磁体已被最广泛地用作磁性材料。Nd基磁体仅需要铁氧体磁体的体积的约1/8即可获得与铁氧体磁体相同的能量。因此，铁氧体基磁体用于低成本和低性能产品，而具有较高的最大磁能积的Nd基磁体用于高效率和高性能产品。

在Nd基磁体的情况下，在制造时磁体的最大磁能积达到理论值。另一方面，由于Nd基磁体的热稳定性低，因此为了在用于电动机中时提高矫顽力，Nd基磁体含有诸如Dy和Tb之类的重稀土元素。然而，在重稀土资源的情况下，存在的问题是，重稀土资源降低了Nd基磁体的剩磁(剩余磁化强度)，从而总体上降低了最大磁能积。此外，因资源的地理分布不平衡和利用不平衡分布的资源武器化，使稀土元素变得昂贵。

因此，已经对具有新组成的用于非稀土永磁体的材料进行了研究，与常规稀土磁体不同，该材料具有减少量的重稀土元素或不包含稀土元素。

在非稀土永磁体的材料中，Mn-Bi基磁体的最大磁能积大于铁氧体基磁体的最大磁能积，并且在高温下具有比Nd基磁体的矫顽力更大的矫顽力。因此，由于具有通过小型化、减轻重量和提高电动机效率来改善汽车燃料效率的优点，因此已积极地研究Mn-Bi基磁体。

Mn-Bi基磁体的理论最大磁能积((BH)max)为17.7MGOe，意味着优异的磁性，并且还具有较高的单轴晶体磁各向异性能量特性(2.2x10⁷erg/cm³(在500K下))。在高温(200℃)下，Mn-Bi基磁体的矫顽力大于Nd基磁体的矫顽力。

合成Mn-Bi基磁体的技术可以包括薄膜工艺和粉末工艺。

例如，在薄膜工艺中，在利用溅射方法沉积Mn层和Bi层之后，通过热处理生成LTP-MnBi相。因此，特性取决于基材类型而变化，并且原位热处理工艺的变量是重要的。

在粉末工艺中，利用Mn-Bi锭制造磁性薄带，然后通过热处理和粉碎工艺进行粉末形成和批量化。为了增加LTP-MnBi的含量，重要的是控制熔体纺丝工艺和热处理条件。

同时，当使用薄膜工艺制造Mn-Bi基磁体时，可以获得高的饱和磁化强度值，但是不可能以工业上可利用的批量形式制造Mn-Bi基磁体。