[发明专利]一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法，所述永磁材料由多壳层‑核壳结构的主相晶粒和富稀土晶界相组成，通过在贫稀土合金粉末(MM_aR_100‑a)_b(Fe，TM)_{100‑a‑b‑c}B_c中添加亚微米级的富稀土合金粉末R’_x(Fe，TM)_100‑x‑yB_y，经过取向压型和烧结过程，在主相晶粒周围形成第一硬磁壳层，经过一次扩散回火处理后，第一硬磁壳层周围形成磁晶各向异性场更高的外部硬磁壳层，再经多次扩散工艺后能够得到多壳层‑核壳结构的混合稀土永磁材料。本发明中所述多壳层‑核壳结构可以同时提高反向畴的形核场和钉扎场，因此可以提高磁体的矫顽力，另外本发明直接使用混合稀土作为原材料制备磁体，可以促进稀土资源的平衡使用并减少分离稀土带来的环境污染。

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料领域。更具体地说，本发明涉及一种高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，具有优异的综合磁性能，广泛应用于电动汽车、医疗器械、风力发电、航空航天、船舶等许多领域。随着新能源汽车、智能设备和工业机器人领域的蓬勃发展，钕铁硼永磁材料的需求量和产量逐年增长。根据工信部统计数据，2018年我国烧结钕铁硼毛坯产量约15.5万吨，同比增长5％。长期以来钕铁硼永磁材料大量使用稀土中的Nd、Pr元素，而丰度更高价格低廉的混合稀土(MM)使用量却很少。利用混合稀土进行永磁材料的制备，一方面是可以省去各个稀土元素的分离萃取环节，大幅降低成本；另一方面，利用不同稀土元素之间的协同作用，相比于直接添加La、Ce稀土元素，永磁材料的综合性能更加优异。因此用混合稀土制备永磁材料，不仅可以大大降低永磁材料的生产成本，而且可以减少稀土分离环节对环境的污染。

不同稀土元素在形成2:14:1主相时具有不同的内禀磁性，相较于Pr和Nd，MM₂Fe₁₄B的饱和磁极化强度Js和磁晶各向异性场HA都要低一些，因此MM的加入不可避免地会带来永磁材料性能的下降。因此，如何在降低永磁材料成本的同时，保证一定的磁性能，是目前大规模推广应用MM亟待解决的难题。从微观角度来看，永磁材料的矫顽力与微观组织结构具有很强的关联性。在永磁材料反磁化的过程中，当外加方向场达到形核场时，反向畴开始形成，随后通过不可逆畴壁位移迅速扩张，从而实现反磁化。如果通过优化微观组织结构设计，提高反向畴的形核场和增大不可逆畴壁的钉扎场，就可以有效提高材料的矫顽力。

目前，对低成本稀土永磁材料的研究多集中于通过双主相法制备高丰度Ce磁体和磁体晶界调控等方面。钢铁研究总院在国内率先开展了低成本Ce-Nd-Fe-B磁体的研究工作，其开发的双主相技术(专利授权号：CN 12800454 B)，主要工艺路线为分别制作(Ce，Re)-Fe-B速凝片和Nd-Fe-B速凝片并进行氢破和气流磨，然后进行混粉，经过压制，低温烧结和低温回火过程，获得烧结Ce-Nd-Fe-B磁体。当Ce含量不高于稀土总重量的80wt.％时，磁体的矫顽力均优于同成分的单合金法制备的磁体。专利CN103794323A中，提到将高丰度稀土(RE_100-aMM_a)-Fe-B合金和Nd-Fe-B合金混合，再混入晶界改性相，使磁性得到改善，虽然该专利通过晶界调控的方法，提高富稀土相对主相的浸润性，降低了主相晶粒间的交换耦合作用，能够一定程度的提高矫顽力，但是混合稀土的添加比例提高后，磁体性能恶化的问题并没有从根本上解决。

发明内容