Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体及其制备方法

摘要

本发明公开了一种Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体及其制备方法，属于磁性材料及其制备领域。所述复合磁体由硬磁相Sm-Co与硬磁相Nd-Fe-B复合而成，Nd-Fe-B基微米晶粒硬磁母相与弥散在其中的Sm-Co基纳米晶粒硬磁相发生交换耦合。使得两种硬磁相很好的复合在一起，这一复合磁体比Sm-Co基永磁体具有更高的磁能积；比Nd-Fe-B基磁体具有更好的温度稳定性，从而在各个领域都能得到更好的应用。

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体及其制备方法，具体是用一种硬磁相与另一种硬磁相合成复合磁体的方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

虽然目前第三代稀土永磁体几乎达到了其理论的最大磁能积，但它并不能适用于所有的应用。因此非常希望能制备一种理想的永磁体（具有高磁化强度，高矫顽力和高居里温度）并且其成本较低。

尽管在发现了NdFeB之后作了极大的努力致力于寻找新的永磁体，但没有一种单一的化合物或合金被发现拥有所须的高性能。

Sm-Co基的磁体具有很好的温度稳定性，但其磁化强度和磁能积较低，而Nd-Fe基的磁体具有高的磁化强度和磁能积，但温度稳定性差。由于Nd-Fe基的磁体居里温度只有580K左右，使得它并不能在高温环境下得到很好的应用，且NdFeB磁体晶粒尺寸达到纳米级时，磁体取向很难解决，因此NdFeB在晶粒度为微米、亚微米时可获得良好的磁性能。

在过去的二十年中，人们一直在寻找一种“混合磁体”，它可以同时具有不同类型磁体各自的优点。但是，迄今为止却没有几个成功的案例。因为不同类型的单相磁体由于其成型的热力学和动力学条件大不相同从而具有着显著不同的加工工艺路线，高温烧结时会导致两硬磁相元素之间的扩散。因此，用传统的加工工艺很难获得这种复合磁体。

如果能寻求到一种方法使得Sm-Co基磁体和Nd-Fe基磁体两种硬磁相很好地复合在一起，发生交换耦合，就可以拥有一种同时具备高的磁化强度和磁能积以及很好的温度稳定性的新磁体，从而在各个领域都能得到更好的应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体及其制备方法，它用一种硬磁相与另一种硬磁相交换耦合合成复合磁体，得到更高矫顽力与磁能积并且综合性能更好的新磁体，同时具备高的磁化强度和磁能积以及很好的温度稳定性，从而在各个领域都能得到更好的应用。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体，所述复合磁体由硬磁相Sm-Co与硬磁相Nd-Fe-B复合而成，Nd-Fe-B基硬磁相的晶粒度为1.5-10微米，Sm-Co基硬磁相的晶粒度为10-100纳米；其中Sm-Co基纳米硬磁相含量为5wt%-70wt%，其余为Nd-Fe-B基微米硬磁相；Nd-Fe-B基微米晶粒硬磁母相与弥散在其中的Sm-Co基纳米晶粒硬磁相发生交换耦合。

本发明复合磁中Nd-Fe-B基硬磁相的晶粒度为1.5-10微米，Sm-Co基硬磁相的晶粒度为10-100纳米。

本发明硬磁相Sm-Co包括所有Sm-Co基的磁体。

本发明硬磁相Nd-Fe-B包括所有Nd-Fe-B基的磁体。

本发明同时提供了一种所述的Sm-Co基和Nd-Fe-B基复合磁体的制备方法：

用真空速凝冶炼炉冶炼得到Nd-Fe-B硬磁相速凝合金，将铸锭在600～650℃下进行均匀化热处理1-3小时；然后置于氢爆炉中氢爆，再经过气流磨磨粉，得到粒度为1.5-10微米的硬磁相粉末；另一硬磁相Sm-Co用真空中频冶炼炉冶炼成合金，用Ar气密封在球磨罐中，用表面活性剂辅助高能球磨法球磨3～6h，得到粒度为10-100纳米的硬磁相粉末；将两种硬磁相粉末均匀混合以形成复合粉体；将得到的复合粉体在磁场中压制成型，再进行等静压；在温度低于650℃、压力为0.5～4GPa下进行热压，再将所得到的磁体进行真空磁场热处理：在温度360～830℃、磁场为0.5～10T磁场环境下保温0.5～3小时。

本发明制备方法中，本发明复合磁体通过磁场热处理工艺形成磁单轴各向异性。

本发明制备方法中，Sm-Co基纳米硬磁相包围在Nd-Fe-B基微米硬磁相周围。

本发明制备方法中，表面活性剂辅助球磨法中使用的表面活性剂为油氨或油酸或油氨油酸混合物。

本发明的优点有：

（1）本发明使得Sm-Co基硬磁体和Nd-Fe基硬磁体两种硬磁相很好的复合在一起，发生交换耦合作用，这一复合磁体比单相永磁体具有更高的磁化强度和磁能积以及更好的温度稳定性，从而在各个领域都能得到更好的应用。

（2）Nd-Fe-B基硬磁相的晶粒度为1.5-10微米，可以保持好的取向度、磁性能；Sm-Co基硬磁相的晶粒度为10-100纳米，有良好的扩散效果，起到矫顽力钉扎作用，这种微米-纳米结构有利于提高磁性能。

（3）复合磁体的制备过程中采用磁场热处理工艺，增强取向作用，促进晶粒再结晶作用，提高晶粒完整性。

（4）复合磁体的制备过程中采用低温、高压的热压工艺，有效抑制晶粒长大，防止两硬磁相之间的元素扩散。

具体实施方式

实施例1

硬磁相Nd-Fe-B的成分按各元素的重量百分比为：

Nd:Fe:B:Al=32.2:66.27:1.03:0.5；

硬磁相Sm-Co的成分按各元素的重量百分比为：

Sm:Co：Cu：Fe：Zr=33:66：0.2：0.6：0.2

用真空中频冶炼炉冶炼硬磁相Nd-Fe-B合金和硬磁相Sm-Co合金，将铸锭分别在650℃和1100℃下进行均匀化真空热处理2小时，随后粗破碎，置于氢爆炉中氢爆，硬磁相Nd-Fe-B粒度球磨至3.5微米，另一硬磁相Sm-Co球磨至200纳米。

用真空中频速凝冶炼炉冶炼得到硬磁相Nd-Fe-B-Al速凝合金，然后置于氢爆炉中氢爆，使用气流磨将硬磁相Nd-Fe-B-Al粒度磨至3.5微米，用真空中频冶炼炉冶炼得到硬磁相Sm-Co-Cu-Fe-Zr合金，将铸锭在600℃下进行均匀化真空热处理2小时，并使用高能球磨机球磨至20纳米。

将3.5微米的硬磁相Nd-Fe-B-Al粉体与20纳米的硬磁相Sm-Co-Cu-Fe-Zr混合制成复合粉体。

将得到的复合粉体在磁场中压制成型，再进行等静压，然后在650℃，压力为3GPa下进行热压，再将所得到的烧结磁体进行真空磁场热处理：在温度750℃磁场1T的磁场环境下保温0.5小时。

实施例2

硬磁相Nd-Fe-B的成分按各元素的重量百分比为：

Nd:Fe:B:Al=32.2:66.27:1.03:0.5；

硬磁相Sm-Co的成分按各元素的重量百分比为：

Sm:Co=33.75:66.25；

用真空中频冶炼炉冶炼硬磁相Nd-Fe-B合金和硬磁相Sm-Co合金，将铸锭分别在600℃和1100℃下进行均匀化真空热处理2小时，随后置于氢爆炉中氢爆，硬磁相Nd-Fe-B粒度使用气流磨磨至3.5微米，另一硬磁相Sm-Co球磨至20纳米。

将纳米硬磁相粉末与微米硬磁相粉末均匀混合，混合体中纳米硬磁相粉末的含量为50wt%。

将得到的复合粉体在磁场中压制成型，再进行等静压，然后在650℃，压力为3GPa下进行热压，再将所得到的磁体进行真空磁场热处理：在温度750℃磁场1T的磁场环境下保温0.5小时。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。