CN106782970B - 一种铁钴基低温度系数永磁材料 - Google Patents
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Abstract
一种铁钴基低温度系数永磁材料,属于永磁材料技术领域。成分按重量百分比为:Co:5~38,B:0.9~1.2,LRE:10~32,HRE:0~22,Al:0~1,Cu:0~0.8,SM:0~0.8及O:0.01~0.3,余量为Fe。优点在于,得到的永磁材料在呈现较高的室温综合磁性能的同时,还具有较低的剩磁温度系数及矫顽力温度系数,并表现出极好的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于永磁材料技术领域,特别是提供了一种铁钴基低温度系数永磁材料,适用于既要求有高磁性能,又要求有良好温度稳定性的永磁材料领域。
背景技术
稀土永磁材料具有高磁能积、高矫顽力的性能优势,已广泛应用与国民经济的各个领域。其中,钕铁硼稀土永磁材料最大磁能积已经可以达到54MGOe以上,是当之无愧的磁王。但其居里温度却比较低,一般不超过360℃,温度稳定性相对较差(剩磁温度系数在-0.09~-0.12%/℃之间),且较易氧化、易腐蚀。而钐钴稀土永磁材料虽然温度稳定性、耐腐蚀性均较好,但由于磁能积只有30MGOe左右,且易碎难加工,在市场中的应用受到很大局限。
目前市场上,提高钕铁硼磁体使用温度的典型方法是通过添加重稀土镝或铽,大幅提高磁体的矫顽力,从而使磁体在较高的使用温度下,仍能保持足够强的抗退磁性。这种高矫顽力磁体的温度稳定性虽然得到了一定改善,但由于居里温度并无显著提高,随温度的上升磁性能下降还是比较快的,温度稳定性远远比钐钴磁体差。
为提高钐钴永磁材料的强韧性,有文献提出了将体积百分比含量为10-20%的增强纤维加入到钐钴磁体中,从而提高钐钴磁体的强韧性等力学性能[“一种高性能钐钴永磁材料及其制备方法”,申请号:201510845448.8,申请人:宁波科星材料科技有限公司]。该技术虽然可以改善钐钴磁体的力学性能,但却不利于提高磁体的磁能积。
如何获得既具有较高的磁能积,又兼备良好的温度稳定性、耐腐蚀性、可加工性,一直是磁性材料工作者共同面临的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁钴基低温度系数永磁材料,既具有较高的磁能积,又兼备良好的温度稳定性、耐腐蚀性、可加工性的永磁材料,满足特殊应用需求,填补钕铁硼永磁与钐钴永磁的市场空隙。
本发明所述永磁材料是以铁、钴为基础的稀土永磁材料,该材料在呈现较高的室温综合磁性能的同时,还具有较好的剩磁温度系数及矫顽力温度系数,并表现出极好的耐腐蚀性能。成分按重量百分比为:Co:5~38,B:0.9~1.2,LRE:10~32,HRE:0~22,Al:0~1,Cu:0~0.8,SM:0~0.8及O:0.01~0.3,余量为Fe。
其中,LRE是轻稀土Pr或Nd或二者组合,HRE是重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种组合,SM是选择性微量添加的金属Cr、Nb、Zr、Ga中的一种或多种组合。
所述永磁材料的微观组织主要由RE:(Fe,Co):B=2:14:1结构的主相晶粒及随机分布的晶界相组成,其中主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高;主相中的钴含量比晶界相中的钴含量低;主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低;氧则主要存在于晶界相中。
本发明所述的新型铁钴基低温度系数永磁材料,其性能特征包括较高的居里温度:360~550℃,优异的温度稳定性(剩磁温度系数:20-100℃为-0.09~-0.001%/℃;内禀矫顽力温度系数:20-100℃为-0.55~-0.35%/℃)及良好的耐腐蚀性(120℃,2atm,100%RH测试环境下144小时的失重小于1mg/cm2),材料密度为7.6~7.8g/cm3,主相晶粒平均尺寸为2-10微米
本发明的原理为:结合钕铁硼(铁基)永磁材料的高剩磁及钐钴(钴基)永磁材料的高居里温度的优点,制备出兼具二者优势的铁钴基永磁材料,通过添加重稀土与微量元素,对材料的磁矩与微观结构进行有效调控,获得磁性能、热稳定性、力学性能、耐腐蚀性能均得以优化的综合性能优异的低温度系数永磁材料。
附图说明
图1为典型的铁钴基低温度系数永磁材料的不同温度下的退磁曲线图。
图2为SEM微区形貌图。
图3为SEM微区能谱成分分析图。
图4为典型的铁钴基低温度系数永磁材料的居里温度测试结果图。
具体实施方式
本发明所述的铁钴基低温度系数永磁材料具体实施例说明如下:
表1列出了铁钴基低温度系数永磁材料实施例的化学成分
成分表中没有列出氧的含量,但在实施例中,氧含量是根据工艺要求进行有效控制的,控制比例在100-3000ppm。
实施例中,未列出Tb、Nb、Cr等元素,但这并不影响这些元素在本发明中的使用及其效果。
表2列出了铁钴基低温度系数永磁材料实施例的典型磁性能
成分为实施例1~实施例5的铁钴基永磁材料,其剩磁的温度系数(0~100℃)都明显低于传统的钕铁硼永磁材料,呈现出极好的低温度系数特征(优于-0.09%/℃)。对于实施例5,剩磁温度系数甚至优于普通钐钴永磁材料。在所有实施例中,新型铁钴基永磁体的磁能积都超过了钐钴磁体。
图1给出了实施例5磁体在不同温度下测量的退磁曲线。可以看出不仅剩磁随温度变化很小,其内禀矫顽力的温度系数也只有-0.41%/℃。铁钴基低温度系数永磁材料具有极好的热稳定性,虽然室温时的Hcj只有26.71kOe,但在180℃时B-H曲线在第二象限仍接近直线。
图2是铁钴基低温度系数永磁材料的SEM图像,其中黑色区域为2:14:1结构的主相,成分相对固定;白色区域为富稀土晶界相,不同晶界相成分略有差异。沿图中白色虚线(横跨3个晶界相区域)进行微区能谱线扫描,进行成分分析,结果如图3。分析结果表明,在晶界相区域,铁含量、镝含量都明显降低,与之对应的是钴含量、钕含量、镨含量则有明显上升。进一步分析表明,铁钴基低温度系数永磁材料的主相平均晶粒尺寸在2-10微米之间,同时内部存在着平均尺寸在1-5微米的晶界相。
图4是利用差示扫描量热仪测量典型铁钴基永磁材料居里温度的结果,其中实线为样品表观相对质量(在有磁相互作用环境下测量的相对质量)随温度变化曲线,点线为样品表观相对质量的变化率的温度曲线。后者峰值出现的温度对应的就是材料磁性能变化最快的温度,即居里温度。新型铁钴基低温度系数永磁材料的居里温度随成分的不同,可以在360~550℃间变化。
铁钴基低温度系数永磁材料结构比较紧密,具有较大的密度(实施例的磁体密度一般为7.6-7.75g/cm3)及较好的耐湿热、耐腐蚀性能。典型的铁钴基低温度系数永磁材料的PCT标准试验144小时失重值为0.85mg/cm2。
Claims (2)
1.一种铁钴基低温度系数永磁材料,其特征在于:成分按重量百分比为:Co:5~38,B:0.9~1.2,LRE:10~32,HRE:0~22,Al:0~1,Cu:0.1~0.8,SM:0~0.8及O:0.01~0.3,余量为Fe;
其中,LRE是轻稀土Pr或Nd或二者组合,HRE是重稀土Gd、Tb、Dy、Ho中的一种或多种组合,SM是选择性微量添加的金属Cr、Nb、Zr、Ga中的一种或多种组合;
所述的永磁材料的微观组织主要由RE:(Fe,Co):B=2:14:1结构的主相晶粒,其中,主相中的铁含量比晶界相中的铁含量高;主相中的钴含量比晶界相中的钴含量低;主相中的轻稀土总含量比晶界相中的轻稀土总含量低;氧则主要存在于晶界相中;
所述永磁材料的剩磁温度系数:20-100℃为-0.09~-0.001%/℃;
所述永磁材料的内禀矫顽力温度系数:20-100℃为-0.55~-0.35%/℃;
所述永磁材料的主相晶粒平均尺寸为2-10微米,材料密度为7.6-7.8g/cm3。
2.根据权利1所述的铁钴基低温度系数永磁材料,其特征在于:所述永磁材料的居里温度为360~550℃。
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低温度系数的Nd-Fe-B永磁合金;李卫;《中国稀土学报》;19870331;第5卷(第1期);文章第39页第1段至第41页第3段,摘要 |
合金元素Cu、Nb对烧结Nd-Fe-Co-B永磁材料力学性能影响的研究;曾振鹏;《理化检验-物理分册》;19990531;第35卷(第5期);文章第202页右栏第1段至文章第205页左栏第1段 |
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