本發明涉及一種r-t-b磁體材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、為獲得高性能的釹鐵硼磁體，通常可采取提高殼層hr(重稀土)含量等方式：例如制得磁體后增加擴散工藝，如專利申請cn202310005209.6《一種薄膜狀hre擴散源及制備方法、釹鐵硼磁體制備方法》；或者制備hre合金粉后兌粉，如專利申請cn201210230846.5《制備燒結釹鐵硼磁體的方法》。但整體而言，存在周期延長，加工成本增加，且僅可用于薄片產品，即適用性較差的缺陷。

2、因此，亟需一種簡單、可行、高效的釹鐵硼磁體制備工藝，具體為hr添加工藝。

技術實現思路

1、為解決現有技術中所存在的如上技術缺陷，本發明提供了一種r-t-b磁體材料及其制備方法和應用。該制備方法具備簡單高效、可行度高、適用性廣等優點，所制得的r-t-b磁體材料可具備高剩磁的同時，具備優異的矯頑力。

2、為實現如上目的，本發明采用了如下技術方案。

3、本發明提供了一種r-t-b磁體材料的制備方法，其包括如下步驟：

4、s1、r-t-b第一粉末經靶式氣流磨制粉，得r-t-b第二粉末；

5、其中，所述靶式氣流磨中設有靶材，所述靶材包括hr；所述hr為重稀土元素，包括dy和/或tb；

6、s2、所述r-t-b第二粉末經壓制、燒結制得所述r-t-b磁體材料。

7、本發明中，所述r-t-b磁體材料是指含r、t和b元素的釹鐵硼類磁體材料。其中，r是指稀土元素，t是指fe、co等過渡金屬元素，b是指硼。

8、本發明中，所述r-t-b第一粉末的含義為所述r-t-b磁體材料的金屬原料按配比混合后熔煉，鑄造和破碎制得的粉末，其可為含有大量具有內裂紋片狀結構的粗粉(不同于粒度均一的r-t-b第二粉末的細粉，即粒度高于r-t-b第二粉末)，本領域技術人員可知曉其具體含義。

9、本發明選用含hr的靶材作為靶式氣流磨的沖擊靶，并以此進行了制粉。經研究發現，本發明選用含hr的靶材作為沖擊靶時，可于制粉過程中同步實現粒度調控及hr的添加，燒結時即可實現hr的擴散，無需進一步采用擴散工藝或額外兌粉等方式，且相比現有技術中的hr添加工藝，本發明在粒度調控的同時以微量的添加量(不高于1wt％)即可保證后續燒結時優異的擴散性能，使所得r-t-b磁體材料具備高剩磁的同時，明顯提高其矯頑力。

10、在一些實施方案中，步驟s1中，所述靶材中，所述hr的含量為10wt％-100wt％，例如30wt％、50wt％或70wt％。

11、在一些實施方案中，步驟s1中，所述靶材中，所述hr包括dy，所述dy的含量較佳地為50-70wt％。

12、在一些實施方案中，步驟s1中，所述靶材中，所述hr包括tb，所述tb的含量較佳地為30-50wt％。

13、在一些實施方案中，步驟s1中，所述靶材中還包括fe，所述fe的含量較佳地為0-90wt％，例如30wt％、50wt％或70wt％。

14、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：30wt％dy和70wt％fe。

15、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：50wt％dy和50wt％fe。

16、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：70wt％dy和30wt％fe。

17、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：30wt％tb和70wt％fe。

18、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：50wt％tb和50wt％fe。

19、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述靶材包括：70wt％tb和30wt％fe。

20、在一些實施方案中，步驟s1中，所述制粉的壓力為500-700kpa，較佳地為600-620kpa，例如602kpa、603kpa、606kpa、608kpa、612kpa、614kpa或617kpa。

21、在一些實施方案中，步驟s1中，所述制粉在惰性氣氛下進行；所述惰性氣氛為氮氣氣氛。

22、在一些實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末包括如下組分：

23、r：28-33wt％；所述r為稀土元素，所述r包括nd和pr；

24、al：0-0.5wt％，且不為0；

25、cu：0.1-0.6wt％；

26、co：0.3-0.7wt％；

27、ga：0-0.3wt％，且不為0；

28、ti：0-0.4wt％，且不為0；

29、b：0.95-1.2wt％；

30、fe：62-69wt％，其中wt％為各組分的質量占所述r-t-b第一粉末總質量的百分比。

31、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中r的含量為29-31wt％，例如30wt％。

32、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中nd的含量為26-28wt％，例如27wt％。

33、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中pr的含量為2-4wt％，例如3wt％。

34、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中al的含量為：0-0.1wt％，且不為0，例如0.05wt％。

35、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中cu的含量為0.1-0.3wt％，例如0.2wt％。

36、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中co的含量為0.4-0.6wt％，例如0.5wt％。

37、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中ga的含量為0.1-0.3wt％，例如0.3wt％。

38、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中ti的含量為0.1-0.3wt％，例如0.2wt％。

39、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中b的含量為0.96-1wt％，例如0.98wt％。

40、在一些優選實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末中fe的含量為66-69wt％，例如67.77wt％。

41、在一些具體實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末的組成包括3wt％pr、27wt％nd、0.05wt％al、0.2wt％cu、0.5wt％co、0.3wt％ga、0.2wt％ti、0.98wt％b和余量的fe。

42、本發明中，所述熔融的工藝可為本領域常規的工藝，例如在熔煉爐中熔煉即可。所述熔煉爐的真空度較佳地低于15pa；所述熔煉的溫度較佳地為1400-1550℃。

43、本發明中，所述鑄造的工藝可為本領域常規的工藝，例如薄帶連鑄法、鑄錠法、離心鑄造法或快淬法，較佳地為薄帶連鑄法。

44、本發明中，所述破碎的工藝可為本領域常規的工藝，例如氫破碎。所述氫破碎的壓力較佳地為0.05-0.5mpa，例如0.098mpa。所述氫破碎的脫氫溫度較佳地為350-550℃，例如550℃。所述氫破碎的脫氫時間較佳地為5-10h。所述氫破碎較佳地在邊抽真空邊升溫的條件下進行。

45、本發明中，步驟s1中，所述r-t-b第一粉末的粒度d50為3.0-10.0μm。

46、在一些實施方案中，步驟s1中，所述r-t-b第二粉末的粒度d50為3.0-4.5μm，例如3.15μm、3.55μm、4.03μm、4.15μm或4.16μm或4.43μm。

47、本發明中，步驟s2中，所述壓制的工藝可為本領域常規的工藝。

48、在一些實施方案中，步驟s2中，所述燒結為一段式燒結，所述燒結的溫度為1000-1100℃；所述燒結的時間為4-8h。

49、在一些實施方案中，步驟s2中，所述燒結采用階段式升溫：

50、第一段：溫度為150℃；時間為1-3h，例如1.5h；

51、第二段：溫度為300℃；時間為1-3h，例如1.5h；

52、第三段：溫度為550℃；時間為1-3h，例如1.5h；

53、第四段：溫度為800℃；時間為1-3h，例如1.5h。

54、第五段：溫度為1080℃；時間為1-3h，例如1.5h。

55、本發明還提供了一種r-t-b磁體材料，其由如前所述r-t-b磁體材料的制備方法制得。

56、本發明還提供了一種r-t-b磁體材料，所述r-t-b磁體材料包括主相和晶界相，所述晶界相中均勻分布有重稀土元素hr；所述hr包括dy和/或tb；所述hr在r-t-b磁體材料中的含量不高于1wt％。

57、本發明中，所述“晶界相中均勻分布有重稀土元素hr”的含義可為hr僅均勻分布于晶界相中，未在主相中，且未在r-t-b磁體材料表面形成hr富集區。

58、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料包括如下組分：

59、hr：0-1wt％，且不為0；

60、lr：28-31wt％；所述lr為輕稀土元素，所述lr包括nd和pr；

61、al：0-0.5wt％，且不為0；

62、cu：0.1-0.6wt％；

63、co：0.3-0.7wt％；

64、ga：0-0.3wt％，且不為0；

65、ti：0-0.4wt％，且不為0；

66、b：0.95-1.2wt％；

67、fe：62-69wt％，其中wt％為各組分的質量占所述r-t-b磁體材料總質量的百分比。

68、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中hr的含量為0.05-1wt％，例如例如0.173wt％、0.211wt％、0.233wt％、0.241wt％、0.248wt％、0.283wt％、0.284wt％、0.373wt％、0.391wt％、0.491wt％、0.618wt％、0.627wt％或0.782wt％。

69、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中hr包括dy，dy的含量較佳地為0.2-0.8wt％，例如0.211wt％、0.233wt％、0.241wt％、0.248wt％、0.284wt％、0.373wt％、0.391wt％、0.618wt％或0.782wt％。

70、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中hr包括tb，td的含量較佳地為0.1-0.7wt％，例如0.173wt％、0.283wt％、0.491wt％或0.627wt％。

71、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中lr的含量為29-31wt％，例如29.383wt％、29.505wt％、29.607wt％、29.621wt％、29.624wt％、29.628wt％、29.630wt％、29.640wt％、29.658wt％、29.670wt％、29.693wt％或29.739wt％。

72、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中nd的含量為26-28wt％，例如26.679wt％、26.693wt％、26.712wt％、26.719wt％、26.720wt％、26.734wt％、26.736wt％、26.740wt％、26.741wt％、26.767wt％、26.778wt％、26.794wt％或26.817wt％。

73、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中pr的含量為2-4wt％，例如2.704wt％、2.812wt％、2.873wt％、2.883wt％、2.887wt％、2.892wt％、2.894wt％、2.895wt％、2.899wt％、2.909wt％、2.910wt％、2.918wt％或2.922wt％。

74、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中al的含量為：0-0.1wt％，且不為0，例如0.041wt％、0.042wt％、0.043wt％、0.044wt％、0.045wt％、0.046wt％、0.047wt％或0.048wt％。

75、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中cu的含量為0.191wt％、0.192wt％、0.193wt％、0.194wt％、0.195wt％、0.196wt％或0.197wt％。

76、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中co的含量為0.4-0.6wt％，例如0.503wt％、0.504wt％、0.505wt％、0.506wt％、0.507wt％、0.508wt％、0.510wt％、0.512wt％、0.513wt％或0.515wt％。

77、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中ga的含量為0.1-0.3wt％，例如0.289wt％、0.291wt％、0.292wt％、0.293wt％、0.294wt％、0.295wt％、0.296wt％或0.297wt％。

78、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中ti的含量為0-0.3wt％，且不為0，例如0.202wt％、0.203wt％、0.204wt％、0.205wt％、0.206wt％、0.208wt％、0.209wt％、0.211wt％或0.213wt％。

79、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中b的含量為0.96-1wt％，例如0.972wt％、0.974wt％、0.975wt％、0.976wt％、0.977wt％或0.978wt％。

80、在一些實施方案中，所述r-t-b磁體材料中fe的含量為66-69wt％，例如67.353wt％、67.529wt％、67.541wt％、67.658wt％、67.734wt％、67.796wt％、67.824wt％、67.898wt％、67.924wt％、67.934wt％、67.945wt％、67.987wt％或68.000wt％。

81、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.241wt％dy、2.910wt％pr、26.720wt％nd、0.048wt％al、0.192wt％cu、0.507wt％co、0.296wt％ga、0.211wt％ti、0.977wt％b和余量的fe。

82、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.373wt％dy、2.892wt％pr、26.778wt％nd、0.047wt％al、0.194wt％cu、0.503wt％co、0.296wt％ga、0.208wt％ti、0.975wt％b和余量的fe。

83、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.618wt％dy、2.894wt％pr、26.736wt％nd、0.048wt％al、0.196wt％cu、0.505wt％co、0.293wt％ga、0.203wt％ti、0.978wt％b和余量的fe。

84、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.782wt％dy、2.873wt％pr、26.767wt％nd、0.046wt％al、0.196wt％cu、0.506wt％co、0.294wt％ga、0.209wt％ti、0.974wt％b和余量的fe。

85、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.173wt％tb、2.918wt％pr、26.740wt％nd、0.048wt％al、0.195wt％cu、0.505wt％co、0.296wt％ga、0.202wt％ti、0.978wt％b和余量的fe。

86、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.283wt％tb、2.899wt％pr、26.794wt％nd、0.046wt％al、0.197wt％cu、0.508wt％co、0.297wt％ga、0.204wt％ti、0.976wt％b和余量的fe。

87、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.491wt％tb、2.909wt％pr、26.719wt％nd、0.045wt％al、0.193wt％cu、0.512wt％co、0.292wt％ga、0.206wt％ti、0.975wt％b和余量的fe。

88、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.627wt％tb、2.887wt％pr、26.734wt％nd、0.043wt％al、0.194wt％cu、0.503wt％co、0.294wt％ga、0.205wt％ti、0.972wt％b和余量的fe。

89、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.248wt％dy、2.895wt％pr、26.712wt％nd、0.046wt％al、0.193wt％cu、0.504wt％co、0.291wt％ga、0.203wt％ti、0.974wt％b和余量的fe。

90、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.233wt％dy、2.883wt％pr、26.741wt％nd、0.044wt％al、0.192wt％cu、0.510wt％co、0.295wt％ga、0.206wt％ti、0.972wt％b和余量的fe。

91、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.211wt％dy、2.922wt％pr、26.817wt％nd、0.048wt％al、0.196wt％cu、0.504wt％co、0.297wt％ga、0.203wt％ti、0.978wt％b和余量的fe。

92、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.284wt％dy、2.812wt％pr、26.693wt％nd、0.042wt％al、0.191wt％cu、0.513wt％co、0.291wt％ga、0.209wt％ti、0.978wt％b和余量的fe。

93、在一些具體實施方案中，所述r-t-b磁體材料的組成包括0.391wt％dy、2.704wt％pr、26.679wt％nd、0.041wt％al、0.191wt％cu、0.515wt％co、0.289wt％ga、0.213wt％ti、0.977wt％b和余量的fe。

94、本發明還提供了一種如前所述r-t-b磁體材料在磁鋼中的應用。

95、在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

96、本發明所用試劑和原料均市售可得。

97、本發明的積極進步效果在于：

98、本發明的制備方法，在靶式氣流磨制粉的基礎上選擇了含hr的靶材，使制粉過程中同步實現了粒度調控及微量hr的添加，燒結時即完成殼層hr的擴散，無需進一步采用擴散工藝或額外兌粉等工藝，所得r-t-b磁體材料具備高剩磁的同時，具備優異的矯頑力；且整個制備方法具備簡單高效、可行度高、適用性廣、成本低等優點。