钕铁硼磁体及其制备方法与流程

1.本发明涉及磁性材料技术领域，具体地，涉及一种钕铁硼磁体及其制备方法。


背景技术：

2.作为一类重要的稀土功能材料，钕铁硼永磁体材料被广泛地应用于电子行业、电动汽车等诸多领域。然而，目前的钕铁硼磁体材料的综合磁性能较差，难以制备得到性能更优异的产品，无法满足社会需求。
3.例如，中国专利申请cn 106158204a公开了一种钕铁硼永磁体材料，其由如下重量百分比的组分组成：prnd 15-30％、gd 3-6％、ga 0.05-0.15％、b0.5-1.2％、co 0.6-1.2％、al 0.3-0.8％、cu 0.05-0.3％、mo 0.05-0.3％、ti 0.05-0.3％，余量为fe。该专利文献中通过上述配方的添加获得了较细的晶粒组织，低熔点金属先在晶间溶解，提高了高熔点金属在液相中的溶解性，使之在晶间区域均匀分布，而高熔点金属能够阻碍晶粒的长大，细化晶粒。但是该配方下的钕铁硼磁体的剩磁和矫顽力仍然在较低的水平。
4.此外，中国专利申请cn 102412044a公开了一种钕铁硼磁体材料，其包括以下质量含量的组分：nd：23-30％、dy：0.5-8％、ti：0.2-0.5％、co：2.5-4、nb：0.2-3.8％、cu：0.05-0.7％、ga：0.01-0.9％、b：0.6-1.8％。该专利文献仅仅记载了该配方通过ti、ga和co复合添加的方式，将材料的耐腐蚀性大大提高，同时ga替代dy在材料中发挥部分作用，降低了成本。但是该专利文献中并未进一步研究其会对磁体材料的性能产生何种影响。其实施例公开了以质量含量的组分：nb：28.3％、dy：3.2％、ti：0.3％、co：2.7％、nb：0.7％、cu：0.4％、ga：0.25％、b：1.2％。该磁体材料的配方并不能够充分利用各个元素对钕铁硼类磁体材料磁性能的提升，无法得到兼具矫顽力、剩磁和高温稳定性均较佳的磁体材料。
5.因此，开发一种剩磁、矫顽力和方形度等磁性能以及高温磁性稳定性均处于较高水平的钕铁硼磁体具有重要的意义。


技术实现要素：

6.从以上阐述的技术问题出发，本发明的目的之一是提供一种具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能的磁体材料。
7.本发明的发明人为了解决以上技术问题而进行了深入细致的研究。
8.具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：
9.小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；
10.0.3-0.5重量％的zr；
11.0.3-0.5重量％的ga；
12.余量的fe；
13.其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且
14.所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。
15.根据本发明的某些优选实施方案，其中所述rl选自nd和pr中的一种或多种。
16.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co。
17.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr。
18.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd。
19.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr。
20.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe。
21.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co。
22.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b。
23.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al。
24.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。
25.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度在0.4-0.95的范围内。
26.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸在5-8μm之间。
27.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体中平均尺寸在4μm以下的晶粒占主相整体尺寸的5-15％。
28.根据本发明的另一个方面，提供了一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：
29.将包含以上所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和
30.对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理和时效处理。
31.根据本发明的某些优选实施方案，所述熔炼处理的温度在1500-1540℃的范围内。
32.根据本发明的某些优选实施方案，所述浇铸处理的温度在1420-1460℃的范围内。
33.根据本发明的某些优选实施方案，所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，其中所述脱氢的温度在480-550℃的范围内。
34.根据本发明的某些优选实施方案，所述微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化气体为氧气或水分的含量。
35.根据本发明的某些优选实施方案，所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行。
36.根据本发明的某些优选实施方案，所述烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理。
37.根据本发明的某些优选实施方案，所述时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。
38.根据本发明的再一个方面，提供了一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：
39.小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；
40.0.5-1.2重量％的rh，所述rh为重稀土元素；
41.0.3-0.5重量％的zr；
42.0.3-0.5重量％的ga；
43.余量的fe；
44.其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且
45.所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。
46.根据本发明的某些优选实施方案，所述rl选自nd和pr中的一种或多种。
47.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co。
48.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr。
49.根据本发明的某些优选实施方案，所述rh选自tb、dy、ho中的一种或多种。
50.根据本发明的某些优选实施方案，所述rh为tb。
51.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd。
52.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr。
53.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe。
54.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co。
55.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b。
56.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含0.5-1.2重量％的tb。
57.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al。
58.根据本发明的某些优选实施方案，所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。
59.根据本发明的又一个方面，提供了一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：
60.将包含一行所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和
61.对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理、时效处理和晶界扩散处理。
62.根据本发明的某些优选实施方案，所述熔炼处理的温度在1500-1540℃的范围内。
63.根据本发明的某些优选实施方案，所述浇铸处理的温度在1420-1460℃的范围内。
64.根据本发明的某些优选实施方案，所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，其中所述脱氢的温度在480-550℃的范围内。
65.根据本发明的某些优选实施方案，所述微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化气体为氧气或水分的含量。
66.根据本发明的某些优选实施方案，所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行。
67.根据本发明的某些优选实施方案，所述烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理。
68.根据本发明的某些优选实施方案，所述时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。
69.根据本发明的某些优选实施方案，所述晶界扩散处理包括将经所述时效处理的产物依次在800-1000℃的温度热处理15-35小时并且在440-480℃的温度保温2-4小时，其中在晶界扩散处理的过程中向所述产物中加入所述重稀土元素。
70.与现有技术中的钕铁硼磁体相比，根据本发明的钕铁硼磁体的优点在于：
71.1.所制备的钕铁硼磁体同时具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能；
72.2.通过采用重稀土元素(例如，tb)对以上所述的钕铁硼磁体进行晶界扩散处理所得到的钕铁硼磁体具有大幅提高的矫顽力和高温磁性稳定性。
附图说明
73.图1显示了本发明的实施例1中制备的钕铁硼磁体的扫描电子显微镜(bse)图(放大率：500倍)；和
74.图2显示了本发明的实施例1中制备的钕铁硼磁体的扫描电子显微镜(bse)图(放大率：2000倍)。
具体实施方式
75.以下将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。将会懂得，考虑了其他实施方式，且不脱离本发明的范围或精神，可以实施这些其他实施方式。因此，以下的详细描述是非限制性的。
76.除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
77.为了得到同时具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能的磁体材料，本发明的发明人对钕铁硼磁体中各个组分的类型和含量范围进行了优化，尤其是特别地控制了钕铁硼磁体中晶粒的圆度范围。通过以上优化性调整，本发明的发明人发现所得到的磁体材料具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能。
78.具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：
79.小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；
80.0.3-0.5重量％的zr；
81.0.3-0.5重量％的ga；
82.余量的fe；
83.其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且
84.所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。
85.本发明的发明人发现，通过控制钕铁硼磁体中作为轻稀土元素的rl的含量、zr的含量以及ga的含量，可以大幅提高钕铁硼磁体的磁性能。
86.优选地，作为轻稀土元素的rl的含量小于或等于30.0重量％。
87.优选地，所述rl选自nd和pr中的一种或多种。
88.优选地，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co，以进一步提高钕铁硼磁体的矫顽力。
89.优选地，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr，以提高钉扎晶界作用，从而增强钕铁硼磁体的隔磁性能。
90.根据本发明的某些优选实施方案，其中：
91.所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd；和/或
92.所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr；和/或
93.所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的zr；和/或
94.所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的ga；和/或
95.所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe；和/或
96.所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co；和/或
97.所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b。
98.本领域技术人员知晓，在所述钕铁硼磁体的制备过程中有可能引入不可避免的杂质。为了提升所述钕铁硼磁体的性能，优选地，所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al。此外，优选地，所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。
99.优选地，钕铁硼磁体中的主相中的晶粒具有nd6fe
14
b1相。
100.此外，本发明的发明人在研究中发现，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度对磁性能(包括剩磁、矫顽力和方形度等)有非常重要的影响。
101.在本发明中，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度是通过采用imagepro软件对扫描电子显微镜(bse)照片中的100个晶粒的尺寸进行测量、统计并计算得到的。具体地，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度的计算公式如下：
102.圆度＝(4π
×
面积)/(周长)2103.其中：所述“面积”为所测量的晶粒的截面面积的平均值；所述“周长”为所测量的晶粒的周长的平均值。
104.本发明的发明人发现，通过将钕铁硼磁体中的晶粒的圆度控制在特定的范围内，可以大幅提高钕铁硼磁体的磁性能，尤其是内禀矫顽力和方形度。
105.根据本发明的技术方案，所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。优选地，所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度在0.4-0.95、更优选0.4-0.8、再更优选0.4-0.6的范围内。通过将钕铁硼磁体中的晶粒的圆度控制在以上范围内，可以同时大大提高钕铁硼磁体的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能。
106.根据本发明的技术方案，为了进一步提高钕铁硼磁体的磁性能，优选地，所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸在5-8μm之间。在本发明中，所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸是对扫描电子显微镜(bse)照片中的100个晶粒的尺寸进行测量、统计并计算得到的。
107.另外，为了进一步提高钕铁硼磁体的磁性能，所述钕铁硼磁体中平均尺寸在4μm以下的晶粒占主相整体尺寸的5-15％。在本发明中，所述钕铁硼磁体中的主相整体尺寸是对扫描电子显微镜(bse)照片中的主相的尺寸进行测量得到的。
108.根据本发明的另一个方面，提供了一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：
109.将包含以上所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和
110.对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理和时效处理。
111.所述熔炼处理可以根据本领域中的常规熔炼处理的工序进行。具体地，在本发明中，将熔炼处理的温度控制在1500-1540℃的范围内。
112.所述浇铸处理可以根据本领域中的常规浇铸处理的工序进行。具体地，在本发明中，将浇铸处理的温度控制在1420-1460℃的范围内。
113.所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，在本发明中，将脱氢的温度控制在480-550℃的范围内。
114.所述微粉碎处理可以根据本领域中的常规微粉碎处理的工序进行。具体地，在本发明中，微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化气体为氧气或水分的含量。
115.所述成型处理可以根据本领域中的常规成型处理的工序进行。具体地，在本发明中，所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行。
116.所述烧结处理可以根据本领域中的常规烧结处理的工序进行。具体地，在本发明中，烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理。
117.所述时效处理可以根据本领域中的常规时效处理的工序进行。具体地，在本发明中，时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。
118.根据本发明的再一个方面，提供了一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：
119.小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；
120.0.5-1.2重量％的rh，所述rh为重稀土元素；
121.0.3-0.5重量％的zr；
122.0.3-0.5重量％的ga；
123.余量的fe；
124.其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且
125.所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。
126.本发明的发明人发现，通过控制钕铁硼磁体中作为轻稀土元素的rl的含量、zr的含量以及ga的含量，可以大幅提高钕铁硼磁体的磁性能。
127.优选地，作为轻稀土元素的rl的含量小于或等于30.0重量％。
128.优选地，所述rl选自nd和pr中的一种或多种。
129.优选地，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co，以进一步提高钕铁硼磁体的矫顽力。
130.优选地，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr，以提高钉扎晶界作用，从而增强钕铁硼磁体的隔磁性能。
131.根据本发明的某些技术方案，在钕铁硼磁体中引入重稀土元素rh以进一步提升钕铁硼磁体的磁性能。优选地，所述rh选自tb、dy、ho中的一种或多种。更优选地，所述rh为tb。本发明的发明人发现，通过采用重稀土元素(例如，tb)对以上所述的钕铁硼磁体进行晶界扩散处理，能够使得钕铁硼磁体的矫顽力和高温磁性稳定性大幅提高。
132.根据本发明的某些优选实施方案，其中：
133.所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd；和/或
134.所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr；和/或
135.所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的zr；和/或
136.所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的ga；和/或
137.所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe；和/或
138.所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co；和/或
139.所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b；和/或
140.所述钕铁硼磁体包含0.5-1.2重量％的tb。
141.本领域技术人员知晓，在所述钕铁硼磁体的制备过程中有可能引入不可避免的杂质。为了提升所述钕铁硼磁体的性能，优选地，所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al。此外，优选地，所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。
142.优选地，钕铁硼磁体中的主相中的晶粒具有nd6fe
14
b1相。
143.此外，本发明的发明人在研究中发现，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度对磁性能(包括剩磁、矫顽力和方形度等)有非常重要的影响。
144.在本发明中，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度是通过采用imagepro软件对扫描电子显微镜(bse)照片中的100个晶粒的尺寸进行测量、统计并计算得到的。具体地，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度的计算公式如下：
145.圆度＝(4π
×
面积)/(周长)2146.其中：所述“面积”为所测量的晶粒的截面面积的平均值；所述“周长”为所测量的晶粒的周长的平均值。
147.本发明的发明人发现，通过将钕铁硼磁体中的晶粒的圆度控制在特定的范围内，可以大幅提高钕铁硼磁体的磁性能，尤其是内禀矫顽力和方形度。
148.根据本发明的技术方案，所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。优选地，所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度在0.4-0.95、更优选0.4-0.8、再更优选0.4-0.6的范围内。通过将钕铁硼磁体中的晶粒的圆度控制在以上范围内，可以同时大大提高钕铁硼磁体的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能。
149.根据本发明的技术方案，为了进一步提高钕铁硼磁体的磁性能，优选地，所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸在5-8μm之间。在本发明中，所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸是对扫描电子显微镜(bse)照片中的100个晶粒的尺寸进行测量、统计并计算得到的。
150.另外，为了进一步提高钕铁硼磁体的磁性能，所述钕铁硼磁体中平均尺寸在4μm以下的晶粒占主相整体尺寸的5-15％。在本发明中，所述钕铁硼磁体中的主相整体尺寸是对扫描电子显微镜(bse)照片中的主相的尺寸进行测量得到的。
151.根据本发明的又一个方面，提供了一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：
152.将包含根据以上所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和
153.对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理、时效处理和晶界扩散处理。
154.所述熔炼处理可以根据本领域中的常规熔炼处理的工序进行。具体地，在本发明中，将熔炼处理的温度控制在1500-1540℃的范围内。
155.所述浇铸处理可以根据本领域中的常规浇铸处理的工序进行。具体地，在本发明中，将浇铸处理的温度控制在1420-1460℃的范围内。
156.所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，在本发明中，将脱氢的温度控制在480-550℃的范围内。
157.所述微粉碎处理可以根据本领域中的常规微粉碎处理的工序进行。具体地，在本发明中，微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化气体为氧气或水分的含量。
158.所述成型处理可以根据本领域中的常规成型处理的工序进行。具体地，在本发明中，所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行。
159.所述烧结处理可以根据本领域中的常规烧结处理的工序进行。具体地，在本发明中，烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理。
160.所述时效处理可以根据本领域中的常规时效处理的工序进行。具体地，在本发明中，时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。
161.所述晶界扩散处理可以根据本领域中的常规晶界扩散处理的工序进行。具体地，在本发明中，晶界扩散处理包括将经所述时效处理的产物依次在800-1000℃的温度热处理15-35小时并且在440-480℃的温度保温2-4小时，其中在晶界扩散处理的过程中向所述产物中加入所述重稀土元素。
162.下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。需要指出，这些描述和实施例都是为了使本发明便于理解，而非对本发明的限制。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
163.实施例
164.在本发明中，除非另外指出，所采用的试剂均为商购产品，直接使用而没有进一步纯化处理。
165.具体地，本发明中所采用的原料列举在下列表1中。
166.表1原料列表
167.[0168][0169]
实施例1
[0170]
从以上表1中所示的原料源选择原料并均匀混合以得到原料混合物，并且对原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理和时效处理，以得到钕铁硼磁体。
[0171]
具体地，钕铁硼磁体的制备工艺如下：
[0172]
1.在熔炼处理中，将原料混合物在真空度为5
×
10-2
pa的高频真空感应熔炼炉中熔炼，熔炼的温度在1500-1540℃的范围内。
[0173]
2.在浇铸处理中，采用速凝铸片法将来自熔炼处理的物料浇铸成厚度为0.2-0.4mm的合金铸片，其中浇铸的温度在1420-1460℃的范围内。
[0174]
3.在氢破粉碎处理中，将来自浇铸处理的物料以此进行吸氢、脱氢和冷却处理，其中吸氢在氢气压力0.085mpa的条件下进行，脱氢在边抽真空边升温的条件下进行，并且脱氢温度在550℃的范围内。
[0175]
4.在微粉碎处理，将来自氢破粉碎处理的物料在氧化气体含量为20-45ppm的气氛下进行气流磨粉碎，其中氧化气体指的是氧气或水分含量。气流磨粉碎的研磨室压力为0.68mpa。
[0176]
5.在成型处理中，对来自微粉碎处理的物料进行磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行。所得坯料的压制密度为4g/cm3。
[0177]
6.在烧结处理中，将来自成型处理的坯料在1095℃烧结6小时，并且在1105℃烧结5小时。
[0178]
7.在时效处理中，将经烧结的坯料进行时效处理，所述时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。
[0179]
通过采用扫描电子显微镜(型号：s-3400n，日本日立公司)对得到的钕铁硼磁体进行测试。图1显示了本发明的实施例1中制备的钕铁硼磁体的扫描电子显微镜(bse)图(放大率：500倍)。此外，图2显示了本发明的实施例1中制备的钕铁硼磁体的扫描电子显微镜(bse)图(放大率：2000倍)。
[0180]
通过采用imagepro软件对扫描电子显微镜(bse)照片中的100个晶粒的尺寸进行测量、统计并根据如下公式计算钕铁硼磁体中的晶粒的圆度：
[0181]
圆度＝(4π
×
面积)/(周长)2[0182]
其中：所述“面积”为所测量的晶粒的截面面积的平均值；所述“周长”为所测量的晶粒的周长平均值。
[0183]
经过计算，实施例1中制备的钕铁硼磁体中的晶粒的平均圆度为0.427。
[0184]
此外，使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-oes)(型号icap 6300mfc，来
自英国赛默飞世尔科技有限公司)对在实施例1中制备的钕铁硼磁体关于其成分及其含量进行测定。测试结果如下表2所示。
[0185]
另外，使用pfm脉冲式bh退磁曲线测试设备(型号pfm14.cn，来自英国hirst，计量院代理)对在实施例1中制备的钕铁硼磁体关于其剩磁(br)、内禀矫顽力(hcj)和方形度(hk/hcj)进行测试。测试结果如下表3所示。
[0186]
实施例2-6和比较例1-6
[0187]
以与实施例1相同的方式进行实施例2-6以及比较例1-4和6，不同之处仅仅在于如以下表2中所示改变钕铁硼磁体中各个成分含量。
[0188]
另外，以与实施例1相同的方式进行比较例5，不同之处仅仅在于改变钕铁硼磁体制备过程中的工艺参数，使得比较例5中制备的钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.320。
[0189]
此外，以与如上关于实施例1所述的测试方法相同的方式对实施例2-6和比较例1-6中得到的钕铁硼磁体进行测试，以关于其圆度、剩磁(br)、内禀矫顽力(hcj)和方形度(hk/hcj)等磁性能进行表征。
[0190]
表2钕铁硼磁体的组分及其含量(wt％)
[0191][0192]
表3磁性能测试
[0193][0194]
由以上表3中所示的数据可知，当在本发明的范围内制备钕铁硼磁体时，通过优化钕铁硼磁体中各个组分的类型和特定含量范围并且特别地控制晶粒的圆度范围，可以制备出同时具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能的磁体材料。
[0195]
通过将实施例1的数据与比较例1-4和6的数据进行比较可知，通过控制钕铁硼磁体中作为轻稀土元素的rl的特定含量(小于或等于30.0重量％)、zr的特定含量(0.3-0.5重量％)以及ga的含量(0.3-0.5重量％)，可以大幅提高钕铁硼磁体的磁性能。
[0196]
尤其是，通过将实施例1的数据与比较例5的数据进行比较可知，钕铁硼磁体中的晶粒的圆度对磁性能(包括剩磁、矫顽力和方形度等)有非常重要的影响。与实施例1中制备的钕铁硼磁体相比，当钕铁硼磁体中的晶粒的圆度小于0.4时(即，比较例5中的圆度为0.320)，钕铁硼磁体剩磁、矫顽力和方形度等磁性能将大幅劣化。
[0197]
尽管本发明中已经示出和描述了具体的实施方式，但本领域技术人员将懂得，可以用各种替代的和/或等同的实施方式代替所示和所描述的具体实施方式，而不脱离本发明的范围。本技术意欲包括对本发明中讨论的具体实施方式的任何改进或更改。因此，本发明仅受限于权利要求及其等同物。
[0198]
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可以进行多种修改和改变。这样的修改和改变意欲落入如后附权利要求所限定的本发明的范围之内。

技术特征：
1.一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；0.3-0.5重量％的zr；0.3-0.5重量％的ga；和余量的fe；其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。2.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，其中所述rl选自nd和pr中的一种或多种。3.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co。4.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr。5.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，其中：所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd；和/或所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr；和/或所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的zr；和/或所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的ga；和/或所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe；和/或所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co；和/或所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b；和/或所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al；和/或所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。6.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，其中所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度在0.4-0.95的范围内。7.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，其中所述钕铁硼磁体中的晶粒的平均尺寸在5-8μm之间。8.根据权利要求1所述钕铁硼磁体，其中所述钕铁硼磁体中平均尺寸在4μm以下的晶粒占主相整体尺寸的5-15％。9.一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：将包含根据权利要求1-8中任一项所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理和时效处理。10.根据权利要求9所述的钕铁硼磁体的制备方法，其中：所述熔炼处理的温度在1500-1540℃的范围内；和/或所述浇铸处理的温度在1420-1460℃的范围内；和/或所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，其中所述脱氢的温度在480-550℃的范围内；和/或所述微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化气体为氧气或水分的含量；和/或所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛
下进行；和/或所述烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理；和/或所述时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理。11.一种钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：小于或等于30.0重量％的rl，所述rl为轻稀土元素；0.5-1.2重量％的rh，所述rh为重稀土元素；0.3-0.5重量％的zr；0.3-0.5重量％的ga；和余量的fe；其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。12.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，其中所述rl选自nd和pr中的一种或多种。13.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体还包含0.1-0.5重量％的co。14.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，所述钕铁硼磁体还包含0.3-0.5重量％的zr。15.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，所述rh选自tb、dy、ho中的一种或多种。16.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，所述rh为tb。17.根据权利要求11所述钕铁硼磁体，其中：所述钕铁硼磁体包含21-22.5重量％的nd；和/或所述钕铁硼磁体包含7.2-7.5重量％的pr；和/或所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的zr；和/或所述钕铁硼磁体包含0.3-0.5重量％的ga；和/或所述钕铁硼磁体包含65-70重量％的fe；和/或所述钕铁硼磁体包含0.1-0.5重量％的co；和/或所述钕铁硼磁体包含0.8-1.2重量％的b；和/或所述钕铁硼磁体包含0.5-1.2重量％的tb；和/或所述钕铁硼磁体包含小于0.2重量％的al；和/或所述钕铁硼磁体包含小于0.3重量％的cu。18.一种钕铁硼磁体的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：将包含根据权利要求11-17中任一项所述的钕铁硼磁体的各个组分的原料源混合，以得到原料混合物；和对所述原料混合物依次进行熔炼处理、浇铸处理、氢破粉碎处理、微粉碎处理、成型处理、烧结处理、时效处理和晶界扩散处理。19.根据权利要求18所述的钕铁硼磁体的制备方法，其中：所述熔炼处理的温度在1500-1540℃的范围内；和/或所述浇铸处理的温度在1420-1460℃的范围内；和/或所述氢破粉碎处理包括吸氢、脱氢和冷却，其中所述脱氢的温度在480-550℃的范围内；和/或所述微粉碎处理在包含100ppm以下的氧化气体含量的气体气氛下进行，其中所述氧化
气体为氧气或水分的含量；和/或所述成型处理为磁场成型处理，所述磁场成型处理在1.8-2.5t的磁场强度和氮气气氛下进行；和/或所述烧结处理包括烧结温度在1000-1200℃之间的两次烧结处理；和/或所述时效处理包括温度在860-920℃之间的一级时效处理以及温度在450-470℃之间的二级时效处理；和/或所述晶界扩散处理包括将经所述时效处理的产物依次在800-1000℃的温度热处理15-35小时并且在440-480℃的温度保温2-4小时，其中在晶界扩散处理的过程中向所述产物中加入所述重稀土元素。

技术总结
本发明提供钕铁硼磁体及其制备方法。所述钕铁硼磁体至少包含下列组分：小于或等于30.0重量％的RL，所述RL为轻稀土元素；0.3-0.5重量％的Zr；0.3-0.5重量％的Ga；余量的Fe；其中重量％为所述钕铁硼磁体中各组分的重量占所有组分的总重量的百分比，并且所述钕铁硼磁体中的晶粒的圆度为0.4以上。根据本发明的技术方案，通过优化钕铁硼磁体中各个组分的类型和特定含量范围并且特别地控制晶粒的圆度在特定的范围内，可以制备出同时具有优良的剩磁、矫顽力和方形度等磁性能的磁体材料。此外，通过采用重稀土元素(例如，Tb)对以上所述的钕铁硼磁体进行晶界扩散处理，能够使得钕铁硼磁体的矫顽力和高温磁性稳定性大幅提高。的矫顽力和高温磁性稳定性大幅提高。的矫顽力和高温磁性稳定性大幅提高。


技术研发人员：曾祥华 许德钦 付刚 韦兴
受保护的技术使用者：福建省长汀金龙稀土有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/10/6