[發明專利]釹鐵硼磁體晶界擴散工藝

有效

• 申請號: 200910129479.8
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101845637A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 羅陽;羅惇
• 申請（專利權）人: 羅陽;羅惇
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C30/00;C21D1/26;C21D1/74
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本發明涉及燒結釹鐵硼(Nd-Fe-B)磁體合金改性的加工工藝，特別是通過改進釹鐵硼磁體性能的晶界擴散工藝，局部改變釹鐵硼合金成分，以有效提高磁體矯頑力的工藝。

背景技術

永磁材料是指在無外加磁場的情況下也能在材料內部及其外表面附近產生穩定恒磁場的材料。物理學研究表明，材料的磁性來源于構成該材料原子的磁性，即所稱的原子磁矩。在元素周期表中，只有3d過渡族如鐵(Fe)、鈷(Co)和鎳(Ni)以及4f稀土族元素如鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)等輕稀土元素，和鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)等重稀土元素。這些過渡族元素的3d或稀土族元素的4f電子殼層均存在未被填滿的部分，即有未被中和的電子，因而具有原子磁矩，各類材料的磁性均源于此。換言之，不同元素構成以及相應的化學化合造就了各種性能的磁性材料產品，應用于各個領域。就磁體運用而言，主要技術指標有：

最大磁能積(BH)max——定義為單位體積磁體所能儲存的最大靜磁能。磁能積越大，產生相同磁場所需的永磁體體積越?。?/p>

剩磁(Br)——是永磁體在外加磁場中充磁后，撤去外場后磁體所保有的磁矩。剩磁越大，則磁能積越大；

矯頑力(Hcj)——指為使永磁體磁性消失，在與磁體磁化方向相反方向施加的外場強度，即Br＝0時所對應的反向磁場強度。矯頑力越大，磁體抗干擾力越強，亦即保持磁性的能力越強；

工作溫度(Tw)——指為保持永磁體正常工作能承受的最高溫度。不同應用領域，溫度考核指標差異巨大。

近年NdFeB燒結磁體已廣泛用于諸多用途：如計算機硬盤驅動器上讀寫頭致動器的音圈電機(VCM)磁片，即是典型例子，它對硬盤存儲驅動器的小型化起了促進和關鍵的作用。此外，它也廣泛用于空調壓縮電機和混合動力汽車的牽引電機，這類電機要求電機極端的小型化，而工作溫度往往很高，約高達180-220℃。所以不僅要求高的剩磁，還要求高的矯頑力。

因為NdFeB燒結磁體的反磁化機制是反向疇成核型，因此晶界的微觀結構至關重要。眾所周知，重稀土元素如Dy和Tb因有效提高各向異性場，如(Nd，HRE)₂Fe₁₄B的各向異性場Ha要遠大于Nd₂Fe₁₄B的Ha，故能有效提高矯頑力。但重稀土的原子磁矩與Nd的磁矩是反平行偶合，因此，添加重稀土，雖提高了矯頑力，卻要犧牲相當大的剩磁，若圍繞晶粒的各向異性場強遠遠大于晶粒內部的場強，則矯頑力的提升并不降低剩磁。換言之，若在主相Nd₂Fe₁₄B晶粒周圍形成(Nd，HRE)₂Fe₁₄B薄層，則可實現上述設想。

目前有一種改進磁體矯頑力的工藝，即采用真空濺射，在磁體表面濺射一層Dy金屬膜，然后在800℃進行擴散退火處理，在此條件下，Dy集中在晶界附近狠窄的范圍內，磁體顯示極高的矯頑力，而不損失剩磁。盡管其磁性優良，但濺射工藝并不適宜大批量生產，因為，所需的濺射靶，需采用金屬鏑(Dy)，制作復雜、昂貴，此其一；而所使用Dy的有效利用率極低，此其二；磁體各被濺射面的厚度差異頗大，此其三。因此真空濺射鍍Dy工藝未能廣泛使用。

本發明為一種簡單而有效的提升磁體矯頑力的工藝，它基于“晶界擴散”原理。眾所周知，Nd-Fe-B磁體由Nd₂Fe₁₄B主相晶粒和界于主相晶粒間并包覆主相的富Nd薄層晶界相所構成，磁體的高磁化強度來自Nd₂Fe₁₄B主相，其矯頑力則靠居于主相晶粒之間的富Nd晶界相，它包覆前者。用重稀土氧化物或氟化物粉末取代替重稀土金屬涂敷磁體，并將此工藝用到厚度幾毫米的磁體上。此工藝重稀土用量少，容易控制，成本低且能達到與濺射重稀土金屬膜同等甚至更好的效果。

發明內容

本發明的目的是將微量的重稀土氧化物和/或氟化物溶于適當的無機溶劑中，然后將磁體浸入，在磁體表面形成重稀土氧化物或氟化物層，然后進行熱處理，重稀土元素通過熱擴散沿晶界浸入磁體內，在主相晶粒Nd₂Fe₁₄B周圍形成富重稀土薄殼微觀結構，從而有效提升矯頑力。

本發明的方案為：

將一定粒度的重稀土氧化物粉末和/或重稀土氟化物粉末，溶于一種無機溶劑內；

將磁體置于上述重稀土粉末溶劑內浸泡適當時間，磁體取出后立刻用熱風使之干燥；