[發明專利]一種晶界擴散Al?Cu合金提高釹鐵硼磁體耐蝕性的方法

在審

• 申請號: 201611101093.2
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106783124A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 余紅雅;鄧晶;曾德長;鄭志剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/057;C23C10/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料領域，特別涉及一種晶界擴散Al-Cu合金提高釹鐵硼磁體耐蝕性的方法。

技術背景

釹鐵硼磁體是當今世界上室溫綜合磁性能最強的永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積等特點。作為新一代稀土永磁材料，釹鐵硼磁體在計算機技術、交通、航天軍工、自動化技術、儀表技術、微波通信技術、醫療、風力發電等領域均具有廣泛的應用。釹鐵硼磁體可以分為燒結釹鐵硼磁體和粘結釹鐵硼磁體，其中燒結釹鐵硼磁體的磁性能相對較好，應用最為廣泛。低抗蝕性是釹鐵硼磁體的缺點，已成為制約其廣泛應用的因素之一。

釹鐵硼磁體的主要腐蝕原因是主相與富釹相之間的電極電位差，這其中主相的電極電位要高于富釹相的電極電位，使富釹相在“原電池反應”中成為陽極加速富釹相的腐蝕，從而出現磁體中各晶粒不斷的沿晶腐蝕，主相因失去晶界相的包裹而脫落粉化，完成對永磁體的宏觀氧化作用。因此如何使得燒結釹鐵硼磁體中二相電位差減少是提高磁體耐腐蝕能力的關鍵。

燒結釹鐵硼中富Nd相晶界活潑、電極電位低的特點，決定了磁體異晶間腐蝕，因此只有提高晶界相的化學穩定性，改善晶界相的分布，才能提高磁體的抗蝕性。根據合金腐蝕理論，向燒結釹鐵硼中摻合金元素能降低晶界相的活性，提高富Nd相的腐蝕電位，縮小晶界相與主相間的電位差，減小磁體腐蝕的動力。

合金化是提高燒結釹鐵硼抗蝕性的重要途徑，人們有在釹鐵硼磁體熔煉中加入P， Cr， Ti， Nb等元素提高了晶界相的化學穩定性，提高磁體的耐腐蝕性能。但是該方法往往部分元素溶解在主相中，損害磁體的磁性能。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種晶界擴散Al-Cu合金提高釹鐵硼磁體耐蝕性的方法。

本發明主要利用Al-Cu二元合金熔點較低，在600℃左右熔化成液態，進行晶界擴散。晶界擴散工藝Al-Cu合金不會過多的溶解于主相而稀釋磁性能；低熔點Al-Cu合金的擴散，有利于提高富Nd液相沿主相顆粒的潤濕性，回火時改善磁體晶界的顯微結構，使富Nd相沿晶界分布更均勻，晶界變得更平直，提高磁體致密度，能提高磁體的內稟矯頑力、最大磁能積和穩定性；Al、Cu元素擴散到釹鐵硼磁體的晶界中，能提高晶界的電極電位，從而提高燒結釹鐵硼磁體的本征耐腐蝕性。

本發明通過以下技術方案實現。

一種晶界擴散Al-Cu合金提高釹鐵硼磁體耐蝕性的方法，該方法將低熔點高電位Al-Cu合金鑄錠粗破、球磨后直接作為釹鐵硼磁體的表面擴散源，經過擴散熱處理，在釹鐵硼磁體的晶界處形成一層富Al-Cu相，使晶界相的電極電位提高，從而獲得高耐蝕性釹鐵硼磁體。

優選的，該方法包括以下工藝步驟：

(1) 根據需要設計Al-Cu合金成分，制備Al-Cu合金；Cu含量為11-25%原子百分數，具有熔點較低的特點，燒結時有利于提高富Nd液相沿主相顆粒的潤濕性，回火時改善磁體晶界的顯微結構，使富Nd相沿晶界分布更均勻，晶界變得更平直，提高磁體致密化，能提高磁體的內稟矯頑力、最大磁能積和穩定性；

(2)將步驟(1)中的Al-Cu合金熔煉成鑄錠，再粗破、球磨；

(3) 將釹鐵硼磁體浸沒在球磨后所得的Al-Cu合金粉末中，用封管機密封，氬氣保護，加熱到高于該Al-Cu合金粉末熔點以上的100-200℃，使Al-Cu合金粉末熔融為液態，附著在釹鐵硼磁體的表面，進行晶界擴散熱處理；

(4)將步驟(3)中經過擴散熱處理的樣品進行退火熱處理，得高耐蝕性釹鐵硼磁體。

進一步優選的，步驟（2）所述球磨時球磨機的轉速為200～400r/min，球磨的時間為5-15h。

進一步優選的，步驟（3）所述釹鐵硼磁體是燒結態或燒結后并經過回火處理過。

進一步優選的，步驟（3）所述擴散熱處理的溫度為650-750℃，時間為1-5h。

進一步優選的，步驟（4）所述退火熱處理的溫度為500-550℃，時間為1-5h。

本發明擴散源Al-Cu合金會熔化為液態包覆在釹鐵硼表面，能加速Al、Cu元素在晶界的擴散，提高燒結釹鐵硼磁體的晶界電位，從而提高燒結釹鐵硼磁體的本征耐腐蝕性。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1. 擴散源Al-Cu合金涂覆在釹鐵硼磁體表面，采用晶界擴散工藝，可以避免Al、Cu元素在釹鐵硼熔煉前的配料環節，過多進入主相產生磁稀釋作用，降低磁體的磁性能。