[發明專利]一種提高Y基燒結磁體磁性能的方法

在審

• 申請號: 201710329955.5
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107146671A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 范曉東;郭帥;丁廣飛;陳侃;陳仁杰;閆阿儒;李東
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F1/08;H01F41/02;C22C33/02;C22C38/10;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/06;C22C38/60
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 單英

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料領域，特別涉及一種提高Y基稀土永磁體性能的方法。

背景技術

稀土釹鐵硼永磁材料開發于二十世紀八十年代初，因其具有極高矯頑力和最大磁能積，綜合性能優良而被稱為“磁王”。自問世以來，在儀器儀表、微波通信、風力發電、電動汽車、電子信息等國民經濟的各個行業得到廣泛應用。隨著人類社會的快速發展，2016年全球稀土永磁體的年產量已達到約15萬噸，并且呈現出強勁的增長趨勢。由于釹鐵硼永磁體中含有30wt.％左右的稀土元素，因此，隨著釹鐵硼永磁體產量的不斷增長，稀土元素的消耗也逐年加劇。

截止目前，制備釹鐵硼永磁體仍大量使用輕稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等。一方面，由于輕稀土元素Nd、Pr和重稀土元素Dy、Tb等的價格高昂，導致釹鐵硼磁體的價格居高不下；另一方面，稀土元素在地殼中的含量排列依次為Ce、Y、La、Nd、Pr、Sm、Gd、Dy、Tb…，而稀土永磁體的大量使用使得Pr、Nd、Dy、Tb迅速消耗，造成了高豐度稀土La、Ce、Y大量積壓，導致稀土資源利用不均衡。因此，如何充分利用高豐度稀土元素La、Ce和Y制備高性能稀土永磁體，受到稀土永磁界的高度關注。

在高豐度稀土元素形成的2:14:1相中，Y₂Fe₁₄B具有較高的內稟磁性能(H_a＝26kOe，4πM_s＝14.1kG，T_c＝565K)，并且Y元素的價格相對較低。因此以Y元素制備高豐度稀土永磁材料，具有廣闊的應用前景。專利文獻CN201611108740.2在Nd-Ce-Fe-B的基礎上在磁體中以Y元素替代Ce元素，得到高豐度稀土(Ce+Y)占稀土總量50wt.％，矯頑力H_cj＝9.7kOe，最大磁能積(BH)_m＞29MGOe的高豐度稀土永磁體。同時對其溫度穩定性進行研究，得到α＝-0.1516％℃，β＝-0.5145％℃，其溫度穩定性遠高于Ce基磁體。對磁體微結構研究發現，在含Y磁體中存在元素偏聚現象，并在主相晶粒中形成核殼結構，即Y元素主要聚集在磁體主相晶粒的核心區域，Nd和Ce元素主要集中在主相晶粒的殼層區域及晶界相中。這種結構類似于近幾年在Nd-Fe-B領域關注度比較高的晶界擴散形成的殼層結構，具有高磁性能的Nd元素聚集在主相晶粒外層，提高主相晶粒的各向異性場。

然而，采用添加Y的方式在主相晶粒中直接形成的殼層結構中，NdPr元素在殼層和核心含量的差別只有1wt.％左右，對主相晶粒磁晶各向異性的提高作用有限。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明提供了一種提高Y基燒結磁體磁性能的方法，該方法采用晶界擴散法將Pr或/和Nd合金擴散進入燒結Y基燒結磁體中，提高主相晶粒表層處Nd或/和Pr元素的含量，從而增強磁體主相晶粒表層的磁晶各向異性場，阻止反磁化過程中在晶粒表層處的反轉形核，獲得高磁性能的Y基燒結磁體。

本發明的技術方案為：一種提高Y基燒結磁體磁性能的方法，將包含Pr或/和Nd元素的待擴散合金粉末與有機溶劑均勻混合，得到待擴散合金液；將待擴散合金液附著在Y基燒結磁體表面，然后置于真空燒結爐中進行晶界擴散熱處理，使Pr或/和Nd元素擴散進入Y基燒結磁體的主相晶粒表層，最后進行回火處理；

所述的Y基燒結磁體的組成為：Re_αY_βB_γM_xFe_{100-α-β-γ-x}

其中，Y為必須存在的稀土元素；

Re為稀土元素，包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Sc等中的一種或幾種元素；

M為添加元素，選自Co、Cu、Nb、Ti、Zn、Ga、Al、Zr、Sn、Sb、Ta和W等中的一種或幾種元素；

α、β、γ、x、y為各元素的重量百分含量，0≤α＜33.5，0＜β≤33.5，28.5≤α+β≤33.5，0.85≤γ≤1.1，0≤x≤2。

所述的待擴散合金粉末包含Pr或/和Nd元素，可以是Pr或/和Nd的氫化物、氧化物、氟化物、氯化物以及硫化物等中的一種或多種的混合粉末。

所述的有機溶劑不限，包括乙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙烯醇等中的一種或者多種的混合液。

作為優選，所述的待擴散合金粉末的粒度小于0.5μm。

作為優選，所述的待擴散合金粉末與有機溶劑按照質量比1:1～2:1混合。